News
LetterVol.8

15th Jan., 2021

平成28年度—令和2年度
新学術領域研究

複合アニオン化合物の創製と新機能Mixed Ani nMixed Ani n

CONTENTS
目次

1

巻頭言

堂免

一成

2

領域代表より陰山洋

4

複合アニオン化合物の合成、化学結合の理解および機能計画研究 A01 学習院大学
の創出

稲熊 宜之
植田 紘一郎6

超高速燃焼反応による新規複合アニオン化合物の合成

公募研究 A01

北海道大学

三浦

章

8

複合アニオン水素化物薄膜の合成と新奇電子機能創製

公募研究 A01

東京工業大学清水亮太

10

太陽光応答型複合アニオン光触媒の創製と放射光・電子
計画研究 A02 大阪市立大学
分光融合分析

吉田朋子

12

超高圧下でのアニオンの振舞いと制御

計画研究 A02

東京工業大学山本隆文

14

複合アニオンによる触媒活性制御

公募研究 A02

九州大学

辻

雄太

16

最先端科学を高校生におすそ分け

公募研究 A02

大阪産業大学堀越亮

18

希土類賦活酸水素化物蛍光体の探索

計画研究 A03

東京工業大学松石聡

20

平井 大悟郎

22

研究紹介

複合アニオンのユニークな配位から現れる光機能と量子
公募研究 A03 東京大学
磁性領域ニュース
複合アニオン新学術領域

公開シンポジウム及び領域会議

24

複合アニオン新学術領域

第 8 回若手スクール

25

第１回複合アニオンウェブセミナー

開催報告

29

第 2回複合アニオンウェブセミナー 開催報告

30

レクチャーツアー

31

開催報告

国際活動支援報告－海外体験記

33

班内・班間留学報告37

アウトリーチ活動報告（2019.8-2020.2）

40

発表論文リスト（2019.6-2020.1）

41

受賞報告

51

開催情報

57

編集後記

58

News Letter Vol.8

1

巻頭言

二種類の物質・材料研究

評価委員

堂免

一成

本新学術領域も最終年度となり、各研究者・グループはほど前に東京大学の理学部化学科で博士号を取得したが、最後の追い込みの時期であろう。この時期にコロナウイル

その頃よく講義で聞かされたのが、「自分の研究が何の役にスで自由に研究ができなくなったことは非常に残念であり、立つかを考えてはいけない。自分の興味のあることをやり研究者の皆さんの気持ちは察するに余りある。私は評価委なさい。
」ということである。これは多分、大学の研究者に員として何度かこの領域の研究会や学会に参加させて頂い

とっては一面の真理である。また、長い目で見たときに真にたが、申し訳ないことに欠席も多かったように思う。今回、科学の進歩に貢献できる可能性の高い考え方であると思う。

巻頭言を頼まれて改めてこれまでのニュースレターを概観

博士課程修了後、私は東京工業大学の資源化学研究所（現させてもらった。全体的にみて、陰山領域代表のもとに各

化学生命科学研究所）に赴任し 2004 年まで過ごした。私グループ、特に多くの若手のグループが活発に研究を展開の研究領域は固体触媒であるが、当時の東工大、特に資源してきたことが良く伝わってきた。また各号の研究紹介を

研は固体触媒研究の日本の中心的存在であった。そこであ楽しく読ませてもらった。毎年 100 報以上の論文が発表さる大先生に言われたことは「触媒はあがってなんぼ、つまれていることからも本領域が非常に活発に研究を展開してり実用的に使われて意味がある。反応機構や触媒の構造をきたことがわかる。さらに、領域内の研究者同士の交流も調べ始めればその研究はほとんど終わりだよ。
」ということ盛んに行われているようで、新学術領域としての役目は十である。これはちょっと乱暴な言い方であるが、一面の真分に果たしていると確信できる。

実を表しており、第二の種類つまり機能を追求する研究者

この研究領域は、「複合アニオン化合物の創製と新機能」の考え方である。

ということで、物質の創製、解析、機能開拓の 3 つのグル

その後私は東京大学工学系研究科化学システム工学専攻

ープに分かれて、それぞれ連携を取りながら全体の研究がに転任した。それまで私は固体触媒に関するいくつかの異進んできたことと思う。この研究領域がスタートするときなる研究テーマを持っていたが、化シスに移ってからは水の領域会議で私は「もしこの新学術領域の期間中に一つで分解光触媒の研究にほぼ集中した。この時期は、文科省おも実用レベルの材料が開発されれば、この新学術研究は成よび経産省のプロジェクト研究が中心となり、企業の研究功だと思います。」とコメントしたことを覚えている。もち者とも密な関係をもつようになり、「実用化」という明確なろん、その様な材料が開発されなくともこの新学術領域が目標を持って研究を進めてきた。
“光触媒を用いて太陽エネ

有意義であったことは先に述べたとおりである。

ルギーと水だけから、膨大な量の安価な水素をつくる”、と私は物質・材料の研究者には二種類あると思っている。

言うとほとんどの人が妄想と思うだろうが、最近は必ずし

一つは、自分の面白そうだと思う物質を合成してその構造もそうではなくなってきている。ただ、最近流行りのこのや物性を調べることに興味のある研究者である。私は 40 年

ような「プロジェクト研究志向」が日本の科学研究全体に

2

複合アニオン化合物の創製と新機能

Mixed Ani n

及ぼしている影響については、私が言うのもおこがましい

授の功績が大きい。この結果は、同じ物質・材料を使って、が、かなり危惧しているのも事実である。

約 40 年かけて水の光触媒的分解という機能を約 10000 倍

私の水分解光触媒の研究は、実は大学院博士課程の時か向上させたことを意味している。私は SrTiO3 の物性に関しら始まっている。触媒は、機能を重視した研究分野であるては、40 年前から知っていたが、その機能がまさかここまので私自身は目的にかなう物質・材料であれば種類を選ばで上がるとは想像できなかった。このようなことが起こる

ず検討してきた。その中で、私が研究を始めたときから現から、「モノづくり」の研究はなかなかやめられない。

在に至るまで使い続けている光触媒材料がある。多分、本ちなみに、SrTiO3 を使えば実用的な水素製造ができるか

新学術領域の研究者にもなじみが深いと思われる、チタと言えば、そうはいかない。もっと長波長の光を吸収でき

ン酸ストロンチウムである。チタン酸ストロンチウムは、る高活性の光触媒の開発が必要である。これに関しては、

1970 年代半ばに当時 MIT にいた M. S. Wrighton が光ア

最近いくつかの光触媒材料が見つかっている。
「複合アニオノードとして用いると外部電場無しに水を水素と酸素に分ン化合物」の一つである、Y2Ti2O5S2 も有望な候補の一つで解できることを示した最初の物質である。

あるが、量子収率（400 ～ 500 nm）がまだ 0.3 ～ 0.4%

私は大学院の時に、市販のチタン酸ストロンチウム粉末程度である 2）。これがあと 100 倍程度上がれば、実用化がを用いて、水素生成助触媒として酸化ニッケルを含浸法で見えてくる。現在、これらの物質を研究室の仲間とあれこれ担持した。それを 500 ℃で水素還元、200 ℃で酸素再酸化

弄り回しているが、顛末がどうなるかは誰にもわからない。

すると金属ニッケルと酸化ニッケルのコア・シェル構造が最後に、若い研究者は自分の研究の位置づけがどのようでき、水（当時は水蒸気）を水素と酸素に２：１で分解でなもので、自分がどのような研究者になりたいのか、常にきることを示した。これは 1980 年に報告したが、同年発考えながら研究を進めて欲しい。

表された水の全分解が微粒子酸化物光触媒上で可能である
ことを初めて証明した 3 つの論文の一つである。ただし、この時の論文の量子収率は 0.01% のオーダーである。その後、私の研究室でこの材料の改良に多くの学生・スタッ
フがかかわってきた。その間、SrTiO3 へ Na や Al 等の p 型
ドーピングをすると物性としては n 型でも活性が向上する
こと、焼成するときにアルミナを少し添加してフラックス法で合成すると、結晶癖がありかつ結晶性の良い数百ナノメートルの均質な粒子となること、そしてつい最近水素および酸素発生用助触媒をそれぞれ（100）面、（110）面に選択的に担持すると、内部量子収率がほぼ 100% に達する
1）
ことがわかった（図参照）。これは数百ナノメートルの粒子内に存在する内部電場を使って、光吸収によって生成した電子と正孔を 100% の効率で整流し、さらに ΔＧ0=237
図kJ/mol という高エネルギー蓄積型反応の逆反応を完全に抑え込めることを意味している。この一連の研究には 30 年
ほど一緒に研究をやってきた、現信州大学の高田剛特任教

Cr2O3-Rh/SrTiO3:Al/CoOOH 光触媒粒子の構造

1）T. Takata et al., Nature, 2020, 581, 411–414.
Q. Wang et al., Nature Mater., 2019, 18(8), 827-832.

2）News Letter Vol.8

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領域代表より

領域代表

陰山

洋

複合アニオン新学術もはやいもので 5 年目の最終年度にェブセミナーで、現在までに 2 回開催しました。「オンラ入りました。4 年前のキックオフ会議に始まり、状況をみイン会議疲れ」はよく話題になりますし、皆さんも既に経ながら臨機応変に軌道修正しながら領域の運営をしてきた

験されていらっしゃると思います。私も集中力が続かないつもりですが、本年度も同様です。本領域の最大の行事ののを実感しています。このセミナーの企画段階で、果たし1 つで 11 月に神戸で開催予定だった国際会議は翌年度（12ていつものように議論が盛り上がるのか、長時間に渡ると

月 6 ～ 10 日）に延期にしました。招待講演の依頼は半分

ZOOM 疲れを感じてしまわないかなどとコアメンバーで心程度決定した 1 月下旬でストップしていますが、幸い全て配していました。しかし、これらの心配は全くの杞憂だっの招待講演者には状況を理解していただいています。8 月

たようです。複合アニオンウェブセミナーは、3 名の講演（学末に新潟で開催予定だった領域会議、12 月に産総研で開催

生講演を含む）から構成されますが、通常の口頭質問に加予定の領域横断会議（今年度は我々が取りまとめ役）が、え、チャット欄からの質問は、とても全てに答えられない

オンライン開催になることも決まっています。

ほどあり、予定していた 2 時間があっという間に過ぎ去っ

これまでの 4 年間、旅館に泊まり込みで寝食ともにしなてしまった印象です。学生さんからも分野の違いを気にせがらの領域会議・若手スクール、学生を含む若手を中心とず、積極的にいろいろな質問がでているのは励まされまし

した班内・班間留学、学生が主体となった研究企画を通じ、た。参加された他のみなさんからも似たような感想をいた

領域全体が一つのチームとして徹底的に共同研究を推進しだいています。勝手に「陰山メソッド」と名付けましたが、てきました。私達の新学術の一番の自慢で売りであったこ

チャット欄にあげられた全ての質問に対する回答を講演者

れらの活動がカタチとしては行えなくなりました。しかし、は数日内に作成し、領域のメーリングリストに配る試み（図4 年間にわたって積み上げてきたこと、築き上げてきたこ

1）も好評のようです。通常のセミナーよりも、多くの質問とがむしろ今のこそ活かされ、難局に立ち向かい、それぞに対する回答を知ることができるというお得感だけではな

れに飛躍するチャンスだと私は信じています。分野の別け

く、講演者ものちにより深く考える時間があるため、講演隔てなく、学生とスタッフの区別もなく、フラットに議論

直後の質疑応答よりレベルの高い回答がえられるというメをしてきたことの意味は絶大だと思います（2016 年のキッ

リットもあるようです。
「陰山メソッド」は、本領域のようクオフ時には、みな遠慮して議論もほとんどなく、名刺交な異分野の研究者が集う場合や、学生の育成の観点からも換がされていたことを思えば、隔世の感があります）。オン

特に有効だと感じています。なお、このセミナーは 3 週間

ラインベースでも“阿吽の呼吸”で議論を進めることがでに 1 回程度の頻度で開催する予定で、誰でも視聴可能（公きるはずです。

開）ですので興味のある方は、是非ホームページ（www.

そのことを確信したのが 7 月から始めた複合アニオンウ
4

複合アニオン化合物の創製と新機能

mixed-anion.jp）の案内を御覧ください。

Mixed Ani n

七夕の日に開催した初回は、領域代表ということもありの共同研究がなければ始まりませんでしたし、アニオン組（というより荻野班長の指名により）トップバッターで講演

成決定には関場先生が開発された元素分析法が活かされましましたが、未公表だった酸窒化物に関する研究成果を初した。また、応力が構造に与える効果は、昨年度の逆レク

めて公開する機会となりました。この成果は、複合アニオ

チャーツアーで来日された W. Sun 氏（ミシガン大）によ

ン新学術の象徴ともいえる徹底的な共同研究が実践されたり理論的に示されました。本ニュースレターが配布されるものです。計画研究からは、陰山のほか、山本先生（東工ころには、出版されているはずです。この研究に限らず、我々大）、長谷川先生（東大）、木本先生（NIMS）、八島先生（東の新学術では大規模なコラボレーションによって革新的な工大）、森先生（NIMS）、公募研究からは、関場先生（筑成果が次々と得られています。このような研究のあり方は、

波大）、越智先生（阪大）、
竹入先生（分子研）、
北川先生（京大）

複合アニオン化合物の研究に限らず、あらゆる学術分野での 10 研究室間の共同研究です（図 2）。もちろん、これら有効であると信じており、将来、スタンダードな手法としの研究室の学生さんや若手スタッフも数多く関わっていまて浸透していくことを願っています。

す（13 名）。トポケミカル反応中に薄膜基板から応力を与えることによってアニオン欠損面の方向や周期が制御できることを示したこの成果は、薄膜がご専門の長谷川先生と

図1

チャット欄の質問に対する回答の一部（陰山メゾット）

図2

複合アニオンウェブセミナーで使用した発表スライド

News Letter Vol.8

5

研究紹介

複合アニオン化合物の合成、化学結合の理解および機能の創出
計画研究 A01 学習院大学 稲熊１．はじめに宜之、植田紘一郎

が KTiO2F の高圧合成を報告しているが、それ以外の化合物の報

われわれのグループでは複合アニオン化合物の合成手法の開告はない。金属フッ化物の中で、AgF は軟らかい酸である Ag+

発、アニオンの規則配列、複合アニオン化による機能の創出にと硬い塩基である F- からなり、HSAB 則から考えると不安定で関する研究を行ってきた。その中で、例えば、既知化合物のある。一方、酸フッ化物 AgTiO2F は F- よりも軟らかい塩基 O2-

Pb2OF2 は、PbO と PbF2 の固相反応により 200 C という固相と Ag+ よりも硬い酸 Ti4+ を含むので AgF と TiO2. の反応により反応としては比較的低温で生成し、低温で合成した物質におい

AgTiO2F の生成が期待できる。今回、A = K も含め A = Na, Agても図 1 のように OPb4 一次元鎖と FPb4 一次元鎖が規則配列しについて合成を試みた。一般に許容因子 t が 0.85 < t < 1.06 のていることが明らかになった [1]。低温での生成と規則配列は、F

とき Pv 型構造が安定であるが、これらはこの範囲内に収まってoと O の電気陰性度の違い

おり（t, K: 1.03, Ag: 0.95, Na: 0.91）、すべての化合物が Pvに基づく Pb-F と Pb-O の構造をとることが予想される。

結合の違いに由来してい試料の合成は、原料として NaF、KF、AgF と TiO2 を混合した後、る も の と 考 え ら れ、 複 合

4 GPa、1000oC の条件で固相反応により行った。A=Na の場

アニオン化合物の合成に合、NaF と TiO2 の混合物として回収された。一方、A = K でおいて化学結合を意識しは既報通り、立方晶の Pv 相が得られた。そして、A = Ag のとたアプローチが必要であき、格子定数 a = 5.483 Å, c = 7.768 Å をもつ淡黄色の正方晶ることを示す結果であっPv 相が得られた。AgTiO2F については、第二高調波発生の信号た。 以 下 で は、 複 合 ア ニが観測されなかったことから対称心をもつことがわかった。放オン化合物の合成に関す

射光 X 線回折データを用いた Rietveld 解析（空間群：I4/mcm）

る研究を中心に研究成果（O,F）6 八面体の tilt
により精密化した結晶構造を図 2 に示す。Tiについて紹介する。

図1が確認されたが、O/F の規則配列については明らかにできなかっ

Pb2OF2 の構造た。

A = Na と Ag の結果の違いについては、反応物と生成物の体２．ペロブスカイト型酸フッ化物 AgTiO2F の合成

積変化から説明できるが、HSAB 則に沿って説明すると、A =－ HSAB 則に基づくアプローチ－

Na の場合は、硬い酸である Na+ イオンと硬い塩基である F- イ

HSAB 則 [2] によれば、硬い酸は硬い塩基と、軟らかい酸は軟オンからなる NaF が非常に安定であるため、高圧下においてもらかい塩基と結合を形成しやすい。酸フッ化物などの複合アニ

Pv 相は生成しなかったとオン化合物では酸（金属イオン）に対して硬さの異なる塩基（ア

考 え ら れ る。 一 方、A =ニオン）が結合することになり、もし、アニオンの硬さが大き

Ag の場合は、軟らかい酸

く異なる場合、HSAB 則に従えば同じカチオンに異なる二種以である Ag+ と硬い塩基 F-

上のアニオンは結合しづらく、同じ金属に対して異なるアニオの組み合わせからなる不ンが配位するタイプの複合アニオン化合物の合成が難しいとい安定な AgF よりも F- に比える。一方、前述した Pb2OF2 のようにそのことを利用して、ア

べ軟らかい塩基である O2-

ニオンを複合化させ、規則配列させることも可能である。軟らとの結合により安定化がかい酸 Pb2+ と硬い酸 F- の結合に対して、Pb2+ と F- より軟らか起 こ り、AgTiO2F が 生 成

2-

2-

-

い塩基 O との結合が優先し（Pb2O -2F のようなユニットをイしたと考えられる。また、メージ）、規則配列したと考えられる。

AgTiO2F は、 常 圧 で の 固o

そこで、HSAB 則を適用したアプローチの一つとして、ペロ相反応により 500 C で生ブスカイト（Pv）型チタン酸フッ化物 ATiO2F（A は一価のカチ

成 す る こ と、Ag4d-O2p

[3]

[4]

オン）の合成を試みた 。Pv 型 ATiO2F では、Chamberland

6

複合アニオン化合物の創製と新機能結合の価電子帯上端への図2

AgTiO2F の構造

Mixed Ani n寄与に由来すると考えられる可視光領域のバンド吸収が確かめ

TaON が、本手法で合成すると黒色であった。我々は密閉系で実られており、HSAB 則に基づくアプローチが有効であることを験をおこなったことから、TaON 表面に melon 由来の有機残渣強く示唆している。現在、他の物質についても合成を行い、そが残留していると考えられた。そのため、アニール処理を施しの有効性を検討している。

有機残渣の除去を試みた。
図 3 に、本手法で合成した TaON について、アニール前後の３．固体窒素源を利用した酸窒化物の新規合成方法開発

吸光特性と試料の色を示す。合成後の TaON はバンドギャップ

持続可能な省エネルギー社会を構築するには、化石燃料の消に基づく吸収（500nm）に加えて、吸収端よりも長波長側に大費量低減と再生可能エネルギーの有効利用が不可欠である。本きな吸収が見られた。対して、アニール後のサンプルではバン

多 – 藤嶋効果の発見以降、光電気化学反応および光触媒反応を

ドギャップ吸収のみが確認され、アニールによって TaON 表面

利用した水の分解と、この反応を利用した水素の製造が注目さの残渣を除去できることがわかった。続いて、これらの光触媒れてきた。近年では、太陽光利用の観点から可視光応答型の光特性を評価したところ、アニール前のサンプルが全く光触媒活触媒の研究が盛んにおこなわれている。

性を示さなかったのに対して、アニール後のサンプルは可視光

酸窒化物は、N2p 軌道の寄与によって酸化物よりもバンドギ

照射下、硝酸銀水溶液からの酸素生成反応に活性を示した（反ャップが小さくなる。いくつかの酸窒化物は、可視光を使って応初期の酸素生成速度 16 μmol・h-1）。

光電気化学反応および光触媒反応を進行させることができ、太本研究では、固体窒素源（melon）を用いて、酸窒化物である陽光を利用した高効率な水素製造の実現が期待されている。一

TaON が合成可能であることを実証した。また本手法で合成した方で、これら酸窒化物の合成には、大過剰量のアンモニアガス

TaON は光触媒活性を示すことを明らかにした。本手法は、従来を必要とするのが現状である。これは、酸窒化物中に含まれるのアンモニア窒化法と比べて並列的な合成を得意とする。その窒素が、アンモニアの熱分解時に生成する窒化性のガスによっため現在は、て賄われていることによる。酸窒化物を用いた水素製造をより物質探索に魅力的な技術とするには、酸窒化物の合成についても省エネル

主眼を置いギーであることが望まれる。特に、水素エネルギーキャリアでて研究を展もあるアンモニアを消費することなく酸窒化物を合成できれば、開している。

非常に意義深いと言える。そこで我々は、アンモニアガスの代わりに、（C6N9H3）n（melon）を固体窒素源とした酸窒化物の新規合成方法開発を試みた。本稿では、TaON の合成結果 [5] と光触媒活性について述べる。

melon はメラミンを 793 K で加熱処理して合成した。melonと Ta2O5 をそれぞれペレット状に成型し、石英ガラス管に真空封入した。このガラス管を種々の温度で処理すると、窒素がド、TaON 単相、Ta3N（ープされた Ta2O（
5 N-doped Ta2O5）
5 TaONとの混合物）を作り分ける事ができた。1023 K の温度条件で加処理したところ TaON の単相が得られたので詳細を述べる。本
手法で合成した TaON には、酸素と窒素がそれぞれ理論組成通りに含まれることがわかった。一方で、本来黄色であるはずの

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]

図3

本手法で合成した TaON の吸光特性と試料の色（a）アニール処理なし（b）アニール処理あり

Y. Inaguma, K. Ueda, T. Katsumata, Y. Noda, J. Solid State Chem., 2019, 277, 363-367.
R. G. Pearson, J. Am. Chem. Soc., 1963, 85, 3533-3539.
Y. Inaguma, K. Sugimoto, K. Ueda, Dalton Trans., 2020, 49, 6957-6963.
B. L. Chamberland, Mater. Res. Bull., 1971, 6, 311-315.
K. Ueda, Y. Inaguma, Y. Asakura, S. Yin, Chem. Lett., 2018, 47, 840-842.

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研究紹介

超高速燃焼反応による新規複合アニオン化合物の合成
公募研究 A01 北海道大学 三浦
従来の固相合成では乳鉢やボールミルを用いて出発試料を粉章

ーが大きく熱力学的に反応の進行が容易である。

砕、混合し粉末状にした後、大気中で焼成することにより合成する。しかし、複合アニオン化合物は熱力学的に準安定な結晶

本研究では瞬間的な発熱をともなう燃焼反応を用いて、複数相が多いため、従来の固相合成によって合成することは困難でのアニオン種を組み合わせた複合アニオン化合物の創出をめざある。出発物のイオンの交換により生成物が得られるメタセシ

す。この燃焼反応では、発熱反応が一瞬で終わりそののち急速ス反応では、アルカリ（土類）金属化合物と金属ハロゲン化物に冷却されるため、長時間の加熱による熱力学的な平衡反応でを反応させると、熱力学的に安定なアルカリ（土類）金属ハロは得られない準安定な複合アニオン化合物の合成が期待できる。

ゲン化物の生成を伴う反応が設計可能であり、反応エンタルピ①

反応温度の調査について調査した。混合紛をマイクロヒータで加熱し、反応温

合成条件の調査のため、種々の塩化物とナトリウムアミドを混合することで NaCl が発生するメタセシス反応の反応開始温度

図18

複合アニオン化合物の創製と新機能

度と反応エネルギーの関連性を調査した。反応エネルギーが大きいほど反応開始温度は低下することが明らかになった。

マイクロヒータ上での反応の様子

Mixed Ani n②

準安定な複合アニオン化合物合成反応設計のための疑三元に安定している場合、反応速度が遅く、反応不純物が残りやすい。

系相図

熱力学的安定性は標準生成エネルギーを基に議論されることが国際活動支援の経費を使用させていただき、アメリカのバーク

多いが、これはどのような出発試料の選択に対してはあまり助

レー国立研究所にて、マテリアルインフォマティクスを主導しけにならない。そこで、異なる出発試料から合成反応を設計でている Ceder 教授、Sun 研究員（現ミシガン大学助教）のグル

きる偽三元系のエネルギー図を提案した。このエネルギー図にープでの短期滞在をおこなった。彼らは、結晶構造や熱力学エ

よって、メタセシス反応が根本的に異なる合成パラダイムで動ネルギーのみならず、電子構造や合成手法も含めたデーターベ

作することを三次元マップで示した。メタセシス中に、NaCl 等ースである Materials Project を主導しており、近年はリテラチの追加の化学種を含めると、相図の熱力学的トポロジーが劇的ャーリーディングといった先進的なマテリアルインフォマティに変化する。この状態図を用いることで、単相が短時間で生成

クスに関する研究を行っている。[Mater. Horiz., 2020,7, 1208-

する反応の設計が可能になった。つまり、Materials Project の1209]

ような入手可能な DFT 熱化学データによるメタセシス反応の迅

本研究ではマグネシウムイオン電池の正極材料として着目され速にスクリーニングによる合成設計は魅力的である。本手法は、ている MgCr2S4 をモデル物質として選択した。MgCr2S4 は、

メタセシス反応を用いた複合アニオン化合物を含む準安定相のMgS や Cr2S3 などの単純な前駆体が反応して生成する [Inorg.

合成に広く適応可能な手法である。

Chem., 2018, 57, 14]。ただし、単純な前駆体自体がすでに非常[1] Miura, A.*; Ito, H.; Bartel, C.J.; Sun, W.*; Rosero-Navarro, N. C.; Nagao, M.; Tadanaga, K.; Nakata, H.; Maeda, K.; Ceder, G., Selective Metathesis Synthesis of MgCr2S4 by Control of Thermodynamic Driving Forces, Materials Horizons 2020 7, 1310.
[2] Nagao, M.*; Miura, A.;* Urushihara, D.; Maruyama, Y.; Goto, Y.; Mizuguchi, Y.; Moriyoshi, C.; Kuroiwa, Y.; Wang, Y., Watauchi, S.; Asaka,
T.; Takano, Y.; Tadanaga, K.; Tanaka, I., Flux Growth and Superconducting Properties of (Ce,Pr)OBiS2 Single Crystals, Frontiers in Chemistry
2020, 8 , 44.

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研究紹介

複合アニオン水素化物薄膜の合成と新奇電子機能創製
公募研究 A01 東京工業大学 清水亮太

当研究グループでは、水素のアニオン（ヒドリド : H-）を含の強みであるエピタキシャル成長技術を活用し、粒界散乱によむ金属水素化物に着目し、その機能強化を目指した複合アニオ

る影響を減らしてさらなる大きな抵抗変化を期待し、光照射にン水素化物の研究を進めている。研究対象は主に「薄膜」であり、よる金属化を試みた。

そのエピタキシャル成長やアニオン組成制御による物性制御にイットリア安定化 ZrO（
2 111）単結晶基板上にマグネトロン

取り組んでいる。本稿では主に、①イットリウム酸水素物の薄スパッタ法により YOxHy エピタキシャル薄膜を得た。このエピ膜合成とその特異な光伝導性と、②カルシウム窒素水素化物のタキシャル薄膜の光応答性はガラス基板上の多結晶薄膜を大きく上回る。太陽光の照射時に多結晶薄膜では～ 1 桁の抵抗減少

薄膜合成に関して紹介する。

であるが、エピタキシャル薄膜では～ 3 桁の抵抗変化を観測した。
イットリウム酸水素化物（YOxHy）の合成と光伝導性①

さらに高強度な光として、UV レーザー（ArF エキシマレーザー、
波長 : 193nm）を用いたところ抵抗は～ 7 桁減少（103Ωcm か

光に応答して電気伝導性が変化する材料は、光キャリアによ（a））。特筆すべきは、UV レーザー照射
ら 10-4Ωcm）した（図1

る絶縁体－金属転移などの基礎的な面から、光センサ、光メモリ

後の電気抵抗の温度依存性が金属的である点であり（図1（b））、などの応用面まで高い関心が寄せられている。Mott 絶縁体への光によって永続的な金属状態に転移したことを示している。

光キャリア生成はピコ秒スケールで緩和することから、金属状-

さらに、この低抵抗状態の電気抵抗は徐々に増加（緩和）す
o

態を永続させることができない。また、H を含有した 12CaO・る。そこで、Ar 雰囲気にて 120 C で加熱（加速試験）を行った

7Al2O3 では紫外光による永続伝導（～ 1Ωcm）が報告されていところ、元の高抵抗状態に戻った（～ 103Ωcm)。驚くべきことに、るが、電気抵抗の温度依存性は半導体的である [1]。そのため、光加速試験を経て高抵抗状態に戻った試料に再度 UV レーザーを照照射により絶縁体から永続的な金属伝導を示す状態へと変化さ

射したところ、再び電気抵抗率は減少し、金属伝導を示した（図せ、それをまた絶縁体状態に戻すことのできる材料は知られて1（c））。光による永続的な金属化と緩和による絶縁体化を繰り返いない。

す初の物質である。[4]

本研究では、イットリウム酸水素化物（YOxHy）に着目した

この起源として、H- 含有 12CaO・7Al2O3 に類似機構を検討し[2]。太陽光照射により電気伝導が 1 桁低減し、暗所に放置（～ 1 日）（hv）-> H+ + 2e- の反応で余剰キャている [1]。光照射により H- +することで元の抵抗に緩和することが知られている。先行研究

リアが生成し、その遍歴性について理論計算を交えた考察を行っの YOxHy はガラス基板上の多結晶薄膜であることから [3]、我々

ている。

図1

10

イットリウム酸水素化物（YOxHy）エピタキシャル薄膜の光伝導性。（a）: 太陽光（黒）・UV レーザー（赤）照射による電気抵抗率変化。
（b）: UV レーザー照射後の電気抵抗率の温度依存性。挿図は光照射後の写真を示す。（c）: UV レーザー照射を止めた後の抵抗変化。
加速試験（125oC, 2 時間）を行うことで透明絶縁体化、UV レーザー再照射により再度金属化する様子を示している。

複合アニオン化合物の創製と新機能

Mixed Ani n②カルシウム窒素水素化物（Ca2NH）の選択的な合成

共存した複合アニオン（NH）4- 化合物については、「酸水素化物（oxyhydride）」や「酸ハロゲン化物（oxyhalide）」などの一般呼3--

Ru 担持したカルシウム窒素水素化物（Ru: Ca2N H ）は、ア
ンモニア合成触媒として非常に高い活性を示すことが報告され
[5]

「気相・
ている 。高い触媒活性の要因は水素化物イオンを介した称がないほど例がすくない。また、このような複合アニオン窒素・水素化物を薄膜で作製した事例は存在しない。
そこで、本研究では、Ca2NH エピタキシャル薄膜の選択的な

最表面・subsurface」における水素のやり取りだと考えられて合成を目指した。CaNH と Ca2NH は両者とも Ca の fcc 副格子

おり [6]、水素化物イオンを含有する窒化物を自在に作製し、化学を母体とした構造をとる。そのため、岩塩構造の MgO 単結晶

反応へと応用することが期待される。また、このような触媒反基板を用いたエピタキシャル構造安定化と、基板温度・ガス流

応をより定量的に理解するためには、面積・面方位・面粗さな量の最適化により選択的な Ca2NH 薄膜の合成を行った。

どが規定されたモデル表面が必要となる。エピタキシャル薄膜

実際に成膜条件の最適化を行った結果、水素の荷電状態制御にはこのようなモデル表面に最適であることから、我々は Ca2NH

は、水素そのものの流量よりも窒素の流量に大きく依存するこのエピタキシャル薄膜合成に着手した。

とがわかった。図 2 に窒素流量の最適化後の薄膜のラマンスペ

ところが、窒素と水素の化合物を狙って合成することは容易

クトルを示す。窒素が少ない場合は CaNH、窒素が多い場合はではない。その理由は、水素が酸素と結合して水酸化物を作るよ

Ca2NH が作製されることがわかった [7]。すなわち、窒化のプロ

-

3-

+

-

2-

（イ
うに、窒素との結合においても NH2（アミド : N H 2）、NH 、
3-

+ 2-

4-

3-

-

セスが水素の荷電状態に大きく関わっており、アニオンを複合化

ミド :（N H ） ）、（NH） （複合アニオン : N H ）と様々に変化することによる新たな水素の機能創出につながると期待される。

するためである。Ca の例では Ca（NH2）2、CaNH、Ca2NH が今後は、作製した Ca2NH エピタキシャル薄膜に Ru を担持させ知られている。この中でも、窒化物イオンと水素化物イオンがるなどして、化学反応性の定量評価へと展開する予定である。

図2

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]

（a）:Ca2NH, CaNH の結晶構造。どちらも Ca は fcc-like に配置している。（b）: 成膜時の窒素分圧を最適化させた
薄膜の Raman スペクトル。窒素分圧が低い場合は CaNH（黒）が、窒素分圧が高い場合は Ca2NH（赤）が現れ、リ
ファレンス（バルク）[6] のピーク位置（～321 cm-1）と一致したシャープなスペクトルが得られた。

Hayashi et al., Nature 419, 462 (2002).
Mongstad et al., Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 3596 (2011).
Mongstad et al., J. Alloy. Compd. 509S, S812 (2011).
Shimizu, Oguchi, and Hitosugi, J. Phys. Soc. Jpn. 89, 051012 (2020).
Kitano et al., Nat. Commun. 6, 6731 (2015).
Kitano et al., Chem. Sci. 7, 4036 (2016).
Chon, Shimizu et al., in preparation.

News Letter Vol.8

11

研究紹介

太陽光応答型複合アニオン光触媒の創製と放射光・電子分光融合分析
計画研究 A02 大阪市立大学 吉田朋子

当研究グループでは、複合アニオンを利用した太陽光応答型

下、所定の温度で焼成し、試料（以降 S（XK）X: 窒化温度と表記）

半導体光触媒を創製し、これを人工光合成（二酸化炭素や水のを調製したところ、全ての試料において可視光領域に新たな吸還元反応など）に応用してきた。紫外光照射下で働く半導体光収帯が現れた。XRD 測定から、773, 873K で窒化した試料では触媒にアニオンをドープしてバンド構造を改質し、可視光照射

Ga2O3 が形成されるが、1073K 以上では GaN 単相になり、高でも機能を発現させる「可視光応答化」に関する研究は 2000 年

温で窒化した試料ほど GaN 相の結晶性も向上することが分かっ頃から広く行われている。しかし、同じようにドープしている（1073K）、S（1173K）、S（1273K）
た。窒素がドープされた試料 Sつもりでも僅かな条件の違いによって、その機能が複雑に変化に助触媒を担持し、可視光照射下で犠牲剤を加えた水分解反応するため、可視光応答化するアニオン種の化学・電子状態を明（1173K）が H2 及び O2 生成活性を示しを行ったところ、特に Sらかにすると共に、その種が光触媒反応に寄与する深さ領域に（1273K）は不活性であった。
たが、Sドープされていることを明示する分析法を確立することが本研

各試料について表面敏感な手法で O K-edge XANES を測定す

究の目標である。また、この分析法を光触媒に限らず様々な複ると（図 1）、全ての試料表面が酸化されていることや、窒素ド合アニオン化合物の合理的設計に応用したいと考えている。複ープ量に伴う 534eV の吸収の成長から新たな電子準位が形成さ合アニオン新学術領域研究では、国内留学制度や共同研究を通（1273K）では GaN（ref.）れたことが明らかとなった。一方、Sして、様々なアニオンドープ法に関する知識・技術を習得でき（1273K）と、それ以外のと同様な 535eV の吸収が認められ、Sることに感謝しながら、私が専門とする放射光分光法を、電子試料の表面酸化状態が異なることを示唆している。STEM-EELS

分光法や計算科学と融合させた高空間分解電子状態解析法を構測定による元素マッピングを行うと、S（1073K）と S（1173K）

築し、本領域の発展に貢献していく所存である。本稿では、窒

中では、窒素も酸素も試料全体に分散して存在しているが、S

素添加金属酸化物光触媒中の窒素や酸素を対象とした化学状態（1273K）中の酸素は比較的表面近傍に偏在していることが明ら

解析や空間分布マッピングに関する研究成果を紹介する。

かとなった（図 2）。一般的に GaN 中の N 原子より酸窒化ガリ①（1273K）は S（1173K）よすることが知られている。つまり、Sウム（Ga3O3N や GaON など）中の N 原子の方が安定して存在
窒素添加酸化ガリウム光触媒中の窒素・酸素の空間分布 [1,2]りも結晶性が高いにもかかわらず、試料表面の N 原子は不安定
水 分 解 反 応 や CO2 還 元 反 応 に 活 性 を 示 す 酸 化 ガ リ ウ ム（Ga2O3）への窒素ドープによる可視光応答化を試みた。ここでで酸化が著しく進行するため反応活性を示さなかったと結論することができた。

は、酸化ガリウムの前駆体である GaOOH をアンモニア雰囲気

図112

各試料の O K-edge XANES スペクトル：全電子収量法で測定

複合アニオン化合物の創製と新機能

図2

各試料のHAADF-STEM像（左）とEELSによる酸素マッピング（右）Mixed Ani n②酸化チタン光触媒にドープされた窒素の高空間分解化学状
態解析

[3]

ることも見出された。また N K-edge XANES 測定からも同様の結果が得られた。
高活性試料について NK 殻吸収端によるエネルギーフィルタ

イオン注入法を用いて TiO2 単結晶に様々な濃度で窒素を添加

ー像を測定した。多変量解析を応用して活性窒素種と不活性窒

し、可視光照射下で触媒反応活性と窒素の化学状態との関係につ素種に対応する EELS スペクトルに分解しプロットすることで+いて調べた。今回の注入条件（50keV の N 注入）では、窒素空間分布を得た（図 4）。活性窒素種は添加領域全体にわたって、濃度は表面から深さ 90nm まで単調に増加することが理論計算

不活性窒素種は表面から約 40nm 以上の試料内部に分布していから予測できる。図 3 に、可視光応答化した試料（高活性光触媒）

ることが分かる。不活性光触媒についても同様の分析をした結ついて測定した深さ分解 N K-edge EELS スペクトルを示す。窒果、活性窒素種は添加領域全体に分布しているが、不活性窒素

素濃度の低い試料表面近傍には、398eV と 401eV の特徴的な 2

種が表面近傍にも分布していることが示唆され、これによって本の吸収ピークが存在するが、窒素濃度が高くなる試料内部ほ

活性窒素種の触媒機能が相殺されたと考えた。このように、可ど 401eV 付近に１つの鋭い吸収ピークが認められる。スペクト

視光応答性発現には添加窒素の化学状態だけでなく、活性窒素

ルの理論計算シミュレーションから、前者は TiO2 の酸素原子を種と不活性窒素種の試料内での空間分布も重要な因子であるこ置換した N 原子（活性窒素種）、後者は NO2 種（不活性窒素種）とが明らかとなった。

と帰属され、どちらが生成するかは局所的な窒素濃度に依存す

図3

高活性試料の深さ分解 N K-edge EELS スペクトル .
数値は表面からの深さ

図4

活性窒素種（左）と不活性窒素種（右）の空間分布マッピング[1] Y. Kato, M. Yamamoto, A. Ozawa, Y. Kawaguchi, A. Miyoshi, T. Oshima, K. Maeda , T. Yoshida, e-J. Surf. Sci. Nanotech., 2018, 16, 262-266.
[2] Y. Kato, M. Yamamoto, A. Ozawa, T. Tanabe, T. Yoshida, Appl. Catalysis B, 2019, 250, 112-116.
[3] T.Yoshida, M. Yamamoto, M. Akatsuka, A. Ozawa, Y. Kato, S.Yagi and T. Tanabe, Surf. Interf. Anal. 2019, 51, 46-50.

News Letter Vol.8

13

研究紹介

超高圧下でのアニオンの振舞いと制御
計画研究 A02 東京工業大学 山本隆文

当研究グループでは、高圧を用いた in-situ X 線回折測定を用

ポケミカル合成前駆体など― がたくさん見つかりつつある。酸いて圧力下での複合アニオン化合物の振る舞いを明らかにする

水素化物は将来の水素社会の基盤となる材料の候補として期待試みを行ってきた。また高圧合成など様々な手法を用いて新規を集めている一方で、ヒドリドに関するに基本的な性質に関しの複合アニオン化合物を合成してきた。本稿では、これまでにてはまだわかっていないことが多いのが現状である。本研究で得られた研究成果について紹介する。また山本は本稿に示すよは、酸化物イオンとヒドリドが層状に秩序化した SrVO2H の高うな研究成果に支えられ、H31 年度 4 月より東京工業大学フロ

圧下での構造、電気伝導性を実験・DFT 計算を組み合わせて解ンティア材料研究所の准教授に採用されることとなった。ここ

析を行うことで、ヒドリドの知られざる 2 つの性質明らかにしに陰山代表を始めとして、支えてくださった多くの先生方に厚た（図 1）。一つ目はヒドリドがヒドリドが酸化物イオンに比べく御礼申し上げるとともに、今後も新天地で複合アニオン新学

二倍以上圧縮されやすいことである。このようなヒドリドの柔術領域研究の発展に寄与できるよう研究を進めていく所存であ

軟性は、その後の陰山代表らの LnHO の研究で、アニオンの秩る。また本稿で示す研究成果は京都大学陰山研所属時に得られ

序無秩序相転移に密接に関連することが示されている [2]。すな

た研究結果である。

わちこのようなヒドリドの柔軟性を活かすことで、今後の酸水
素化物の構造制御に役立つことが期待される。二つ目は、ヒド①

ヒドリドの持つ二つの性質を解明[1]

リドが特定の金属（カチオン）との組み合わせにおいて、相互作用を切断する効果である。これはヒドリドが p 軌道を持たず、ヒドリド（H–）を含む酸化物である「酸水素化物（oxyhydride）」

s 軌道のみから構成されるアニオンであることに由来する。このは本複合アニオン新学術領域において、最も重要な複合アニオ

特徴により、ヒドリドの 1s 軌道は SrVO2H のバナジウムの 3dン化合物の一つである。多くの固体中で水素は正の電荷をもつ

t2g 軌道（すなわち π 軌道）と直交し、相互作用できなくなる。

+

プロトン（H ）として存在しているが、金属水素化物のように–この効果は超高圧下において、ヒドリドが大きく圧縮された状

負の電荷をもつヒドリド（H ）の状態をとる場合がある。酸化況でも持続し、SrVO2H では約 50GPa において、擬二次元性を物イオン（O2–）とヒドリド（H–）が共存する酸水素化物の例は保ったまま特異な絶縁体－金属相転移を起こすことが分かった。

最近までごく限られていたが、近年の合成手法の発展により遷

このようなヒドリドを使った次元性の低下は、一般的に伝導層移金属を含む酸水素化物の合成例が加速的に増えつつある。こ（あるいは磁性層など）同士の物理的距離を離すことで達成されのような酸水素化物は、酸化物には見られないような興味深いる次元性の低下とは一線を画す手法で、本研究では低次元性物

性質 ―例えば、ヒドリドイオン伝導、アンモニア触媒活性、ト質を設計する新しい手法を示したといえる。

図1

14

複合アニオン化合物の創製と新機能

ヒドリドの二つの性質

Mixed Ani n②高圧合成法を用いたペロブスカイト構造でない遷移金属酸③圧縮率の違いを利用したインターグロース構造の設計 [4]水素化物の合成 [3]
複数の異なる組成の層から構成されるインターグロース構造で近年の合成手法の発展により遷移金属を含む酸水素化物の合は、それぞれの層に違う役割を担わせることが可能であり、例え成例が加速的に増えつつある。しかしながら、過去に合成され（O,F）
ば鉄系超伝導として有名な La
FeAs は、絶縁相である LaOてきた遷移金属を含む酸水素化物は、すべて遷移金属を含む八層にフッ素をドープすることにより、FeAs 層にキャリアが注入面体の頂点共有のみからなるネットワークを持つペロブスカイ

され超伝導が発現する。このような観点から、インターグロース

ト構造（あるいはペロブスカイト関連構造）であった。このこ構造は、層の組み合わせにより無限の可能性が広がっているよとは、酸水素化物における、電気伝導性や磁性などの物性に制うに思える。しかしながら、現実は層間の格子整合性が良くない

限があることを意味していた。本研究では高圧合成法を用いて、場合、すなわち格子のミスマッチが大きい場合、合成することが初めて八面体の面共有を持った遷移金属酸水素化物の合成に成難しい。本研究では、高圧合成法を用いることで格子のミスマッ功した。本研究で得られた BaVO3-xHx（0.3 ≦ x ≦ 0.8）は六方や Ba2MnO2Ag2Te2 が 高
チ が 大 き い A2NiO2Ag2Se（
2 A=Sr,Ba）晶の構造を持っており、面共有の八面体と頂点共有の八面体が圧合成を合成できることを発見した。これらの物質は一般組成共存している（図 2）。この物質ではヒドリドが少量の時（x ≦X層
A2MO2M’
2X2 と表記され、平面四配位の MO2 シートと M’

1/3）、ヒドリドは面共有サイトに選択的に挿入されることが構。
の交互積層からなるインターグロース構造をとっている（図 3）

造解析の結果から明らかとなった。さらに当新学術領域の設楽・AgSe 層より小さな CuS 層を持つ Sr2NiO2Cu2S2 などをはじめと桑原らによる 1500 種類にも上る網羅的第一原理計算や回帰曲

して、MO2 シートと M’
X 層の格子整合性がよい組み合わせはた

線などの手法を駆使して VO4H2 八面体が trans 配位を好むこと

くさん合成されていたが、ミスマッチの大きい A2NiO2Ag2Se2 やを突き止めた。これはバナジウムの結晶場分裂によるエネルギー

大きな Te を含む物質は知られていなかった。酸化物に比べ、セの利得と関係している。このようにアニオンの特性の違い（共レン化物（やテルル化物）は圧縮率が大きいことが知られており、有結合性・電気陰性度・分極率など）を利用すれば、アニオン

例えば同じ岩塩型構造を持つを巧みに配列させることが可能になると期待している。

SrSe と SrO では圧縮率が二倍も異なる。従って圧力下ではAgSe（AgTe）層は MO2 層よりも大きく圧縮され、ミスマッチが解消する方向に働いたことで、合成が可能になったと考えている。このようにして得られた物質は既存の酸化物と比較して、最も長い M-O 距離を持つ平面四配位 MO4 を持っており、A2NiO2Ag2Se2 においては、長い Ni-O 距離が結晶
場分裂を小さくし、酸化物では実現できなかった高スピンの平面四配位 Ni2+ を初（S = 1）
図2

[1]
[2]
[3]
[4]

六方晶型 BaVO3-xHx の結晶構造めて実現した。

図3

A2MO2M’
2X2の結晶構造

T. Yamamoto, H. Kageyama et al., Nat. Commun. 2017, 8, 1217.
H. Yamashita, F. Takeiri, K. Fujii, M. Yashima, K. Shitara, A. Kuwabara, H. Kageyama et al., J .Am. Chem. Soc. 2018, 140, 11170-11173.
T. Yamamoto, K. Shitara, S. Kitagawa, A. Kuwabara, M. Ochi, K. Fujii, M. Yashima, H. Kageyama et al., Chem. Mater. 2018, 30, 1566-1574.
Y. Matsumoto, T. Yamamoto, K. Hongo, R. Maezono, H. Ogino, H. Kageyama et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 57, 756-759.

News Letter Vol.8

15

研究紹介

複合アニオンによる触媒活性制御
公募研究 A02 九州大学

辻雄太

当研究グループは昨年度より本領域に参画し、複合アニオン

る。この図は Hoffmann らの研究 [5] を参考にしている。この図による触媒活性制御を目標として研究を行ってきた。研究開始

では左側に H2 と M の軌道を、右側に H-M-H の軌道を描いていより約 1 年が経過し、ちょうど折り返し地点に立っている。本る。これらの軌道は破線で示されるように互いに相関している

稿ではこの一年間で得られた研究成果について簡単に紹介させが、非交差則のため、実際には実線のような相関となる。つまて頂きたい。

り、反応が進行していくにつれて、dxy 軌道は σM-H 軌道となり、一括りに触媒反応と言っても実に幅広く様々なテーマがある

σ*H-H 軌道は σ*M-H 軌道となる。このとき、図で ∆E に相当するが、我々は天然ガス資源であるメタンの活性化に焦点を当ててエネルギーが活性化エネルギーの目安となる。この図を見れば、研究を行っている [1]。メタンは最も単純な炭化水素であるが、そ

例えば、dxy 軌道のエネルギー準位を上げたり、あるいは σM-Hの触媒的転換が最も困難な炭化水素でもある。その理由につい

軌道のエネルギーを下げたりすることで ∆E が小さくなることがては枚挙にいとまがないが、そのいくつかを以下に指摘しよう。

分かるだろう。これがこの反応の活性化エネルギーを制御する

メタンは Td 点群に属す非常に対称性の高い分子であるため、分ための指針となる。実際には、遷移金属 M には種々のアニオン

子内に分極がなく、触媒表面との相互作用は期待できない。また、が配位しているわけだから、それを変えることでこれらの軌道

メタンの C-H 結合の結合解離エネルギーは 104 kcal/mol と非準位が容易に（実験的には容易ではないかもしれないが）変化し、常に高く、その他のアルカンと比較しても、その C-H 結合の強活性化エネルギーの変化につながるだろう。

[2]

さは際立っている 。そのため、メタンの C-H 結合の切断にか

図 1 のような軌道相関図の概念は、一般には、金属錯体など

かる活性化エネルギーは非常に大きく、反応温度も高温になりの孤立分子系において確立されており、ここで言うところの“軌がちである。そこで、メタンの C-H 結合の切断にかかる活性化

道”とは分子軌道のことである。しかしながら、触媒反応が起こエネルギーを複合アニオンによって下げることはできないだろ

るのは、通常、二次元的に広がった拡張系たる表面である。しうか？と考えたのが本研究の始まりである。

たがって、この概念を適用するには何らかの工夫が必要であり、そもそも活性化エネルギーは何で決まるのだろうか？これが我々は結晶軌道に基づいてこれを解決した。

分からなければ活性化エネルギーを変化させるための指針が立たない。これについては色々な理論的説明がある。例えば、BEP
則や自由エネルギー関係 [3] などが有名ではないだろうか。一方で、分子軌道法に立脚した軌道相関図の方法などもある。我々はこれに基づいて研究を行っているので、まず軌道相関図と活性化エネルギーの関係について簡単に説明したい。
軌道相関図は、同じ対称性の軌道は交差できないとする非交差則に基づいて、反応物の軌道と生成物の軌道との相関を示す図のことである。Woodward と Hoffmann
は 軌 道 相 関 図 に 基 づ い て、Woodward-

Hoffmann 則 [4] を提唱した。
非常に簡単な例で軌道相関図が如何に化学反応の反応性予測に役立つかを説明しよう。図 1 には遷移金属 M による H2 の解離反応に対する軌道相関図を示してい16

複合アニオン化合物の創製と新機能

図1

遷移金属 M による H-H 結合切断反応の軌道相関図

Mixed Ani n

紙幅の関係で詳細は割愛するが、我々は IrO2 表面でのメタンの C-H 結合解離反応を解析し、それに対する軌道相関図が図 2

えれば、dz2 軌道の準位は上がり、活性化エネルギーも上がるだろう。

のようになることを明らかにした。この図から、dz2 軌道の準位

実験的にはそのような操作は非常に難しいのだろうけれども、を下げれば活性化エネルギーも下がり、逆に dz2 軌道の準位を上シミュレーション的には簡単であるので、実際に活性化エネル

げれば活性化エネルギーも上がるということが分かる。

ギーが予想通りの変化を示すか DFT 計算によって確認した。そ特に dz2 軌道は Ir の軸配位（アピカル位）アニオンと強い相の結果が図 3 である。計算された活性化エネルギーと軸配位ア互作用をしているので、このアニオンが鍵を握ることは容易に

ニオンの電気陰性度との間の相関関係に対する相関係数は -1 と想像がつく。この場所の酸化物イオンをより電気陰性度の大きなり、軸配位アニオンの電気陰性度が高くなるにつれて活性化

いフッ化物イオンなどに置き換えることができれば dz2 軌道の準エネルギーが下がるということが明らかとなった。これは我々

位は下がり、活性化エネルギーも下がるだろう。一方、その軸の理論による予測と完全に一致している。現在、この研究結果

配位アニオンを電気陰性度の小さい窒化物イオンなどに置き換について論文を準備中である。

図3

図2

種々の元素をドープした IrO2 表面上でのメタンの C-H結合切断にかかる活性化エネルギーをドーパントの電気陰性度に対してプロットしたもの。r は相関係数を表す

IrO2 表面でのメタンの C-H 結合切断反応のバンド計算に基づいた
軌道相関図。メタンの H は近接する配位不飽和な表面酸素原子により引き抜かれるが、この模式図には示していない

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]

Tsuji, Y.; Yoshizawa, K. J. Phys. Chem. C 2018, 122, 15359.
Yoshizawa, K. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 375.
Santen, R. A. v.; Neurock, M.; Shetty, S. G. Chem. Rev. 2010, 110, 2005.
Woodward, R. B.; Hoffmann, R. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1969, 8, 781.
Saillard, J. Y.; Hoffmann, R. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 2006.

News Letter Vol.8

17

研究紹介

最先端科学を高校生におすそ分け
公募研究 A02 大阪産業大学 堀越◆ 20 年前

亮

思うと、ペロブスカイトの P なのかもしれない。

アウトリーチ活動に筆者がはじめて参画したのは、今からお「うちでは何でも好きなことやって。」これが陰山先生から筆

よそ 20 年前、博士課程の学生だったころ。ある科学イベントに者に与えられた業務であった。今思えば、先生はもしかすると、

おいて、指導教員の持田智行先生（東邦大学講師、現・神戸大研究室で合成できる化合物や研究室所有の装置を利用した「何学教授）と研究室の後輩とともに「電気を通す有機物」というでも好きなこと」と仰っていたのかもしれない。しかしながら、実験ブースを出展した。有機ドナーとアクセプターを混ぜて色「何でも好きなこと」を額面通りとらえた筆者は、心の中で温めの変化を確認し、有機伝導体の電気抵抗をテスターで測定するておいた、ちょっと奇をてらった「化学教育」をやってみようという実験であった。当時、導電性高分子に関する研究で日本と思ってしまった。当時、クロスカップリングに関する研究で人研究者がノーベル化学賞を受賞したこともあり、ブースには日本人研究者がノーベル化学賞を受賞した。受賞者の一人が書数人の高校生が集まった。その高校生たちは興味を持って実験いたレビューの中で、LEGO game approach[1] という表現が使に参加し、説明に熱心に耳を傾けてくれた。もちろん、その高

われ、レゴブロックを例えとして使い、クロスカップリング反校生にとっても決して易しい内容ではなかったはずである。最応の有用性・発展性が紹介されていた。そんなとき筆者が思い先端の科学と高校化学の間の垣根を低くすることができたのは、ついてしまったのが、例えではなくて本当のレゴブロックを使っ

持田先生の熱心な指導のもと、筆者を含めた研究室の学生たちて触媒反応を解説したら、高校生にとってわかりやすい講義がでがしっかりと予習をしたからである。ここで見た高校生の楽しきるのではないだろうかということ。この思いつきを陰山研のそうな姿や説明に感心する様子は、とても印象深いものであっ小林洋治先生（現・京都大学准教授）に話してみたら、実現でた。この 20 年前の経験から、アウトリーチ活動を成功に導くにきるよう協力してくれることになった。また、研究室に遊びには、下記の 2 項目を考慮しておく必要があることを学んだ。こ来ていた陰山先生の娘さん（小学校低学年、現・女子高生）もれらは現在でも役立っている。

レゴブロックで楽しそうに遊んでいた。もちろん、陰山先生も●好奇心をくすぐる“内容”
参加者の多くは豆知識的内容や最先端の内容に興味をもつ。
●垣根を低くするための“予習”内容をしっかり予習して、わかりやすい（敷居の低い）説明をできるようにしておく。

ベルギービールの店で研究相談にのってくれた。お三方の協力と理解があって、このレゴブロックを使った触媒反応の解説を、いくつかの高校出張講義や科学イベントにて披露するに至った。
その後、この講義の教育効果をまとめて専門誌に投稿することができた。[2] このとき学んだのは、思いつきでも思い切って実行することの重要性、そして、手で触れることのできる教材の魔力である。これ以降、筆者は手で触れることのできる教材を使っ◆ 10 年前
紆余曲折の末、今から 10 年くらい前、筆者は教室系技術職員として京都大学に着任した。業務内容は、学期中は学生実験室の管理・運営に従事し、夏季・春季休業の時期はホスト研究室での作業に勤しむというものであった。このホスト研究室のボスが陰山洋先生だったのである。着任当時、先生のラフさと研究室の自由な気風には大変驚かされた。今でも忘れることので[3]た講義を積極的に展開している。

●思いつきを思い切って“実行”
思いつきを形あるものにするには、思い切りと理解者、そしてベルギービールが必要である。
●手で触れることのできる“教材”
生徒が手で触れることのできる教材を配布すると、生徒の緊張がほぐれ教室が沸き立つ。

きない光景を一つ挙げる。背中に大きな P の文字がプリントされた T シャツの陰山先生、足にギプスのクリクリ坊主（現・分◆ここ最近

子科学研究所助教、竹入ふみたか博士）、そして、顎ひげを蓄え

上記の経験を踏まえて本研究では、最先端のトピックスであた侍（現・東京工業大学准教授、山本たかふみ先生）の三名がる複合アニオン化合物の魅力を高校生に伝えるための講義を企並んでエレベーターの前で何かを熱く語っていた。あの P の文画・実施することを目的とした。講義のタイトルを高校生ウケ

字は、ピッチャーかプロフェッサーの P だと思っていたが、今しそうな「最先端のトピックス“ミックス・セラミックス”」と18

複合アニオン化合物の創製と新機能

Mixed Ani n

した。ミックス・セラミックスは筆者の造語であり複合アニオできる優れものなのだ。講義の後半戦では、BaTiO3 の PPSB

ン化合物を表している。

模型を参加者とともに組み立て、一部の O アニオン（橙色ピン

一般に、市販のボール＆スティックタイプの構造模型セットポン玉）を H（白色）や N（青色）に交換しながら、トポケミ

は大変高価であり、金属イオンを表す（たくさん穴の開いた）ボーカル反応と複合アニオン化合物の機能を解説した（図 2b）。まルが少ししか入っていない。そのため、市販のセットを使ってた、筆者があらかじめ作製しておいた YBCO の PPSB 模型を

無機化合物の集積構造を組み立てるのは現実的ではない。そこ

取り出し、超伝導物質についで、本研究ではまず、安価な材料を用いて作製でき、かつ無機て少しだけ説明を添えた。講

化合物の表現に特化した構造模型を開発することにした。いく

義後のアンケート調査の結果

つかの材料を試して行き着いたのが、ピンポン玉にスナップボから、この「最先端のトピッ

タンを接着した原子ピースである（図 1a）。金属イオンを表すピクス“ミックス・セラミック

ンポン玉には凸のボタンを接着し、アニオンを表すピンポン玉ス”」を参加者が楽しんでくには小さな穴をあけ、そこに凹のボタンを接着した。これらをれたことがわかった。これにボタンでつないで連結していくと、無機化合物の集積構造を表加えて、講義一週間後の理解現することができる（図 1b）。さらに、集積構造から構成原子を度確認試験の結果から、参加

簡単に取り外すことができるので、トポケミカル反応の解説に者の多くが講義内容をしっかも利用できる。ピンポン玉は 100 個でおよそ 1,700 円、スナッ

りと理解し、その知識がきっ

プボタンは 144 個でおよそ 1,700 円と比較的安価である。ここ

ちりと定着していることが明から先、ピンポン玉＆スナップボタン構造模型を“PPSB 模型”

らかになった。いずれも大変と呼ぶことにする。

うれしい結果である。

図1

構造模型

図2

出張講義

当初、2019 年度末に 4 校の高校に出向き、PPSB 模型を使った講義を実施する予定であった。しかしながら、新型ウィルス◆これから

禍の影響を受けて 1 校（奈良県・私立高校）への出張にとどまっ

新型ウィルス禍が終息した

た。ここでは、この高校で担当した 1 コマ 50 分の講義についら、関西圏のいくつかの高校て詳しく紹介する。講義の参加者は理系大学への進学を希望す

で、PPSB 模 型 を 使 う 講 義る高校 2 年生 18 名であった。彼らは既に高校化学の全分野の「最先端のトピックス“ミッ学習が完了しており、基本的な化学用語をしっかりと理解して

クス・セラミックス”」を実いた。講義ののっけからペロブスカイト構造、
トポケミカル反応、施し、複合アニオン化合物に複合アニオン化合物の解説だと敷居が高すぎるので、講義の前まつわる最先端科学を高校生

半戦では PPSB 模型を使って高校教科書に登場する錯イオンのにおすそ分けしていく。無機構造を作ってもらうことにした（図 2a）。PPSB 模型は、金属

化学好きな高校生を増やして

イオン周りの配位構造、cis/trans、fac/mer、Δ/Λ 異性体も表現いきたい。

[1] Negishi, E.; Wang, G.; Rao, H.; Xu, Z. J. Org. Chem. 2010, 75(10), 3151−3182.
[2] Horikoshi, R.; Kobayashi, Y.; Kageyama, H. J. Chem. Educ. 2014, 91(2), 255−258. 他 3 報[3] Horikoshi, R. Chem. Teacher Int. in Press. 他 4 報News Letter Vol.8

19

研究紹介

希土類賦活酸水素化物蛍光体の探索
計画研究 A03 東京工業大学 松石

聡

酸化物や窒化物をホストとする希土類賦活蛍光体は、青色やルカリ金属、アルカリ土類金属そして希土類金属などとの間にバ

紫色など短波長の光を黄色や赤色などの長波長の光に効率よくンドギャップの大きな絶縁体をつくることが知られており、発変換する機能を有し、光源として現在広く用いられている白色

光イオンとして少量の希土類イオンを含ませることができれば、LED の動作には欠かすことのできない材料です。照明用光源と原理的には蛍光体として機能すると考えられます。すでに EuH2

しての機能性をさらに高めるために、励起源であるダイオード

あるいは Eu2+ を少量ドープした LiSrH3 などの化合物においてからの発光の短波長化や高出力化が進められており、それに見赤色・黄色発光が報告されており、希土類賦活水素化物系発光

合う特性をもつ新たな蛍光体の探索が現在も行われています。

材料の創出が期待できます。しかしながら、水素化物は空気中本領域でも A01 垣花先生・鱒淵先生・小林先生、A03 田部先生の水分と容易に反応して、水素ガスを放出しながら酸化物や水らの探索によって、酸窒化物や酸ハロゲン化物などの複合アニ

酸化物に分解してしまうため、実用的な蛍光体としての利用はオン物質から新たな蛍光体ホスト物質が見つけられています。

困難です。

希土類賦活蛍光体では、発光イオンとして賦活された希土類

そこで私たちが考えたのは、複合アニオン物質である酸水素イオンに結合する配位子の種類、配位構造が励起波長や発光波

化物をホストとすることにより、酸化物の化学的安定性と希土長を制御するための重要な因子です。照明用途では、パリティ

類イオンへの水素アニオンの配位によってもたらされる励起・2+許容で強い発光をもたらす 4f-5d 遷移を示す Eu

3+

および Ce発光の長波長化を両立することです。近年、A01 陰山先生やＡが主要な賦活イオンとして用いられていますが、一般にこれら

02 山本先生らにより発見されたペロブスカイト型酸水素化物ののイオンに酸素やフッ素などの電気陰性度の大きな元素が配位ように、酸化物イオンと水素アニオンの両方を含む、様々な酸する場合よりも、窒素などの電気陰性度の小さな元素が配位す水素化物が報告されていますが、その一部は大気中でも十分安る場合の方が、励起波長、発光波長とも長くなる傾向があります。

定であることが分かっています。そこで最初の検討対象として、

これは電子雲膨張効果と呼ばれ、希土類イオンと配位子が共有

可視領域の光を吸収してしまう遷移金属を含まない酸水素化物

性の高い結合をすると、5d 軌道が空間的に広がってエネルギー（Ln3+H-O2-）を選択しました。
である、希土類酸水素化物 LnHOが低下し、4f-5d 軌道間のエネルギー差が小さくなるためです。

当時、LnHO は Ln = La, Pr, Nd に対してのみ、合成の報告があり、そのため、現在、照明用の白色 LED に用いられる赤色や黄色の

この中で可視領域に吸収を示さない LaHO が候補にあがりまし

蛍光体には、窒化物や酸窒化物が用いられています。

たが、空気中の水分と容易に反応する問題がありました。これ

電気陰性度がより小さく、希土類元素との間で化合物を作る－

アニオンの一つとして、水素アニオン H があります。水素はア

図120

複合アニオン化合物の創製と新機能に対し、Gd2O3 と GdH3 をほぼ常圧の水素ガス雰囲気下で反応させると、無色の蛍石型 GdHO 結晶を得られることを発見しま

新規酸水素化物蛍光体ホスト .（a）蛍石型 GdHO.（b）Sr2LiSiO4H

Mixed Ani n

図2

水素アニオン置換による発光特性の変化 酸フッ化物 Sr2LiSiO4H:Eu2+（a）および酸水素化物 Sr2LiSiO4H:Eu2+（a）の励起・発光スペクトルした。A03 田部先生・上田先生らと共同して、GdHO に様々な
3+

少数のフッ素のみを水素置換することで、水素の電子雲膨張効

賦活

果が発光特性にはっきりと表れることがわかりました。また、した場合に f-f 遷移（（ D4 → FJ 遷移）による明瞭な紫外励起緑Sr2LiSiO4H は空気中でも安定で、200oC 程度まで加熱しても水色発光が生じることを確認しました。Gd2O3 などの酸化物ホス素が脱離してしまうことはなく、ケイ酸塩の SiO4 四面体が強固

希土類イオンを賦活して発光特性を評価したところ、Tb
5

3+

ト中の Tb7は、波長 280nm 付近の短波長域に f-d 遷移によるな骨格構造を形成し、金属－水素結合を安定に保つことが示さ3+れました。制限密度汎関数法による励起・発光波長の計算結果

励起吸収帯を示しますが、GdHO:Tb

では波長 310nm 付近に励起帯が存在し、水素アニオン置換の効果が確認できました。
3+を加えることで、本研究は酸フッ化物中のフッ素の水素置換にのような禁制の f-f 遷移ではなく、許容の f-d 遷移でよる既存蛍光体の励起・発光波長の新たな制御方法として報告

発光する Eu2+ で置換可能な Sr2+ を構成要素とする酸水素化物をしました。Sr2LiSiO4F 同様に、SiO4 のような化学的に強固な四探索したところ、ケイ酸塩フッ化物である Sr2LiSiO4F の水素置面体型構にフッ素イオンが取り込まれた構造をもつ化合物は天

次に Tb

換体 Sr2LiSiO4H が、LiH と Sr2SiO4 の水素雰囲気下での固相反

然鉱物物を含め、多くの報告があります。現在はこれらに水素応で合成可能であり、Eu2+ 賦活により強い近紫外励起黄色発光

アニオン置換を行うことで、Eu2+ および Ce3+ 賦活で発光する新を示すことを発見しました。緑色蛍光体である Sr2LiSiO4F:Eu2+

たな水素化物系複合アニオンホスト物質の創成を行っています。

に比べ、発光・励起帯とも明瞭にレッドシフトしており、Sr サイトを占有する Eu に結合する 8 個の酸素と 2 個のフッ素のうち、[1] J. Ueda, S. Matsuishi, T. Tokunaga and S. Tanabe, J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 7541-7548.
[2] T. Wu, A. Ishikawa, T. Honda, H. Tamatsukuri, K. Ikeda, T. Otomo and S. Matsuishi, RSC Adv., 2019,9, 5282-5287.

News Letter Vol.8

21

研究紹介

複合アニオンのユニークな配位から現れる光機能と量子磁性
公募研究 A03 東京大学

平井

大悟郎

私たちのグループでは、複合アニオン化合物におけるユニー

らいの大きさで、ちょうど可視光のエネルギーに対応するため、クな配位に着目して、複合アニオン遷移金属化合物に特徴的な結晶場分裂に応じた可視光を吸収して様々な色になることが期

物性の探索を行っています。遷移金属化合物では d 軌道にある

待されます。

電子が磁性・伝導性・光学特性など様々な機能・物性をつかさどっています。複合アニオン化合物ではしばしば、その遷移金

実際、この複合アニオン特有の配位によって、見る方向や偏光

属に、複数の異なる種類のアニオンが配位することで、反転対によって色が変わる“多色性”という性質を示す化合物が酸塩

称性の破れた配位が実現します。このユニークな配位によって化物 Ca3ReO5Cl2 です [1]。この物質では、5d 遷移金属の Re をできる d 軌道の状態は、単アニオン化合物では実現できない機能・

5 つの酸素と 1 つの塩素が取り囲んでおり、酸素はピラミッド型

物性を生む可能性があります。本稿では、複合アニオン化合物の配位となっています。Re サイトの反転対称性の破れによってのユニークな物性として、①反転対称性の破れによって生じる

d-d’遷移による光の吸収が許されます。この物質では、さらに、多色性と②軌道整列による低次元磁性を紹介します。

入射光の偏光に応じた選択則が働き、赤・黄・緑の 3 色の色を示します。

① 反転対称性の破れによって生じる多色性
単イオン化合物である遷移金属酸化物では、遷移金属と酸素のイオンサイズの関係から、多くの場合、遷移金属の周りを 6
つの酸素が八面体型に配位します。この八面体は遷移金属サイ
トに反転中心があります。反転中心がある場合、同じパリティを持つ軌道間の光による電子遷移は許されません。これは“ラポルテの規則”として知られています。このため、パリティが同じ d 軌道から違う d 軌道への遷移は禁制となります。一方で、異なる種類のアニオンが遷移金属に配位する複合アニオン化合物では、多くの場合、この反転対称性が破れることが期待され

図2

Ca3ReO5Cl2 において Re は 5 つの酸素と 1 つの塩素に配位されている。これにより d-d’遷移が許容となり、入射光の偏光によって、緑・赤・黄の 3 色に色が変わるます。図 1 に示すように、例えば、八面体を形成する酸素のうち 1 つだけ異なるアニオンで置き換えられたり、2 つの酸素がシどのような色になるかは、d 軌道間のエネルギー差で決まっ

ス配位の異なるアニオンで置き換えられたりすれば、遷移金属ているので、周りのアニオンから受ける配位子場を制御してやサイトの反転対称性は破れます。こうなると、ラポルテの規則

れば、多色性の色を変えることができます。そこで、私たちはは成り立たず、d 軌道から異なる d 軌道への遷移が許されるよう

Ca3ReO5Cl2 の 2 つの異なるサイトに対して元素置換を行い、そになります。遷移金属の d 軌道の結晶場分裂は数電子ボルトくの効果を検証しています。1 つは Ca サイトで、もう一つは塩素サイトです（図 3）。Ca は Re と直接結合しておらず、化学圧力によって d 軌道準位が変化します。Ca をより大きな Sr や Baに置換すれば、格子が広がり配位子場は弱くなります。結果として、d 軌道間のエネルギーは全体的に減少すると予想されます。一方で、Re に配位している塩素を置換すると、軌道に応じたエネルギーの変化があります。塩素をより大きな臭素で置換すると、塩素よりも臭素からのクーロン反発の方が弱いため、

dz2 軌道と dyz,dzx 軌道が安定化するはずです。この効果を検証するために、Ca3ReO5Cl2 の類縁物質の合成を試み、Sr3ReO5Cl2、
図1

22

単アニオン化合物で一般的な反転対称性のある八面体配位と複合アニオン化合物の反転対称性の破れた配位の比較

複合アニオン化合物の創製と新機能

Ba3ReO5Cl2、Ca3ReO5Br2、などの新規複合アニオン化合物の合成に成功しています [2]。今後、単結晶を育成し、実際に d 軌

Mixed Ani n

道のエネルギー準位がどのように制御できるのかを明らかにし化合物では、遷移金属周りの対称性が高いため、配位子場分裂ていきます。

しても多くの場合軌道の縮退が残ります。一方、複合アニオン
化合物では、異なる種類のアニオンが配位することで配位子場分裂が複雑になり、特定の軌道を占有しやすくなります。軌道
はぞれぞれ異方性を持っているので、選択される軌道に応じて、結晶構造とは異なる次元性が現れます。Ca3ReO5Cl2 の場合は、

dxy 軌道を電子が占有することで、結晶構造からは想像できない
2 次元性を示します。Ca3ReO5Cl2 の中で最も Re 間距離が短いのは結晶の a 軸方向ですが、この方向は dxy 軌道間相互作用が非常に小さいので、結果として bc 面内の 2 次元的な磁気相互作用
しか働きません。bc 面内では、Re は三角格子を形成し、幾何
図3

化学置換により予想される d 軌道準位の変化。
置換するサイトによって効果は異なる。

学的府ラストレーションの効果で、さらに次元性が低下するという奇妙な振る舞いを示します。Ca3ReO5Cl2 では 48 K の磁気相互作用があるにもかかわらず、1.1 K まで磁気秩序が抑制されています [3]。類縁物質の Sr3ReO5Cl2、Ba3ReO5Cl2 はさらに低d-d’遷移が許容になり光を吸収するということは、励起され温までスピンが秩序を示さないスピン液体状態が実現している

た電子が基底状態に戻る時に光を放出するはずです。計画班の可能性があります。今後は、磁気構造の決定や、励起スペクト

田部先生のグループとの共同研究で、この物質を蛍光体としてルの測定などから、より詳細な磁性の理解を進める予定です。

利用できないか検討しています。Ca3ReO5Cl2 そのままでは、光を吸収するサイトの濃度が高すぎて濃度消光という現象が起り、蛍光体として使うことはできません。一度レニウムが吸収した光が、異なるレニウムによって吸収され、最終的には光でなく熱エネルギーとして放出されてしまうからです。そこで、Re よ
りも 1 つ電子が少ない W による置換を行い、Re 濃度を薄めた化合物の合成を行っています。今後、最適な Re 濃度を決定し、蛍光特性を明らかにしたいと思います。
②

特異な軌道配列で実現する低次元性

Ca3ReO5Cl2 の特徴はこの多色性だけではありません。Re の持つ 1 つの d 電子は局在しており、磁性も担っています。複合
アニオン化合物のもう一つの特徴は、軌道準位がバラバラになっており、結晶内で軌道が整列していることです。単アニオン

図4

Ca3ReO5Cl2 では dxy 軌道が垂直方向に相互作用しないため、二次元的な磁性を示す。

[1] D. Hirai, T. Yajima, D. Nishio-Hamane, C. Kim, H. Akiyama, M. Kawamura, T. Misawa, N. Abe, T.-H. Arima, and Z. Hiroi, J. Am. Chem. Soc. 139, 10784 (2017).
[2] D. Hirai, T. Yajima, K. Nawa, M. Kawamura, and Z. Hiroi, submitted.
[3] D. Hirai, K. Nawa, M. Kawamura, T. Misawa, and Z. Hiroi, J. Phys. Soc. Jpn. 88, 044708 (2019).

News Letter Vol.823領域ニュース

2020年１月公開シンポジウム及び領域会議
2020 年１月 15 ～ 17 日の日程で、筑波グランドホテル

16・17 日は二日間に渡り全参加グループが未発表の研究にて、公開シンポジウム（15 日）及び領域会議（16・17

内容も含め最新の研究成果について発表を行い、進捗状況日）が開催された。領域内外から 100 名以上の参加者を集め、の確認や今後の研究の方向性についての議論、共同研究な

一年間の研究の進展及び残りあと一年となった領域の今後

どについて話し合いを行なった。第二期の公募メンバーもについて議論を行なった。

加わり、複合アニオンのカバーする領域が 3 年前と比較し公開シンポジウムは招待講演者の東北大の岡大地先生のて遥かに広がっていることが確認できた。また会議中には講演で開始され、複合アニオン薄膜の特異性やアニオン制御

学生同士で考案した研究企画案の発表もあり、実際に実行などについて発表が行われた。その後のセッションでは、特に移されることも決定された。所属する学生が得意分野をに酸水素化物が複合アニオン化合物の物性・機能にもたらす分担して研究を進め、今後の領域会議で進捗状況が報告さ影響について、理論・実験両面から活発な議論が交わされた。

れる予定である。評価者の吉川先生・上田先生からも、そ

この他、酸硫化物や酸窒化物の合成、中性子を用いた構造

れぞれ公開シンポジウム及び領域会議の講評をいただき、

解析、計算科学による電子状態解析など、複合アニオンにあと一年に迫ったプロジェクトの研究推進に向け、弾みを関わる各分野の発表がなされ、本領域だけでなく、複合アニ付けられたのではないかと思う。

オンという学術分野全体に関する議論が交わされた。

（文責：A01 産総研

24

複合アニオン化合物の創製と新機能

荻野拓）Mixed Ani n

複合アニオン新学術領域

第８回若手スクール

令和 2 年 1 月 15 － 17 日、公開シンポジウム・領域会議

スター発表を審査し、優秀賞５名（神奈川大 D2 千葉 裕介、と平行して、第 8 回若手スクールを開催しました。本スク

東工大 D1 中村 将志、東工大 D1 WU Tong、東大 D1 若杉ールでは、第 7 回の高野山会議にて企画した 5 件の『共同択人、東工大 B4 田中 真祐）、最優秀賞 1 名（東北大 D2 小研究』について進捗状況の確認、今後の展開を議論するこ玉 翔平）を表彰しました（敬称略）。

とを目的とし、若手スクール参加者を 5 班にグループ分け

15 日午後はつくばグランドホテルに移動し、公開シンポ

して行いました。
若手共同研究企画のテーマは次の通りです。

ジウムに参加して情報収集を行い、休憩時間を利用して共A） フッ化物をベースとする新規複合アニオン化合物の合成B） ランタノイド種還元による新規酸水素化合物の合成
C） 可視光水分解を目指した新規酸硫化物の合成と光触媒特性評価

同研究グループで話し合いを行いました。関連分野のシニア研究者に積極的に質問する姿も見られ、若手共同研究企
画について責任を持ってやり遂げる気概が感じられました。

16 日 15 時半からグループ毎に共同研究企画の進捗報告を行いました。高野山会議から 4 ヶ月という短い期間、かつ、自身の研究テーマは別にあるという状況にもかかわらず、D）カチオン伝導に及ぼす混合アニオン効果の検証
E） 複合アニオン化 POM 修飾による LDH の表面特性の制御と光触媒特性評価

深い議論ができるような結果が発表され、今後の展開にますます期待が持てました。特に、班内・班間留学を利用した実験を学生主導で行ったという報告について、シニア研

15 日午前は物質・材料研究機構 並木地区 WPI MANA

究者からの評価も高く、本領域における強固な研究ネット

棟 1F オーディトリウムにて、学生や若手研究者によるポワークが有効に活用された成功事例であると言えます。本

スター発表を行いました。グループ内の発表を熱心に聞き企画は最終年度にまとめを行う予定です。引き続き、皆さ共同研究の発展につながる情報交換をする様子や、共同研

まの積極的な参画をお願いいたします。

究テーマに関係なく議論を深める様子が見られました。ポポスター発表の様子（文責：A02 九州大学

稲田

News Letter Vol.8

幹）25

領域ニュース

ポスター賞

受賞者

■ 最優秀賞● 小玉 翔平（東北大・D2）「Hf を母材とする新規複ハロゲン化物 シンチレータの材料探索と特性評価」［受賞コメント］

この度は、第8回若手スクールにてポスター最優秀賞をいただき、大変光栄に思います。専門分野が近い方はもちろん、異なる研究分野の学生や先生方と議論することができ、普段自分では思いつかないような切り口からの助言を頂き非常に有意義な発表となりました。本発表で得られた経験を活かし、これからも研究に邁進してまいりたいと思います。今回の受賞に当たり、指導教員の黒澤俊介准教授をはじめ、日頃からご指導いただいております研究室メンバーに心から感謝申し上げます。

■ 優秀賞● W. U. Tong（東京工業大学・D1）「Preparation and photoluminescence properties of Ce3+ activated aluminate oxyhydride Sr3AlO4H」［受賞コメント］

I am very honored to receive the best poster award in this time mixed-anion
meeting held in tsukuba. First, I would like express my sincere gratitude to mysupervisor, Matsuishi sensei, who always give precious suggestions for myresearch. I also want to thank my lab members for their various comments on
my poster. This time was my second time to join this mixed-anion meeting.
During the meeting, we were able to interact with professor as well as many
talented young researchers in various field and gain many interesting findings
and knowledge. It is such meanfull for my further research with the aim of developing new oxyhydride materials and investgating their functionality.

26

複合アニオン化合物の創製と新機能

Mixed Ani n■ 優秀賞● 田中 真祐（東京工業大学・B4）「LaOF 系アニオン伝導体の合成と結晶構造、電気伝導」［受賞コメント］

この度は優秀ポスター賞を頂くことができ、大変光栄に思っております。指導教員の八島先生、助教の藤井や村上さんをはじめとする多くの方にご指導、ご協力していただいたおかげであると感じております。この場を借りて感謝申し上げます。
今回の若手スクールではポスター発表や共同研究の相談などを通じて、他の研究室の方々と交流することとができ、非常に多くのことを学ぶ機会となりました。この経験を生かしてこれから先も一層研究に励んでいきたいと思います。

■ 優秀賞● 千葉 裕介（神奈川大学・D2）「高温溶融塩電解による Li-Ti 酸フッ化物の単結晶育成」［受賞コメント］

この度は優秀ポスター賞にご選出いただき誠にありがとうございます。指導教員である本橋先生をはじめとする多くの先生方のご指導、ご協力があったからこその受賞であり、この場を借りて心より御礼申し上げます。私はユニークな電気化学的手法を駆使したチタン酸フッ化物の単結晶育成を研究テーマとしています。ポスタ
ー発表では、貴重な意見を頂戴するだけでなく、聴講者との議論を通じて本研究の将来展望について自信を得ることができました。今回の受賞を励みに、興味深い機
能を示す新規化合物の創製を目指して今後より一層研究に精進していきたいと思います。

News Letter Vol.827

領域ニュース■ 優秀賞● 若杉 択人（東京大学・D1）「CaTaO2N エピタキシャル薄膜における結晶面方位が水分解光電極特性に与える影響」［受賞コメント］

この度は、優秀ポスター賞をいただけたこと、大変光栄に思っております。指導教員である長谷川先生、廣瀬先生を始め、多くの先生方のご指導、ご協力のおかげです。この場を借りて深く感謝申し上げます。ポスター発表では、様々な分野の方々からご指摘やご意見を頂き、自身の研究について多様な視点から考え改める機会になりました。また本若手スクールにおいても、他研究室の方々と一箇所に集まって議論ができ、とても良い刺激になりました。これらの経験を生かし、より一層励ん
で行きたいと思います。

■ 優秀賞● 中村 将志（東京工業大学・D1）「Pb-V 系酸ハロゲン化物の光吸収特性とバンド構造」［受賞コメント］

この度は思いがけずこのような賞をいただくことができ、大変光栄に思います。
指導教員である前田先生をはじめ、共同研究でお世話になりました多くの先生方のご指導、またご協力をいただきました学生の皆様のおかげと、心より感謝申し上げます。若手スクールでは他分野の研究をされている方々と議論を通じ交流を深めることができ、多角的視点を培う貴重な機会となりました。今回の受賞を励みとして、より一層精進する所存です。

28

複合アニオン化合物の創製と新機能

Mixed Ani n

第１回複合アニオンウェブセミナー（2020.7.7（オンライン））
昨今のコロナ禍のために、従来通りの会合が開催できな

成とその特性についての報告がありました。

いことをうけ、2020 年 7 月 7 日に陰山領域代表と班長が第一回開催ということもあり、講演後の質疑では様子見中心となり、オンラインでの公開セミナーを開催しました。

をするような状態でしたが、すぐに領域の雰囲気を反映し第１回となる今回は、A01 班からシニア講演として陰山

た自由闊達な質疑となりました。チャットをうまく活用す領域代表と A01 計画分担の小林（名大）の 2 名と、若手講ることで、対面形式よりも非常に多くの質問があり、各講演として A01 計画分担鱒渕グループの宮﨑涼花さん（北海演者、予定持ち時間を大幅に超過することとなりました。

道大学総合化学院・修士課程 2 年）による成果報告が企画

学生からの質問も多く、若手育成の一環としても本セミナーされました。セミナーは、陰山領域代表よりの本領域の紹は有効であったといえます。

介と「複合アニオン研究の最先端：アニオンの構造・組成

開催決定から開催までの日数が少なかったため、領域外の制御」と題した成果報告から始まりました。陰山領域代への告知は領域ウェブサイトからのみにとどめましたが、表からは、複合アニオンの生成エネルギーに基づいた酸水

領域内外から 170 名近い参加がありました。たくさんのご

素化物や酸窒化物合成に関する最新の成果の報告がなされ参加、ありがとうございました。本ウェブセミナーは定期ました。つづいて、小林より「元素置換による新規酸窒化

的に開催し、その予定は随時領域ウェブサイトに掲載して物の発見」と題し、領域開始から今までの成果について報参ります。ウェブサイトをご確認頂き、ぜひご参加くださ

告がありました。最後に、宮﨑さんより、鱒渕グループがいますようお願い申し上げます。

推進する炭酸塩とシアナミドを用いた新規複合アニオン合第 1 回複合アニオンウェビセミナー

プログラム

7 月 7 日（火）17 時より（所要時間 1 時間半～ 2 時間） ZOOM ミーティング形式• シニア講演 1「複合アニオン研究の最先端：アニオンの構造・組成の制御」
陰山洋（京都大学工学研究科）• シニア講演 2小林亮（名古屋大学 未来材料・システム研究所）「元素置換による新規酸窒化物の発見」• 若手講演宮﨑 涼花（北海道大学総合化学院・鱒渕研究室・修士課程 2 年）
「新規カルボジイミド化合物の結晶構造と発光特性」（文責：A01 名古屋大学

小林News Letter Vol.8亮）

29

領域ニュース

第2回複合アニオンウェブセミナー（2020.7.21（オンライン））
第 2 回となる複合アニオンウェブセミナーでは、A02 班

でのメタンの C-H 結合の活性化エネルギーの理解と複合アから南部雄亮先生（東北大、公募研究）、桑原彰秀（ファイニオン化による活性化エネルギーの制御に関する発表が行

ンセラミックスセンター、計画研究）、辻雄太先生（九州大

われました。特に分子軌道と触媒金属イオンの軌道相関に学、公募研究）の 3 名による成果報告が企画されました。1

よる反応機構の解析は結晶中の配位子場による結合様式の人目の南部先生からは、「スピントロニクス基盤物質の複合理解と同様であり、個人的に興味深く拝聴させてもらいま

アニオン化に向けて」という題目で、複合アニオン化合物

した。

のスピントロニクス材料としての可能性についての発表がウェブセミナーは第 2 回ということもあって、発表者も行われた。スピントロニクスの序論が紹介された後、スピ参加者もシステムにある程度慣れてきた印象がありました。

ントロニクス基盤物質であるフェリ磁性絶縁体 Y3Fe5O12 に

画面共有中の発表者からはチャットによる質問の書き込み

おける音響・光学マグノンモードのマグノン極性（量子化が見にくいというようなシステム上の問題もありましたが、軸に対するスピンの回転方向）の観測結果に関する報告が司会役が質問を読み上げるなど、司会役とその補助役が発行われました。続いて、桑原から「複合アニオン化合物に

表者と聴講者の間のやり取りをうまく補助するとスムーズおける秩序構造の第一原理計算による探索」と題して、網な質疑応答が可能だったように思われます。持ち時間内に羅的な第一原理計算の実行を通じた複合アニオン化合物に答えきれなかった質問や、講演時間が終了した後に書き込おける秩序構造を解き明かす取り組みについて、LiNi2O4 にまれた質問については、チャットの記録をテキストデータ

3+4+の電荷秩序構造、酸水素化物 Ba2ScHO3で残した上で、発表者が別途回答するという形式が取られにおけるアニオン秩序構造の解析結果の紹介を行いました。

ました。非常に有効だと思います。次回以降のウェブセミ

最後に、辻先生からは、第一原理計算を通じた IrO2 表面上

ナーも聴講するのが楽しみです。

おける Ni /Ni

第 2 回複合アニオンウェビセミナー

プログラム

7 月 21 日（火）17：00 ～ 19：00• 南部

ZOOM ミーティング形式

雄亮（東北大学 A02 公募）「スピントロニクス基盤物質の複合アニオン化に向けて」• 桑原 彰秀（ファインセラミックスセンター

A02 計画）「複合アニオン化合物における秩序構造の第一原理計算による探索」•辻雄太 （九州大学 A02 公募）「複合アニオンによる活性化エネルギー制御」（文責：A02 ファインセラミックスセンター

30

複合アニオン化合物の創製と新機能

桑原

彰秀）

Mixed Ani n

レクチャーツアー（イタリア・オーストリア）開催報告
2020 年 2 月 9 日～ 21 日に渡って、イタリア・オースを行なっていた際に、単結晶育成指導のため一ヶ月ほど訪トリアにてレクチャーツアーを行なった。イタリア・サン

れたことがあったが、その後研究の中心が超伝導に移った

タ マルゲリータ リグレで開催された 2 つの国際会議に参加こともあり、しばらく交流が途絶えていた。昨年国際学会

し、その後イタリア・ジェノバの CNR-SPIN 及びジェノバ

で複合アニオン化合物の招待講演を行なったところ偶然そ大学、ピサのピサ大学及び NEST、オーストリア・ウィーの時に関わりのあった A. Tonchelli 教授が参加しており、ンのウィーン工科大学を訪れ、それぞれ複合アニオン化合10 年ぶりに再会したことから今回の訪問に繋がった。発表

物に関する講演及び研究室見学や共同研究打ち合わせを行

では、特に層状の複合アニオン新物質に対して興味を示し、なった。

こちらで合成した物質の光学特性評価を行うことになった。
先方の見立てでは、特異的な配位構造が光学特性にも影響

ジェノバ大学とは 2015 年まで国際共同研究を通じて交を与えるはずとのことである。

流を持っており、今回のレクチャーツアーを機会に 7 年ぶ
りに、関連の研究機関 CNR-SPIN も含めた訪問に至った。

余談ではあるが、イタリア・オーストリアとも訪問時に

M.Putti 教授の研究室では、CERN の加速器用など、実用はコロナウィルスはアジアの問題という認識で、しきりに化を念頭に置いた様々な超伝導材料研究が行われており、日本の状況を心配されたが、その後二週間程度でイタリア非常に興味深い研究を多数見学することができた。Tl 系銅

北部を中心にヨーロッパでの感染が深刻化し、訪れた場所

酸化物超伝導体など、日本では研究が余り行われていないも次々に立ち入り禁止となってしまった。

系に力を入れていたのが印象的であった。レクチャーでは

その後オーストリア・ウィーンに移動し、ウィーン工科

主に鉄系超伝導体を中心に、複合アニオン系超伝導体の構大学・M. Eisterer 教授の研究室見学及びレクチャーを行造的特徴や特異性について講演を行なった。これらの発表なった。原子炉での中性子照射実験の様子など、様々な実を通じ、産総研で最近見出した新超伝導体に対し、イタリ験を見学することができた。またレクチャー後の打ち合わ

ア側で詳細な物性評価を行うこととなった。

せでは先方が最近開発した、超伝導体の臨界電流特性のピサ大学は、大学院を出たばかりの頃で光学材料の研究

空間分布を精密に評価できる装置を用いて、産総研側の

CNR-SPIN の薄膜作製実験室及びジェノバ大学講義室にてNews Letter Vol.831領域ニュース

NEST 見学及びピサ大学での講演

試料評価を行うこととなった。偶然ではあるが、同行した問する機会を得た。レクチャーツアーがなければ訪問を思Pavan の共同研究者が同時期にウィーン工科大学を訪れていつきもしなかった場所も多く、新学術領域の国際活動支

おり、別キャンパスにある訪問先の研究室も見学させても援の援助を得られたことは非常に幸運で深く感謝する。結らえることになった。現在評価中だと言って見せられた単果として、三箇所の訪問がそれぞれ新たな共同研究に繋が結晶が、産総研グループメンバーの永崎氏が作製したもの

ることになった。残念なことにその後のコロナ禍で、特にであるなど、様々な縁を感じさせた。

イタリア北部は感染の中心地となったこともありしばらく
先方での研究はペンディングになってしまったが、最近に今回のヨーロッパ訪問で、しばらく交流が途絶えていたグループや新たな研究グループなど、多くのグループを訪なって徐々に再開しつつあり、今後の展開を楽しみにしているところである。

ウィーン工科大学の原子炉及び実験室（文責：A01 産業技術総合研究所

32

複合アニオン化合物の創製と新機能

荻野拓）Mixed Ani n

国際活動支援報告－海外体験記 :No.1

Rice 大学での単結晶育成実験
A01分担 京都大学陰山研究室 新井

一功

実施場所：Emilia Morosan group, Physics and Astronomy, Rice University, Texas, America
実施期間：令和2年2月3日 ～ 令和2年2月14日
私は令和 2 年 1 月 13 日から約 2 か月間、アメリカのテしました。物性測定は陰山研にて粉末試料での経験があっキサス州にあるライス大学へ滞在してまいりました。そのうたので装置の使い方は把握しており、主に単結晶の試料準

ち、2 月 3 日～ 2 月 14 日分を新学術領域国際活動支援の援備の方法を学びました。残念ながら期待したような物性は助を受けました。訪問した Emilia グループでは、フラック

示さなかったものの、データの解釈の仕方やコメントをいス法や化学蒸気輸送法を利用した金属間化合物などの単結

ただき、学ぶものがたくさんありました。

晶育成及び、単結晶を利用した超伝導や電荷密度波など物

週 1 回のグループミーティングにも参加させていただき、理的現象の研究を行っております。物理専攻に所属している

ディラック電子系や強相関電子系の物理に関する研究につ研究室ということで所属するメンバーは物理の専門家です。

いてお話を聞きました。また、自身の研究を紹介する機会

Emilia グループには昨年にも一度 1 か月間滞在しており、を与えていただきました。物理屋からの物性に関する質問

今回は 2 度目となりました。前回の訪問では単結晶育成技

は非常に鋭く、勉強になりました。

術の習得をメインに実験を行いました。私は陰山研で粉末

今回の長期の海外滞在を通して勉強となるものが多く、試料の合成を行っており、単結晶育成の知識はほとんど皆また物理系の研究室に滞在したことで今後の研究活動の刺無と言っていいほどでしたが、Emilia 先生や当時ポスドク

激となる滞在となりました。お忙しい中、親身になって指導・だった Alannah 博士の熱心な御指導のおかげで単結晶技術

相談していただいた Emilia Morosan 先生をはじめ、同僚を習得することができました。今回の訪問ではそこから一の Jaime, Long, Yuxiang には装置の使い方などで大変お世歩発展させ、育成した単結晶を利用した単結晶構造解析や、話になりました。また、経済的サポートしてくださった複磁化率や抵抗率といった基礎物性の測定を行いました。計

合アニオン新学術領域にこの場を借りて御礼申し上げます。

画していた 10 種の物質のうち、8 つの単結晶の育成に成功

育成した単結晶

Emilia Morosan グループ

News Letter Vol.833

領域ニュース

国際活動支援報告－海外体験記 :No.2

Conference and Lecture tour in Italy and Austria
A01, AIST, Sugali Pavan Kumar Naik
実施場所：イタリア University of Genoa, PISA University、オーストリア TU Wien
実施期間：2020年2月9日（日）～2月21日（金）

During 09-02-2020 to 21-02-2020, I visited Italy anda new class and high- Tc iron-based superconductor

Austria for attending conferences and giving lectures.

(IBS) was discovered. Their high- Tc up to 55 K and

I participated and presented our research works inhigher critical magnetic ﬁeld (BC2) above 100 T of IBS isSUPERFOX and IBS2APP conferences in Genoa,

advantageous features for developing next generation

Italy. The SUPERFOX conference is devoted on

future practical applications. Our group reported

various functional materials and IBS2APP conference

various kinds of iron-based superconductors such as

is focused mainly on Iron-based superconductors

REFeAsO, FeAs-perovkskite conpounds, and so-calledof various forms. I am particularly interested in

112 compounds. Recently, a new member of IBS

superconducting materials. As a part of this tour,

family AeAFe4As4 were discovered in our group which

visited several laboratories in Italy and Austria alongis one of the most intensively studied compoundswith our group leader Dr. Hiraku Ogino to discuss andfor practical application because of their desirable

get collaboration for future research works.

properties. Eminent researchers around the globe met

Superconductivity is one of the largest successful

in these conferences and shared the knowledge andareas of research in science history which isexperience on recent developments in this ﬁelds andinfluenced by many other areas of science. In 2008,

large-scale applications and miniaturization of devices.

At the registration desk of Superfox
2020

34

複合アニオン化合物の創製と新機能

Presenting the poster

Delivering Oral presentation

Mixed Ani n

Presentations are divided in several parallel sessions.

iron-based superconductors focusing on developing

Notably, Prof. Yanwei Ma, Institute of Electricalwires and tapes. I delivered the 1144 chemical stability

Engineering, Chinese Academy of Sciences, China,

with various metals, their effect on microstructuredelivered key-note lecture on the Status of high-ﬁeld

and improvements of critical current density as oral

Prof. Marina Putti group in University of
Genoa, and CNR-SPIN group, Italy

Prof. Michael Eisterer group in
TU Wein, Austria

TRIGA Mark II research
reactor, TU Wein,

Prof. Neven Barišic group, Institute of Solid
State Physics,TU Wien.

News Letter Vol.835

領域ニュース

set of samples have been dispatched already.

presentation.
After completion of the conferences, we visited

It was great pleasure meeting researchers from

CNR-SPIN, Genoa, Italy, where investigations of MgB2

around the globe, friends both old and new, and I am

and the effect of impurities and substitutions onlooking forward welcoming them for visiting AIST.

superconducting properties were done and first-time

Also, I am very thankful for the support from TITECH,

large scale MgB 2 wires were developed. Then weTokyo through Mixed anion-project and excellent

visited Professor Marina Putti laboratory in Department

hospitality during my trip by the IBS2APP, Superfoxof Physics, University of Genoa. Here I delivered a talkconference organizers in Italy and Prof. Michael

on recent developments on the new superconductors

Eisterer and Dr. Pawel in Austria.

in our laboratory. We visited Prof. TONCELLI Alessandra,
Physics Department, PISA University on 18 th Feb
2020. Prof. Alessandra is working on light-matterinteraction of wide range of materials in various
wavelength regions up to THz region. Our discussion
led successful collaboration for future research works.
Then we visited Vienna University of Technology (TU
Wien), Austria of Prof. Michael Eisterer laboratory anddelivered talk on the Iron-based superconductors. Prof.
Eisterer research is mainly focused on understandingof the fundamental properties of superconducting
materials and improving their physical properties
by irradiation (The beam facility is shown below).
We also visited the Institute of Solid-State Physics,,

TU Wien, of Prof. Neven Barišic group. It is to bemention here that we successfully made collaborative
works to be carried out on Iron-based and REBCO
superconductors. As a part of the collaborative work, a

36

複合アニオン化合物の創製と新機能

Mixed Ani n

班内留学報告 No.1：荻野研－陰山研（高純度層状イリジウム酸化物試料の合成）
東京理科大学大学院 理学研究科 物理学専攻 修士 2 年 倉持建汰

所属研究室：産業技術総合研究所 荻野研究室
受入研究室：京都大学 陰山研究室
受 入 期 間：2019年11月4日～8日
我々のグループでは、低温トポケミカル反応や高圧合成も知見を深めることができました。留学を快く受け入れて法を用いた層状複合アニオン化合物の開発および機能開拓

くださった陰山先生をはじめとした陰山研究室の方々にこに取り組んでいます。特に、層状イリジウム酸化物への低の場を借りて深く感謝申し上げます。特に実験装置の使い

温トポケミカル反応による新物質の探索を行っており、複方や実験のスケジューリングなどをサポートしてくれた生

数の新規層状イリジウム酸フッ化物の合成に成功しました。

方宏樹さんには大変お世話になりました。誠にありがとう

これらの新物質の価数や局所構造を調べるために XAFS 測

ございます。また、このような機会を与えてくださった新定を試みたいと考えておりましたが、母物質のイリジウム

学術領域「複合アニオン化合物の創製と新機能」に心から酸化物由来の不純物のせいで十分なクオリティの試料が得感謝申し上げます。

られていませんでした。また、当グループの設備では合成時に印加できる圧力に限界があり、そのために単一相試料の合成が難しいという問題が有りました。そこで、単一相試料を合成するために当研究室よりも高い圧力を印加できる装置を所有している京都大学陰山研究室に班内留学しました。
陰山研究室では、不活性ガスが充填されたグローブボッ
クスおよびキュービックアンビル型高圧合成装置を用いて試料の合成を行いました。予め混合した原料を持参し、グローブボックス内でペレット状に加工した後、試料セル内に設置し、高圧合成装置によって焼成しました。その結果、

7 GPa という高圧力を印加することで、ほぼ単一相の試料が生成しました。また、この試料をトポケミカル反応の母物質として用いることで、高品質の新物質相の合成に成功
し、XAFS 測定を実施することができました。
本留学を通して、多くの有意義な経験をさせて頂きました。普段、産総研で研究している自分にとっては、学生が主体的かつ精力的に研究している陰山研究室の活気のある
空気はとても新鮮に感じました。また、高圧合成について

高圧合成装置（陰プレス）と倉持News Letter Vol.837領域ニュース
班内留学報告 No.2：荻野研－前園・本郷研（マテリアルズインフォマティクスを用いた新規層状複合アニオン化合物の合成可否判断）
産業技術総合研究所 PD 岩佐祐希

所属研究室：産業技術総合研究所 岩佐祐希
受入研究室：北陸先端大 前園・本郷研究室
受 入 期 間：2019年11月13日～15日
我々のグループでは層状ペロブスカイトに由来する複合のサポートによって DFT 計算により求められた生成エネル

アニオン化合物の新物質探索を行っている。例えば、逆蛍ギーを用いて、個別の系の合成可否判断を行ってきた。こ石層とペロブスカイト層とが交互に積層した（Mn’2 An2）

れらの結果が蓄積されてきたことから、機械学習による合（AE3M2O5）という化合物は 5 元系であり、それぞれの元

成可否判断予測を試みた。

素置換することで、異なる組み合わせの物質を合成するこ

11/13-15 にかけ、北陸先端大を訪問し、機械学習の開発とが可能である。構成元素を選択することにより、超伝導、環境の立ち上げを行った。学習の方式としてはオートエン

半導体励起子発光、熱電など様々な機能性を持つ層状化合コーダを用いて二値分類を行う手法を試みた。データの前物を合成してきた。これらの 5 元系物質では、元素の組み

準備、学習モデル、テストデータの検証の手法を含め、基合わせ数だけでも 1000 通り以上の組み合わせがあり、我々本的な作業方法を一から教えていただき、一通りの動作をはこれまでの網羅的な合成実験による探索の結果、未発表行うことができるようになった。テストとして用いたデーのものを合わせると数百種類以上の組み合わせで目的物質

タではうまく分類することはできなかったが、今後、学習の合成が可能であることを確認している。しかし、これらに用いるパラメータや学習モデルを検討していくことによのすべての組み合わせに対して実験を行うことは現実的とり適切な条件を見つけ出すことを目標としている。
滞在中、一から丁寧にご指導していただきました本郷先は言えない。
そこで、マテリアルズインフォマティクスを取り入れて、生、Genki Prayogo さんをはじめ、前園・本郷グループの物質の合成可能な組み合わせの予測や、それを支配してい皆様、そして、国内留学の機会と旅費のサポートをいただ

る要因の探索に取り組んでいる。これまでに前園・本郷研

きました複合アニオンプロジェクトに感謝いたします。

機械学習による合成可否の分類結果

38

複合アニオン化合物の創製と新機能

Mixed Ani n

班内留学報告 No.3：内本研－辻本研（高温高圧により酸フッ化物の合成）
京都大学大学院 人間・環境学研究科 物質相関論講座 博士後期 1 年 王彦昌

所属研究室：京都大学 人間・環境学研究科 内本研究室
受入研究室：物質・材料研究機構 NIMS 辻本研究室
受 入 期 間：2019年11月5日～26日
電気化学蓄電デバイスである二次電池は小型化や用途のトになりました。また、これまで使ったことがない真空雰多様化が求められ、現在普及しているリチウムイオン二次囲気合成という方法も試してみまして、Ar 或いは N2 雰囲電池の性能を超える高エネルギー密度の革新電池の開発が気では得られない高結晶性のペロブスカイトも合成するこ必要になります。フッ化物イオン電池は従来のカチオン駆とが出来ました。

動型電池とは異なり、一価のアニオンであるフッ化物イオ

今回の留学は、私が日本に来てから最も貴重な経験の一ンをキャリアとした多電子反応を利用することによって高

つになりました。世界でもトップクラスの研究者と毎日対エネルギー密度化が達成可能な革新電池です。しかしなが面でコミュニケーションできるのは大変勉強になりました。

ら充放電速度に影響を及ぼすレート特性はまだ十分ではあ

辻本先生の研究室に滞在する前まではコミュニケーション

りません。
「複合アニオン」の会議で報告された酸フッ化物

できるか心配でしたが、初日にその心配は全く無くなりましSr2MnO3F は層状ペロブスカイト酸化物のアピカルサイト

た。毎回実験の待ち時間に、辻本先生から出してもらったの酸素サイトの半分をフッ素に置換することにより、キャ元素の電子構造などのクイズも面白くてためになりました。

リアであるフッ化物イオンとの静電ポテンシャルを弱くす

お忙しい中、この機会にご指導して頂いた辻本先生におることが可能です。また、ペロブスカイト層中の Mn の周礼を申し上げます。また、この貴重な機会をくださった「新辺電子構造を変えることで、充放電に伴う相転移も制御で

学術領域：複合アニオン化合物の創製と新機能」に心からきます。この魅力的な複合アニオン化合物をフッ化物イオ

感謝申し上げます。

ン電池に応用するために、「複合アニオン」の国内留学支援の制度を活用して物質・材料研究機構 辻本先生の研究室を訪問し、高温高圧合成の実験方法を習得しました。
過去に無機化学の授業を受けたことはありましたが、高温高圧合成に関する知識は全く無かったので、辻本先生にはサンプルの前処理と高温高圧合成に用いる白金カプセルの作製方法を一から丁寧に教えて頂きました。最後に6GPa、1650℃の条件で自分の手で Sr2MnO3F を合成することが出来ました。高圧合成装置は一週間に 3 回くらい予約することが可能で、三週間の滞在中に得られた成果はその後の電気化学特性測定と構造解析にとって大きなサポー

NIMS で使う一時入構証と高温高圧合成後の白金カプセル（中身はサンプル）

News Letter Vol.839領域ニュース

アウトリーチ活動報告（抜粋、2019.8 ～ 2020.1）
2019-8-9

京都大学オープンキャンパス2019

野田泰斗（A02 計画研究）が“体験してみよう NMR!”と題して高校生相手に固体高分解能 NMR の体験実習を行いました。
京都大学オープンキャンパス 2019 にて北川俊作氏（A02 公募研究）および大学院生が、模擬実験を行ないました（高校生 10 名参加 ×4 回）。

2019-8-26

2019年度 高大連携「サイエンス体験プログラム」

2019 年度 高大連携「サイエンス体験プログラム」にて山方啓氏（A02 公募研究）が、「実験講座問題に挑む！」の題目で講師を務めた。（愛知県向陽高校より 10 名参加）

2019-8-27

光触媒でエネルギー

あいち STEM 能力育成事業「知の探究講座」

あいち STEM 能力育成事業「知の探究講座」にて山方啓氏（A02 公募研究）が、「光触媒を利用した化学反応」の題目で講師を務めた。（愛知県旭丘高校、瑞陵高校より 10 名参加）

2019-10-20

吉林大学（中国）での講演会

中国の吉林大学にて、今中信人氏（A03 公募研究）が、“Rare Earth Oxides, and the Oxides Unique Character Application for Environmental Catalysts -”、“Nitrogen Monoxide Direct Decomposition on the Catalysts Basedon C-type Cubic Rare Earth Oxides”という演題のレクチャーを行いました。

2019-11-16

京都大学体験型学習講座 ELCAS

野田泰斗（A02 計画研究）が“巨大磁場中の核スピンを操ってみよう”と題して高校生相手にこたい高分解能 NMR の実験と数値計算の体験学習を行いました。

2019-12-7

第4回大阪大学豊中地区研究交流会

越智正之氏（A03 公募研究）が、第 4 回大阪大学豊中地区研究交流会にて、大阪大学の他部局の研究者や、学外の企業や自治体、市民の方に対して、”第一原理計算を用いた機能性物質の理論探索”という題目で、ポスターによる研究発表を行いました。（約 100 名参加）

2019-12-25

2019年度兵庫県立豊岡高等学校「東大研修」

兵庫県立豊岡高等学校の学生（8 名）が、長谷川哲也氏（A03 計画研究）の研究室を訪問、見学。共同実施者：近松彰（東京大学・助教）（A03 計画研究 連携）

2020-1-29

DEPARTMENT OF OPTICAL SPECTROSCOPY SEMINAR

上田純平（A03 計画研究 連携）が INSTITUTE OF LOW TEMPERATURE AND STRUCTURE RESEARCH において“Understanding 5d energy shifting, thermal quenching and persistent luminescence in Ce3+-doped garnet
phophors”について講演

2020-1-30

シンガポール国立大学、ラ・トローブ大学ナノテク専攻学部学生研究室見学

シンガポール国立大とラ・トローブ大のナノテク専攻学部学生が長谷川哲也氏（A03 計画）の研究室を訪問、見学。共同実施者：近松彰（東京大学・助教）（A03 計画研究 連携）、片山司（東京大学・特任助教）（A03 計画研究 連携）

2020-2-19

帝塚山高校

出前講義

帝塚山高校（奈良県）にて、堀越亮氏（A02 公募研究）が、“最先端のトピックス「ミックス・セラミックス」”というタイトルの出前講義を実施した。高校２年生（理系大学進学希望者 19 名）に、無機化学の面白さを紹介し、複合アニオ
ン化合物の合成と構造、物性を解説した。

40

複合アニオン化合物の創製と新機能

Mixed Ani n

発表論文リスト（2020.1 ～ 2020.6 報告分）
1.

Fumitaka Takeiri; Takeshi Yajima; Saburo Hosokawa; Yoshitaka Matsushita; Hiroshi Kageyama, Topochemicalanion insertion into one-dimensional Bi channels in Bi2PdO4, J. Solid State Chem., 286, 121273-121273, 2020,
DOI: 10.1016/j.jssc.2020.121273.

2.

M. Namba, H. Takatsu, W. Yoshimune, A. Daniel, S. Itoh, T. Terashima, and H. Kageyama, A Partial Anion Disorder in SrVO2H Induced by Biaxial Tensile Strain, Inorganics, 8, 26, 2020, DOI: 10.3390/inorganics8040026.

3.

K. Kuramochi, T. Shimano, T. Nishio, H. Okabe, A. Koda, K. Horigane, J. Akimitsu, and H. Ogino, Synthesis andphysical properties of the new iridium oxyfluoride Sr2Ir(O,F)6−δ using a topochemical reaction method, Phys.
Rev. Mater., 4, 13403, 2020, DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.4.013403.

4.

Y. Inaguma, K. Sugimoto, K. Ueda, Synthesis of the perovskite-type oxyfluoride AgTiO2F: an approach adopting
the HSAB principle, Dalton T., 49, 6957-6963, 2020, DOI: 10.1039/d0dt01518k.

5.

Z. Gu, Y. Asakura and S. Yin, High yield post-thermal treatment of bulk graphitic carbon nitride with tunableband structure for enhanced deNOx photocatalysis, Nanotechnology, 31, 114001, 2020, DOI: 10.1088/1361-6528/
ab59f6.

6.

Z. H. Zhao, X. Zhang, Y. Lei, P. Yang, J. Fan, B. Zhang S. Yin, Exceptional photocatalytic activity for Ag,Cr- SrTiO3
activated by H2O2 for removal of organic pollutants, Mater. Res. Express, 7, 15034, 2020, DOI: 10.1088/20531591/ab6246.

7.

A. Riapanitra, Y. Asakura and S. Yin, One-step hydrothermal synthesis and thermochromic properties ofchlorine-doped VO2(M) for smart window application, Funct. Mater. Lett, 13, 1951008, 2020, DOI: 10.1142/
S1793604719510081.

8.

Y. Asakura, A. Miyake, M. Otomo and S. Yin, Improvement of O2 storage/release rate in YMnO3 nanoparticles
synthesized by polymerization-complex method, Dalton T., 49, 966–971, 2020, DOI: 10.1142/S1793604719510081.

9.

J.-M. Fan, Y.-Y. Lei, Z.-Y. Gu, B. Zhang, S. Yin, Z.-H. Zhao, Fabrication of N and F Modified La-TiO2 Nanoparticles and Their Enhanced Photocatalytic Response to Visible Light, J. Nanosci. Nanotechnol., 20, 779-788, 2020,
DOI:10.1166/jnn.2020.16906.

10.

C. Noda, Y. Asakura, K. Shiraki, A.Yamagata, and S. Yin, Synthesis of Three-component C3N4/rGO/C-TiO2 Photocatalyst with Enhanced Visible-light Responsive Photocatalytic deNOx Activity, Chem.Eng. J., 390, 124616,
2020, DOI: 10.1016/j.cej.2020.124616.

11.

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50

複合アニオン化合物の創製と新機能

Mixed Ani n

受賞報告■ 物質・材料研究機構の辻本 吉廣 主任研究員（A01公募）が日本セラミックス協会より2019年度国際交流奨励賞（21世紀記念 倉田 元治賞）を授与
本国際交流奨励賞は、セラミックス［受賞コメント］

分野において学術上優秀な業績を残し

このたび、国際交流奨励賞を受賞することがた満 39 歳以下の研究者を対象とし、でき、大変光栄に思います。現在、COVID-19

世界各国と日本の交流を促進しセラミによる影響で、国際会議が軒並み中止もしくックスの科学・技術の発展を図ることは延期に追い込まれ、国際交流の場が失われを目的に設けられました。辻本氏は、

つつあります。代替法としてウェブ会議が台

これまでの学術研究業績に加え、客員

頭してきましたが、臨場感と緊張感が充実し研究員として赴いた米国サウスカロラている生の会議に勝るものはないと思います。

イナ大学での留学経験、さらに 2020

私がシンポジウムオーガーナイザーとして関年 12 月に開催予定の環太平洋国際化わっております環太平洋国際化学会議につい学会議のシンポジウムオーガーナイザても開催が危ぶまれておりますが、少しでもーとしての務めが評価され、本賞の受早く事態が収束し、皆さんと国際化学会議で賞者に選ばれました。

お会いできるのを楽しみにしております。

■ 大阪市立大学の吉田朋子教授（A02計画）が大阪市立大学を教員活動表彰（研究分野）
受賞
教員活動表彰は、大阪市立大学にお［受賞コメント］

いて顕著な活動実績を有する教員に対

この度は、大阪市立大学長より「教員活動表彰（研究分野）」を受け大変光栄し授与されるものです。教育・研究・に思います。対象となった研究は、複合アニオンを利用した太陽光応答型半導若手教員の教育研究活動・学長重点事

体光触媒の創製と、半導体光触媒中の各種アニオンの化学・電子状態評価のた項・その他大学運営に資する活動の５めの放射光・電子分光融合型分析法の開発に関するものです。この受賞を励みに、分野のうち、吉田朋子教授は研究分野

今後も様々な複合アニオ

において表彰されました。表彰式は、ン系光触媒・化合物の機能

2019 年 6 月 24 日に大阪市立大学で行発現メカニズムを解明しわれました。

ながら、これら新規材料の合理的設計指針を示していきたいと思っています。
表彰式の様子。後列左から4番目が吉田News Letter Vol.851

領域ニュース

受賞報告■ 東京工業大学の修士2年 山田隆寛（A02公募 保科研究室）が電子材料研究奨励賞を受賞

電子材料研究討論会は、電子材料やデバイス、［受賞コメント］

それらの作製プロセス技術等に関する研究成果をこのたび、第３９回電子材料研究討論会奨励賞を受賞することがで発信・議論するための日本セラミックス協会電子

き、大変光栄に思います。今回対象となった研究は、酸窒化物の強誘材料部会が主催する討論会です。第 39 回の討論

電性に着目したものです。第一原理計算を用いることで、チタン酸バ

会は 2019 年 11 月 28 日～ 29 日の日程で 76 件のリウムに対するビスマスと窒素の共添加が自発分極値を大きく向上さ

講演が行われました。山田隆寛（A02 公募 保科せることを明らかにしました。また、実際に、一般的な方法で酸窒化研究室 M2）は「ビスマスと窒素を共添加したチ物粉末の合成を行い、Ｘ線による解析をしました。今回このような賞

タン酸バリウムの作製」と題してポスター発表をを受賞できたのは、指導教員である保科先生をはじめとした当研究室行い、優れた発表を行った若手研究者（42 歳未満）の諸先生方や諸先輩方のご指導、また同期の皆の励ましのおかげです。

に対して贈られる「電子材料研究奨励賞」を受賞

この賞を励みに、これからも複合アニオンの可能性を広げるような研しました。

究ができればと思います。

■ 籏野奨学基金」第14回多元物質科学研究奨励賞受賞（2019.12.13）● Tingru Chen（A01 計画 東北大学・殷 G、D2）「酸素貯蔵材料の合成と特性評価（Synthesis and Characterization of Oxygen Storage Materials）」
The award is given to give an opportunity for the student to increase the research experience through attending international conference.
［受賞コメント］

I am very honored to received this reward. I would like to deeply thank to mysupervisor Prof. Shu Yin and Assist. Prof. Yusuke Asakura because without theirgreat help and discussion in this oxygen storage materials research, I would not
possible to get this achievement. I got many experience and valuable commentsfrom famous professor during the presentation session which could improve myresearch in the future. Finally, the award has motivated me to perform better in
research and publish more high-quality papers.

52

複合アニオン化合物の創製と新機能

Mixed Ani n

受賞報告■「籏野奨学基金」第14回多元物質科学研究奨励賞（2019.12.13）● Ardiansyah Taufik（A01 計画 東北大学・殷 G、D2）「“2D-MoS2 ベース機能材料の環境における応用」
The award is given to give an opportunity for the student to increase the researchexperience through attending international conference.
［受賞コメント］

I am very honored to received the Hatano Scholarship Awards 2019. By using
this scholarship awards, I will find an opportunity to express my research resultsin the International Conference events. Hopefully I can get new knowledge throughsharing ideas with the researchers around the world.

■ 東北大学の修士2年 大友真由（A01計画
長賞を受賞（2019.12.13）

殷研究室）が東北大学多元物質科学研究所所「YMnO3 系酸素貯蔵材料の合成と評価」［受賞コメント］

この度は、「第 19 回東北大学多元物質科学研究所研究発表会」において、「多元物質科学研究所所長賞」を頂くことができ、大変光栄に思います。熱心にご指導いただいた殷先生をはじめ、研究に関して多くの助言をいただきました朝
倉先生、長谷川先生、殷研究室の皆様、そして発表を聴きに足を運んでくださった方々に、この場をお借りして心より御礼申し上げます。発表会当日は、多くの方々と議論することを通し、課題も多く見つかりました。今回の受賞に慢心することなく、より一層努力を重ね、研究領域の発展に貢献できるよう精進してまいりますので、引き続き、ご指導ご鞭撻のほどよろしくお願いいたします。

News Letter Vol.853領域ニュース

受賞報告■ 京都大学の上田純平助教（A03計画 研究協力者）が文部科学省科学技術・学術政策研究
所のナイスステップな研究者2019を受賞
上田 純平助教が文部科学省科学技術・学術政策研究
所（NISTEP）より「ナイスステップな研究者 2019」［受賞コメント］

この度は、「ナイスステッに選定されました。NISTEP によると、「NISTEP では、プな研究者 2019」に選定さ

科学技術イノベーションの様々な分野において活躍され大変光栄に思います。本受れ、日本に元気を与えてくれる方々を「ナイスステッ

賞は、オランダのデルフト工

プな研究者」として選定しています。令和元年の選定

科大学での共同研究中にメーにおいては、NISTEP の日頃の調査研究活動で得られルで報告を受けたのですが、る情報や、専門家ネットワーク（約 2,000 人）への調

突然のことで概要が掴めず、とりあえず実験に戻ったのを覚えて査で得た情報により、最近の活躍が注目される研究者います。その後、調べるうちに非常に名誉ある賞を受賞したこと

約 640 名の候補者を特定しました。選定においては、が分かり、オランダの研究室で人知れず喜びを爆発させていまし研究実績に加えて、新興・融合領域を含めた最先端・

た。これまで、継続的に続けてきた「蛍光体の消光プロセスの解画期的な研究内容、産学連携・イノベーション、国際

明と新規蓄光材料の開発」の研究おいて、基礎研究からの応用展的な研究活動の展開等の観点から、所内審査会の議論

開や国際的な共同研究、近年の複合アニオン化合物における光学を経て最終的に 10 名を選定しました。
」としています。

特性評価の取り組みなども評価され受賞に至ったのではないかと受賞に際し、令 和 2 年 1 月 14 日に 文部科学大臣を思っております。自分の開発した材料がいつか社会で使われるこ表敬訪問しました。

とを目指して、これまで以上に研究に邁進して行く所存です。

マテリアル・ファブリケーション・デザイン研究会■ 第10回セラミックス協会MFD研究会」
MFD最優秀発表賞を受賞● Zijing WANG（A01 計画 東北大学・殷 G、Joint DC Course）「Design and synthesis of CoP/Co2P@Ti3C2 nanocomposites as anodewith a high cyclic stability in lithium-ion batteries」［受賞コメント］

I am so honored to receive the 10th Ceramics Society MFD Study Group“Material Fabrication Design Study Group MFD Best Presentation Award. Special thanks to Professor Yin Shu for teaching and training. Thanks to all thestudents in the Yin Lab. In this study, CoP/Co2P@Ti3C2 nanocomposites wereprepared by a simple solid-phase method, which effectively improved thecharge-discharge cycle performance and specific capacity of lithium-ion batteries. I will continue to make efforts in the preparation of Ti3C2-based nanocomposites to make Ti3C2-based nanocomposites have better application prospects.
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複合アニオン化合物の創製と新機能

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受賞報告■ 東京大学の平井大悟郎助教（A03公募）が第14回（2020年）日本物理学会若手奨励賞、第17回物性研所所長賞を受賞
日本物理学会若手奨励賞は、日本物理学会によって将来の物理学を担う優秀な若手研究者の研究を奨励し、学会をより活性化する目的で設けられました。平井氏は未開拓であった 5d 遷移金属化合物の物質開発を行い、多色性や量子磁性、多極子秩序などの新規な物性を見出した業績により、領域 8（強相関電子系）において本賞の受賞者に選ばれました。授与式および受賞講演は、3 月 17 日の日
本物理学会第 75 回年次大会で行われる予定でしたが、新型コロナ
ウイルス感染拡大防止のため、中止となりました。

ISSP 学術奨励賞は東京大学物性研究所で行われた独創的な研究、学術業績により学術の発展に貢献したものを称え顕彰するものです。平井助教は「5d 電子系における物質開発と電子物性の開拓」という研究題目で受賞者に選ばれました。授与式は 3 月 9 日、物性研究所にて行われました。
［受賞コメント］

このたび、日本物理学会若手奨励賞と ISSP 学術奨励賞を受賞することができ大変光栄に思います。受賞対象となった研究は、私がこれまでに取り組んできた 5d 遷移金属の示す磁性や光特性などの電子物性に関するものです。5d 遷移金属はあまり物質開発が進んでおらず、まだまだ面白い機能や物性が眠っているはずです。現在、公募研究では 5d 遷移金属を含む複合アニオン化合物の物性を研究しています。5d 遷移金属でさらに複合アニオン化合物となると、ほとんど先行研究はありません。領域の皆さまと協力し、この未開拓の領域でさらなる物性・機能性の開拓に励んでいきたいと思います。

News Letter Vol.855

領域ニュース

受賞報告■ 豊田工業大学の山方 啓 准教授（A02公募）が豊田奨学基金研究進歩賞を受賞
豊田工業大学では優れた研究を活発に進めて注目すべき学で行ってきた『時間分解分光測定を利用した光触媒反応

成果を達成し、さらに大きな発展が期待できる研究に対し、機構の解明』に関する研究業績が認められ 2019 年度研究

その顕彰と奨励を目的として研究業績賞、研究進歩賞、研進歩賞を受賞しました。

究奨励賞を授与している。山方氏はこれまでに豊田工業大［山方先生からの受賞コメント］

この度、研究進歩賞を頂きまして大変光栄に思います。受賞対象となった研究は本学に着任してからこの約 10 年間に行ってきた時間
分解分光を用いて光触媒のメカニズムを調べた研究です。私はこれまで反応機構を解明できれば原理に基づいた触媒設計が可能になると考え、一貫してメカニズムを調べてきました。光触媒研究に特化した新しい分光分析技術を開発し、光触媒反応を支配する光励起キ
ャリアの挙動と分子の反応過程をリアルタイムで理解することを可能にしました。その結果、これまでの定説では説明できない粉末特有の新しい現象を発見し、活性向上に役立つ新しい知見をいくつか得ることができました。今後は、メカニズムの解明だけに終わることなく、新しい触媒開発にも挑戦していきたいと考えています。

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複合アニオン化合物の創製と新機能奨励賞を受賞した南部助教と理事長学長、副学長、専務理事、事務局長との記念撮影

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会議開催情報 （本領域がオーガナイザーとして関連している会議）
1. 2021年12月6日～10日 領域主催の国際会議（神戸）新学術領域研究「複合アニオン化合物の創製と新機能」がることが近年明らかとなってきています。本国際会議では、複

主催する複合アニオン化合物に関する国際会議を神戸商工会

合アニオン化合物の「合成」「解析」「機能」に関する研究に議所にて開催します。酸素、窒素、フッ素、水素など複数の携わる国内外の研究者を講演者として招き、基礎、応用、産アニオンが同一化合物に含まれる「複合アニオン化合物」では、学連携等の様々な立場から議論を深めることを目的としていま

酸化物などの単アニオン系にはない特異な配位構造や結晶構す。一般口頭講演およびポスター発表を募集しますので、領造が生じ、その結果として単アニオン系とは根源的に異なる革域内外から多数のご参加をお待ちしております。

新的機能（光触媒特性、強誘電性、超伝導性など）が創発す【日時】2021 年 12 月 6 日（月）～ 10 日（金）
【会場】神戸商工会議所【主催】新学術領域研究「複合アニオン化合物の創製と新機能」総括班

2. 環太平洋国際化学会議（PACIFICHEM 2021）
環太平洋諸国の化学会が主催する、世界的な化学の祭典が近年発展が著しいアニオン主導の無機固体物質の設計につい

ハワイ、ホノルル島で 2021 年 12 月 16 日（木）– 21日（火）のて議論及び意見交換を行う場を提供し、合成、キャラクタリ

日程で開催されます。物質・材料研究機構・辻本 吉廣（A01

ゼーション、機能、計算等の分野の最前線で活躍されている公 募 班 ）、 シ ド ニ ー 大 学・Christpher Ling 教 授、NIST・

著名な先生方の招待講演も企画しています。本領域からは、Craig Brown 教授が世話人を務める無機化学分野のシンポ

京大・陰山洋教授（領域代表）と東工大・前田准教授（A02

ジ ウ ム「Anion-directed Design of functional solid-state

計画班）が招待講演を行う予定です。領域内外から、多数の

materials」（#226）が開催されます。本シンポジウムでは、

ご発表・ご拝聴をお待ちしています。

3. 日本物理学会でのシンポジウム講演
来年春の日本物理学会、第 76 回年次大会の期間中（2021計画班）、野田（A02 計画班）、木本（A02 計画班）、松石（A03

年 3 月 12 日 ～ 15 日）に「物理の視点からみる複合アニオン計画班）、越智（A03 公募班）各氏にご講演いただきます。

化合物研究の最近の進展」と題したシンポジウム講演を開催

本シンポジウムでは、複合アニオン研究における最近の進展おいたします。南部（A02 公募班）と青山（A03 公募班）が世よび将来の展望と課題を物理の視点から広く議論いたします。

話人を務め、陰山（領域代表）、荻野（A01 代表）、本郷（A01

多数の皆さまのご拝聴をお待ちしております。

News Letter Vol.8

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編集後記
本領域のニュースレターの第 8 号を発刊することになりま

8 件の研究紹介の記事はいずれも大変興味深く、また発表した。今回の原稿は、新型コロナウィルスの影響で日々の論文リストも非常に多くの件数が集まりました。新型コロナ

生活から研究活動のあり方まで、全てが大きく変貌してしウィルスの影響の中でも、「複合アニオン化合物」領域メン

まった中での編集作業となりました。そのような大変な状況

バーの研究アクティビティの高さに感銘を受けています。ニの中でも、皆様より迅速な対応とご協力を頂いたことにこュースレターの発刊も残すところ1号となりますが、引き続き、の場を借りて感謝いたします。対外的な活動に著しい制約

皆様のご協力をお願いするとともに、積極的な情報発信をがあった関係で、イベント開催報告、国内および海外留学、努めていきたいと思います。

アウトリーチ活動の報告件数は少なくなってしまいましたが、（A. K.）［領域全般に関するお問い合わせ］陰山

洋（領域代表 / A01 分担）［領域事務に関するお問い合わせ］林克郎（領域事務担当 / A02 代表）［ホームページに関するお問い合わせ］松石聡（東工大元素戦略センター・准教授 / A03 分担）

表紙挿絵：Pb2OF2 の結晶構造（p. 6）
マイクロヒータ上での反応の様子（p. 8）
高校での「複合アニオン」出張講義の様子（p. 19）
Ca3ReO5Cl2 の多色性（p. 22）
Ca3ReO5Cl2 の特異な二次元磁性 (p. 23)（連絡先）［ニュースレターに関するお問い合わせ］荻野

拓（産総研）

稲熊 宜之（学習院大）
桑原 彰秀（ファインセラミックスセンター）
kuwabara@jfcc.or.jp（Vol. 8 担当）
殷

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複合アニオン化合物の創製と新機能澍（東北大）

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