2018 Fiscal Year Annual Research Report
Low-temperature synthesis of oxynitrides for development of new functional materials
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17H04950
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
三浦 章 北海道大学, 工学研究院, 助教 (10603201)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 窒化物 / 酸窒化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸窒化物は、大気中の主要元素である酸素と窒素によって物質の電子構造を自在に制御することができ、新規材料開発においてますます注目されている。本研究では、申請者らが開発した固体源のアミドを用いた酸化物の低温窒化法を用いて、酸素と窒素の量によって電子構造を精密に制御した酸窒化物の粉末や薄膜の合成を行うこと、およびそれらの化合物の新たな機能性を引き出すことを目的としている。
本年度は、前年度見出したナトリウムアミドを用いた反応によって、新規窒化物の合成に成功した。この窒化物は、一瞬の高温からの急冷却によって得られる準安定な結晶相であり、この知見を用いることで様々な窒化物や酸窒化物の創出が期待できる。また、合成された化合物の安定性や合成経路を第一原理計算によって予測し、議論した。これらの研究成果は、学術論文として纏められアメリカ化学会の学会誌において現在査読中である。
また、あらたな窒化法としてマイクロ波の照射による低温窒化を試み、酸素リッチな酸窒化物の合成に成功した。この方法は新たな合成手法として魅力的である。
また、ナトリウムアミドを有機溶媒中に溶解させることに成功し、この溶液を用いた低温での窒化にも成功した。膜中の粒形を調査したところ、粒形がそろった薄膜が合成されたことが明らかになった。処理後の電子移動度やキャリア濃度が変化していることから、窒化処理によって電子構造が変化したと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
目標としていた新規化合物の創出にも成功し、組成を変化させることによってその触媒能を向上させることができることが明らかになった。すでにこれらの成果の一部は、学会発表を行い学術論文として投稿中である。薄膜合成においても、酸化物薄膜の溶液処理による電子物性の特性向上が観察されていることから、研究計画全般としては順調に進行しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である本年度は、これまでの知見を活かしたさまざまな窒化物・酸窒化物合成へとの展開を行っていく予定である。また、合成条件と反応性との関連性を熱力学的な解析を行うことで、合成反応におけるメカニズムを明らかにする。また、合成した化合物の触媒能やデバイスでの評価へとの展開を行うことで、組成・電子構造・機能性の関連性を調査する。
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