Synthesis of Super Functional Materials using High-Density Hydrogen

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: HYDROGENOMICS: Creation of Innovative Materials, Devices, and Reaction Processes using Higher-Order Hydrogen Functions
• Project/Area Number: 18H05513
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Shin-ichi Orimo 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 / 全固体電池 / 多価イオン電池 / 水素化物超伝導

Outline of Final Research Achievements

We have induced various higher-order hydrogen functions and created innovative materials, devices, and reaction processes that will contribute to next-generation energy transformation, by sophisticating and fusing the individual hydrogen functions exhibited by hydrogen in materials. Through these studies, the purpose of this research area is to construct a new hydrogen science (=hydrogenomics) that will serve as a guiding principle for fully utilizing of hydrogen. In particular, in this research project, by creating a technology for enhancing the function of high-density condensation of hydrogen, we synthesized new highly coordinated for example hydrogen clusters that break through the conventional limit of hydrogen density. Then, we constructed a theory for inducing higher-order hydrogen functions by fusing with other hydrogen functions such as fast-migration.

Free Research Field

材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本計画研究を中心とする領域内での多様な有機的連携の成果として、例えば利便性や資源性が格段に優れた新たなエネルギー貯蔵・変換用の材料やデバイスの創製が期待できることから、社会的な意義は極めて大きい。また、従来は各学問分野で水素そのものの捉え方（水素観）が劇的に異なるために、長年にわたり個別の水素機能を追求する研究に留まってきたが、本領域で「水素」を対象とした材料合成技術や計測・計算技術等の先鋭化と一般化の両面が進むことで学問分野の枠を超えた統一的な水素観の共有も期待できる。これは、新たな研究者の参入や学問領域の活性化・体系化等も含めて中・長期的な観点での学術的な意義・波及効果であるといえる。