2022 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of Super Functional Materials using High-Density Hydrogen
| Project Area | HYDROGENOMICS: Creation of Innovative Materials, Devices, and Reaction Processes using Higher-Order Hydrogen Functions |
|---|
| Project/Area Number |
18H05513
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
折茂 慎一 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (40284129)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山室 修 東京大学, 物性研究所, 教授 (20200777)
齋藤 寛之 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, グループリーダー (20373243)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
|
| Keywords | 水素 / ハイドロジェノミクス / 高次水素機能 / 水素クラスター / 高圧合成 / 超イオン伝導 / 水素貯蔵 / 量子ビーム |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、計画研究AO1の最終年度のまとめ上げとして、研究項目・計画研究や公募研究との広域的な連携、さらに海外研究機関との連携を強化することで、ステージⅢを完遂した。
１）高圧合成と化学合成を組合わせて、9配位水素クラスターを含む高密度水素化物群を系統的に合成するとともに、それらの高次水素機能の誘起に向けた研究を展開した。また、成膜合成により錯体水素化物のエピタキシャル膜の合成にも至った。
２）水素クラスターに関しては、その剛体回転における中性子準弾性散乱法（QENS）での広い緩和時間分布の観測に成功するとともに、低温からの擬回転によるポテンシャル面平坦化による多様な陽イオンの高速伝導性等の高次水素機能の予測も進んだ。また、水素データ同化技術やトポロジカルデータ解析技術をはじめとした数理科学的手法も導入することで、イオン伝導過程での協奏効果に関する詳細な解明も進んだ。さらに、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、亜鉛イオンなど、各種多価イオンを含む高密度水素化物の研究にも展開し、全固体あるいは液系電池も含めた次世代電池設計に向けた原理実証を進めた。侵入型水素化物に関する添加元素効果や高圧水素化挙動の研究も進み、今後の高密度水素貯蔵材料の開発に資する多様な情報も得られた。
３）公募研究も含めた連携研究に基づいて、新たな水素クラスターや二次元材料等を合成、領域内連携での高次水素機能の誘起により、超イオン伝導・超伝導・高密度水素貯蔵等を示す超機能材料の合成も進んだ。二次元材料に関しては、電子構造の精密解析のための光電子分光測定の成果も得られた。
４）国際誌・国内誌において、また海外研究機関も含めて、複数のレビュー論文の刊行にも至った。
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(48 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Direct imaging of band structure for powdered rhombohedral boron monosulfide by microfocused ARPES2023
Author(s)
K. Sugawara, H. Kusaka, T. Kawakami, K. Yanagizawa, A. Honma, S. Souma, K. Nakayama, M. Miyakawa, T. Taniguchi, M. Kitamura, K. Horiba, H. Kumigashira, T. Takahashi, S. Orimo, M. Toyoda, S. Saito, T. Kondo, T. Sato
-
Journal Title
Nano Letters
Volume: 23
Pages: 1673～1679
DOI
Peer Reviewed
-
-
[Journal Article] Metallic and complex hydride-based electrochemical storage of energy2022
Author(s)
F. Cuevas, M.B. Amdisen, M. Baricco, C.E. Buckley, Y.W. Cho, P.E. de Jongh, L.M. de Kort, J.B. Grinderslev, V. Gulino, B.C. Hauback, M. Heere, T. Humphries, T.R. Jensen, S. Kim, K. Kisu, Y.-S. Lee, H.-W. Li, R. Mohtadi, P. Ngene, S. Orimo, M. Paskevicius, M. Polanski, S. Sartori, L.N. Skov, M. Latroche et al.
-
Journal Title
Progress in Energy
Volume: 4
Pages: 032001-1～31
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Magnesium- and intermetallic alloys-based hydrides for energy storage: modelling, synthesis and properties2022
Author(s)
L. Pasquini, K. Sakaki, E. Akiba, E. Alvares, J.R. Ares, D. Babai, M. Baricco, J.B. von Colbe, M. Bereznitsky, C.E. Buckley, Y.W. Cho, F. Cuevas, P. de Rango, E.M. Dematteis, R.V Denys, M. Dornheim, A. Hariyadi, B.C. Hauback, T.W. Heo, M. Hirscher, S. Orimo, T. Sato, V.A. Yartys et al.
-
Journal Title
Progress in Energy
Volume: 4
Pages: 032007-1～48
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] Hydrogen storage in complex hydrides: past activities and new trends2022
Author(s)
E.M. Dematteis, M.B. Amdisen, T. Autrey, J. Barale, M.E. Bowden, C.E. Buckley, Y.W. Cho, S. Deledda, M. Dornheim, P. de Jongh, J.B. Grinderslev, G. Gizer, V. Gulino, B.C. Hauback, M. Heere, T.W. Heo, T.D. Humphries, T.R. Jensen, S.Y. Kang, Y.-S. Lee, H.-W. Li, S. Li, P. Ngene, S. Orimo, S. Takagi, M. Baricco
-
Journal Title
Progress in Energy
Volume: 4
Pages: 032009-1～41
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
[Journal Article] Rotation of complex ions with ninefold hydrogen coordination studied by quasielastic neutron scattering and first-principles molecular dynamics calculations2022
Author(s)
Y. Ohmasa, S. Takagi, K. Toshima, K. Yokoyama, W. Endo, S. Orimo, H. Saitoh, T. Yamada, Y. Kawakita, K. Ikeda, T. Otomo, H. Akiba, O. Yamamuro
-
Journal Title
Physical Review Research
Volume: 4
Pages: 033215-1～9
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
-
-
-
[Journal Article] Effect of Co-substitution on hydrogen absorption and desorption reactions of YMgNi4‐based alloys2022
Author(s)
T. Sato, K. Ikeda, T. Honda, L.L. Daemen, Y.Q. Cheng, T. Otomo, H. Sagayama, A.J. Ramirez－Cuesta, S. Takagi, T. Kono, H. Yang, W. Luo, L. Lombardo, A. Zuttel, S. Orimo
-
Journal Title
The Journal of Physical Chemistry C
Volume: 126
Pages: 16943～16951
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Fast divalent conduction in MB12H12・12H2O (M = Zn, Mg) complex hydrides: effects of rapid crystal water exchange and application for solid-state electrolytes2022
Author(s)
K. Kisu, A. Dorai, S. Kim, R. Hamada, A. Kumatani, Y. Horiguchi, R. Sato, K. Sau, S. Takagi, S. Orimo
-
Journal Title
Journal of Materials Chemistry A
Volume: 10
Pages: 24877～24887
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
