News Letter
Vol.3
1st March, 2024

⽂部科学省／⽇本学術振興会
科学研究費助成事業 学術変革領域研究（A）

2022-2026 年度

超セラミックス：分子が拓く無機材料のフロンティア

CONTENTS
目次

1

巻頭言

2

領域代表からのメッセージ3

領域メンバー＆研究紹介

A01班 ：5 重ペロブスカイト構造をもつ新規酸素貯蔵材料 Ba5CaFe4O12

4

A02班 ：分子性金属酸化物（ポリオキソメタレート）ユニットを用いた超セラミックス合成

6

B01班 ：透過電子顕微鏡による微細構造評価

8

B02班 ：遺伝的アルゴリズムを応用し新しい結晶構造による特異物性を予見する

10

C01班 ：配位高分子結晶の融解の理解に向けて

12

C02班 ：超セラミックス（内圏型・外圏型）の電気化学デバイス（蓄電池、水電解）への展開

14

領域ニュースポリオキソメタレート勉強会

16

第 2 回 超セラミックス研究講演会

17

第 4 回 領域会議

18

NanoTerasu 見学会

19

第 3 回 若手スクール20

第 3 回 超セラミックス計算解析セミナー

21

SPring-8 研修会「超セラミックスにおける放射光先端計測の利活用法」

22

領域内留学報告 No.1：坂本研 – 杉本研

23

領域内留学報告 No.2：片桐研 – 前田研

24

領域内留学報告 No.3：東・山本研 – 鱒渕研

25

領域内留学実績一覧

26

国際活動支援報告−海外体験記

27

受賞報告

28

その他の受賞

30

論文・書籍

32

アウトリーチ活動報告

38

編集後記

40

News Letter Vol.3

1

巻頭言

「変革」
より
「多様性」
が導く
「学術研究の進化」に期待
評価委員（大阪大学産業科学研究所特任教授） 垣花「学術変革領域研究」における「変革」という言葉の意味を改めて考えてみたいと思います。

眞人

人の生命を維持することができているのです。
学術研究においても「多様性」を尊重することは、真理「変革」は、英語では transformation に相当し、社会を追究するために非常に重要なことです。しかしながら、や既存の制度を根本から変えることを意味します。類似のその一方で、経済至上主義の旗印の下、「学術研究の多様性」

言葉に「改革」がありますが、
これは英語では reformation

を阻む動きが顕在化してきました。例えば、産業振興に繋に相当し、既存の制度の根本的な骨組みは変えず、周辺をがる研究が「価値の高い研究」であるとされ、予算措置が大きく変えることを意味します。このように考えると、「学講じられるのに対し、産業振興と無縁の「基礎研究」は軽術変革領域研究」とは、従来からある、学術研究における視され、予算措置も講じられない…すなわち、経済至上主

根本的な骨組みを変え、全く新しいものにする、ということ

義による学術研究の間違った序列化です。

になります。しかしながら、学術研究の在り方を「変革」と科学史的事実として重要なことは、学術研究が多様な視いう言葉で整理することには無理があるのではないか、と筆点のもとで営まれていたからこそ、学術研究が進化し、学者は考えています。学術研究分野では、基礎・応用を問わず、問のパラダイムシフトを産み出したということです。「学術既成概念を覆し、学問のパラダイムシフトに導いた研究や発研究の進化」に不可欠な「学術研究の多様性」を保全する

見は価値が高いと考えられますが、それは「変革」ではなく、鍵は、私たちが学術研究を序列化せず、分野の違いを認め、強いて言えば「革新」とでも言えるような気がします。

互いに尊重し合うことです。

さらに考えを進めると、そのような「革新」をもたらし「学術変革領域研究」の「超セラミックス」に参画するメた研究や現在注目を浴びている研究の多くは、突然現出しンバーは、それぞれの分野で卓越した研究業績を有する研

た訳ではなく、 無数の基礎研究の積み重ねの中から産ま究者です。そして、各々のメンバーの学術分野は多様性にれた、と言えることが重要であると筆者は考えるのです。

充ちています。文科省ホームページには、「学術変革領域研

無数
るの基礎研究とは、言い換えれば、学術研究におけ多様性究」の目標の一つとして、「これまでの学術の体系や方向をを意味します。
「学術研究における多様性」が大きく変革・転換させることを先導すること」が掲げられ重要であることは、「生物多様性」が重要であることと類似ていますが、「変革・転換」させること自体を目的にするのしている面があると思います。「生物多様性条約」1）の前文ではなく、優れた研究者チームが「多様性」に立脚した研に「生物の多様性が進化及び生物圏における生命保持の機究活動を推進することで、「学術研究の進化」をもたらすこ構の維持のために重要である」と記述されたように、人類とが重要なのではないでしょうか。それは学問のパラダイを含む全ての生物が「生物の多様性の恩恵」を受けることで、ムシフトを産み出し、真の意味での学術研究の革新に繋がっ

その生命を維持していることから、「生物の多様性の保全」ていくように思います。

が重要なのです。日常的な分かりやすい例でいえば、人の「超セラミックス」への期待は高まるばかりです。

腸内細菌は、細分化した分類で３万種類あるとも言われて）いますが、この腸内細菌の多様性があって初めて、病原体

生物多様性センター（環境省自然環境局）のホームページより1の排除、消化補助、ビタミン類の生成、免疫力の向上、など、

https://www.biodic.go.jp/biolaw/jo_hon.html

2

超セラミックスの新機能創出

領域代表より

領域代表

前田

和彦

学術変革領域研究 A「超セラミックス」の領域発足から自由な発想での共同研究がどんどん広がっている良い展

約 1 年半が経過しました。ニュースレター本号でも紹介さ開にあることも踏まえ、それに冷や水を浴びせてしまう可

れている通り、領域内の共同研究（若手の国内留学）が特

能性もあえて飲んだ上で、学術変革領域研究に求められるに活発です。本稿を執筆している時点で実施件数は 40 件以学理構築に向けた絞った展開の必要性を伝えたつもりです。

上。共同研究の成果の中には、超セラミックスのコンセプ

この領域会議の翌月末、本領域の評価委員でもある垣花トの確立にも資するような、領域としての象徴的な成果に眞人先生の最終講義 「多様」と「集中」を司る「なるのでは？と思わせるものもあり、高揚感に浴している

拝聴しました。演題を見た瞬間から考えさせられる内容なところです。成果創出の一端に関われていることを誇りにのは明らかです。ちょうど自身の領域運営に臨む状況との思います。

連関もあり、垣花先生のご講演は懇談会でのお酒の味すらさて前回の領域会議（2023 年 8 月仙台市開催）を閉会
する折、会議に参加した領域メンバー（PI とその協力者、学生諸氏ら）にこんな話をしました。

1）一部の物質系では、合成、解析、機能の面でまとまりのある成果が出てきており大変素晴らしい。
（学理構築

」 を

も覚えていないくらいのインパクトを私に残しました。
ちなみに超セラミックス（内圏型）の物性・機能創出コ
ンセプトは現時点で下図のような感じです。もっともこれは日々進化し続けており、領域終了時には全く違う形になっているはずです。
（領域代表・C02 代表の観点で重要です。
）

東京工業大学前田和彦）

2）一方、PI それぞれのバックグラウンド（固体化学とか錯体化学とか）を抜け出た融合的な展開をしていく

分子イオンの異方性にはさらなる努力が必要。

から生み出される新自由度

3）その上で、超セラミックスのコンセプトを踏まえた上での絞った展開も必要。
…なんか、某審査所見のような感じですが、（ちょっと厳しい言い方をすれば）固体化学者も錯体化学者もこれまでのノリでこれまで通りの研究を続けてしまっていると、私自身が感じたということです。特に 2 と 3 については、皆で意識改革しましょうということを柄にもなく訓示的に伝えました。
これにはもちろん、自分自身に向けた戒めの意味も含んでいます。

期待される物性・機能
固体電子物性変調

・向き
・反応

+

二次電池
触媒

・配列

極性
イオン伝導

・動的特性

柔らかさ
相転移

・結合終端

安定性向上
電子構造制御News Letter Vol.3

3

研究紹介

5 重ペロブスカイト構造をもつ新規酸素貯蔵材料 Ba5CaFe4O12
計画研究 A01 神奈川大学化学生命学部 本橋
我々は最近、低温で顕著な酸素吸収放出特性を示す酸素貯蔵

輝樹、小川

哲志、齋藤

美和

物であり、厳密な意味での「超セラミックス＝分子イオン化合物」[1]

材料 Ba5CaFe4O12 を開発した 。本化合物は酸素欠損型ペロブではない。しかしながら、我々が進めている酸素貯蔵材料の研スカイト酸化物の一種であり、前例のない 5 倍周期のカチオン

究では、錯体研究の基礎となる配位化学に基づき材料設計を行

秩序構造、すなわち「5 重ペロブスカイト構造」を有する（図 1）。

っていることから、我々の研究コンセプトは超セラミックスの本稿では本化合物について結晶構造化学に重点をおきながら紹研究においても有益だと思われる。本稿により、超セラミック介する。

ス研究の進展に向けたヒントが得られれば幸いである。

Ba5CaFe4O12 は複数の単原子カチオンからなる複合金属酸化図1

単純ペロブスカイトABX（左）および新規酸素貯蔵材料Ba5CaFe4O12（右）の結晶構造.
3

酸素貯蔵材料とは、温度や酸素分圧の変化に応答して高速可= 5 : 1 : 4 の未知相を発見した。

逆に酸素を吸収放出する機能性材料である。酸素貯蔵材料は、単結晶 X 線回折および走査型透過電子顕微鏡の分析により、数多くのエネルギー貯蔵・省エネルギー技術に資する可能性を本化合物ではペロブスカイト構造（一般式 ABX3）の B サイトを秘めており、特に大気中から酸素ガスを分離する技術：化学ル

Ca と Fe が 5 倍周期で秩序配列していることが明らかになった。

ープ空気分離（CLAS: chemical looping air separation）のキ

Ca は 6 配位八面体構造をとるのに対し、すべての Fe が 4 配位

ーマテリアルであることから、その高性能化が望まれている。

四面体の配位不飽和構造を形成しており、酸素欠損した化学組

我々は、複合金属酸化物において酸素貯蔵材料の創製を目指（Ca1/5Fe4/5）O2.4 となる。図 1 からも明ら
成 Ba5CaFe4O12 = Ba

しており、酸素不定比性の起源となる遷移金属に加え複数の金かなように、本化合物は結晶構造中に多量の酸素欠損を内包し属元素を組み合わせて大きな酸素不定比性と高い酸素拡散能をており、このサイトへ酸素を吸収して過剰酸素状態へと相変化併せもつ有力材料を開発してきた。例として、ウルツ鉱型派生する。この化合物の発見のポイントは、イオンサイズの大きな構造の YBaCo4O7+δ[2]、ダブルペロブスカイト型 BaYMn2O5+δ

Ca を B サイトへ配置する珍しい化学組成に注目したことにある。

[3,4]が挙げられる。

元祖ペロブスカイト CaTiO3 に代表されるように、通常 Ca はペ

いずれの化合物も基本構造中に配位数の小さな金属サイト、つまロブスカイト A サイトを占有するが、Ca が B サイトへ無理矢理り「配位不飽和」を有することが共通点であり、「配位不飽和酸

入るとサイズの小さな四面体 FeO4 構造が共存することによって化物」が過剰酸素を可逆に吸収放出することにより顕著な酸素結晶構造が安定化されると考えられる。

[5,6]、ブラウンミラーライト型 Ca2AlMnO5+δ

吸収放出が実現する。そこで資源的に豊富な Fe に着目し、基本

Ba5CaFe4O12 の酸素吸収放出挙動を熱重量（TG）分析によっ構造において Fe3+ が配位不飽和となる化学組成を想定して Ba-て調べた。模擬空気（酸素 21% と窒素 79% の混合ガス）中でCa-Fe 酸化物の設計・合成を行ったところ、金属比 Ba : Ca : Fe

昇温すると、図 2 に示すように酸素吸収による急激な重量増加

4

超セラミックスの新機能創出

が観測され、増加量は最大で 2.5 重量 % に達した。本化合物は特性を調べた（図 3）。本化合物は模擬空気中 370 °C において合成時に酸素欠損状態として生成するため、結晶中の酸素欠損

1.5 分間で 1.2 重量 % の酸素を吸収し、続けてガスを窒素へ切部位へ酸素を取り込むことにより酸素過剰型 Ba5CaFe4O12+δ へり替えると吸収した酸素を 3.5 分以内にすべて放出した。この酸と変化する。さらに温度を上げると徐々に重量が減少し、400

素吸収放出挙動は 10 サイクルにわたり完璧な可逆性を示した。

°
C 付近で急激な重量減少を示した。降温過程では同様の重量変もし仮に本化合物 1kg について 1.5 分＋ 3.5 分のサイクルを 1化が見られ、本化合物が温度変化だけで可逆的に酸素吸収放出

日中繰り返すと 2.41m3 の酸素ガスを大気から分離できる計算にすることが示された。

なり、この酸素ガス製造能力は既知材料 Sr0.76Ca0.24FeO3-δ[7] の本化合物の CLAS への応用を想定して等温での酸素吸収放出

図2Ba5CaFe4O12+δの模擬空気中での熱重量（TG）分析結果.
重量の増減は本化合物の酸素吸収放出に起因する.

約 3 倍に相当する。さらに本化合物の動作温度 370°
C は上記既図3

370°
Cにおける等温TG分析結果. 流通ガスを切り替えながら酸素吸収放出に伴う重量変化を測定した.

知材料の動作温度（550°C）より 180°
C も低く、化学プラント

出したことについても意義深い。実際、カチオン秩序型ペロブスや製鉄所において未利用の排熱が存在する温度域であることか

カイト酸化物においては、3 重ペロブスカイト YBa2Cu3O7-δ[8] のら、排熱駆動の CLAS により酸素ガス製造のエネルギー効率を高温超伝導や、2 重（ダブル）ペロブスカイト Sr2FeMoO6 [9],革新的に向上できる可能性がある。

BaLnCo2O5+δ（Ln = Eu, Gd）[10] の巨大磁気抵抗効果など、結晶構造の違いに応じて多彩な機能性が発現する。したがって、

この研究成果は革新的な酸素貯蔵材料を開発しただけでなく、新規結晶構造の発見は未知の機能性開拓に繋がる可能性が期待

新規のカチオン秩序パターンをもつペロブスカイト関連構造を見

される。

[1] S
 . Ogawa, S. Tamura, H. Yamane, T. Tanabe, M. Saito, T. Motohashi, J.
Am. Chem. Soc., 145 (2023) 22788.
[2] M. Karppinen, H. Yamauchi, S. Otani, T. Fujita, T. Motohashi, Y.-H.
Huang, M. Valkeapaa, H. Fjellvag, Chem. Mater., 18 (2006) 490.
[3] T. Motohashi, T. Ueda, Y. Masubuchi, M. Takiguchi, T. Setoyama, K.
Oshima, S. Kikkawa, Chem. Mater., 22 (2010) 3192.
[4] T. Motohashi, M. Kimura, Y. Masubuchi, S. Kikkawa, J. George, R.
Dronskowski, Chem. Mater., 28 (2016) 4409.
[5] T. Motohashi, Y. Hirano, Y. Masubuchi, K. Oshima, T. Setoyama, S.
Kikkawa, Chem. Mater., 25 (2013) 372.

[6] T
 . Iseki, S. Tamura, M. Saito, T. Tanabe, T. Motohashi, ACS Appl.
Mater. Interfaces, 13 (2021) 53717.
[7] N. Miura, H. Ikeda, A. Tsuchida, Ind. Eng. Chem. Res., 55 (2016) 3091.
[8] W. I. F. David, W. T. A. Harrison, J. M. F. Gunn, O. Moze, A. K. Soper,
P. Day, J. D. Jorgensen, D. G. Hinks, M. A. Beno, L. Soderholm, D. W.
Capone II, I. K. Schuller, C. U. Segre, K. Zhang, J. D. Grace, Nature,327 (1987) 310.
[9] K.-I. Kobayashi, T. Kimura, H. Sawada, K. Terakura, Y. Tokura, Nature,
395 (1998) 677.
[10] C. Martin, A. Maignan, D. Pelloquin, N. Nguyen, B. Raveau, Appl.
Phys. Lett., 71 (1997) 1421.

News Letter Vol.3

5

研究紹介
分子性金属酸化物（ポリオキソメタレート）ユニットを用いた超セラミックス合成
計画研究 A02 広島大学大学院先進理工系化学研究科応用化学プログラム 定金正洋

ポリオキソメタレートと呼ばれるアニオン性金属酸化物分子くの反応に用いられています。また、モリブデンやバナジウム

を、リンカー（金属カチオン、有機金属カチオン、有機配位子、を含むもの（代表例：H4PMo11VO40）は酸化還元が容易で、酸

ポリオキソメタレート、酸化物分子など）と結合させる新しい化触媒や電池材料としての応用がなされています。

超セラミックス合成に取り組んでいます。ポリオキソメタレー
トの説明と最近の成果について説明します。

ポリオキソメタレートをビルディングユニットとして連結した材料はこれまでに数種類報告されているのみです [1]。ポリオキ
ソメタレートの持つ優れた酸化還元能や酸触媒活性を持つ新しい超セラミックス合成は新しい研究です。

図1

ポリオキソメタレートを用いた超セラミックス合成概略図

ポリオキソメタレート（アニオン性金属酸化物分子）
タングステン、モリブデン、バナジウム、ニオブといった前
周期遷移金属は、ポリオキソメタレートと呼ばれるアニオン性

図2

溶液中で生成されるポリオキソメタレートの構造

図3

昨年報告した新しいポリオキソメタレートの金属酸化物分子を形成します。例えば、モリブデン酸化物（α-MoO3）はアルカリ性溶液中で Mo − O − Mo 結合が加水分
解により切れることで溶けます。十分量のアルカリを加えると[MoO4]2- にまで加水分解します。逆に、[MoO4]2 − に酸を加えると脱水縮合により Mo − O − Mo 結合が生成し、分子サイズが大きくなっていきます。十分に酸を加えると酸化モリブデンに戻ります。この時、加える酸の量を制御することにより分子性の酸化物が形成されます（図 2）。複数の Mo を含むので多金
属酸化物分子であることと、アニオン性であることからポリオ
キソメタレート（Polyoxometalate：POM）と呼ばれます。合
成時の酸性度、温度、溶媒および加える別のイオンの種類によってさまざまな構造を持つことができます。
ポリオキソメタレートの中でも、対カチオンがプロトンのものはポリ酸やヘテロポリ酸（代表例：H3PW12O40, H4SiW12O40）と呼ばれ強酸性を示すため酸触媒として工業プロセスを含め多6超セラミックスの新機能創出

最近の研究成果の構造解析に成功しました（図 3、真ん中）[3]。加えて、この

現在、様々な新しいポリオキソメタレート分子の合成とその[H2P2W12O48]12- が 2 量化物および 3 量化物を生成することも見高次構造化に取り組んでいます（図 3）。MoO3 をメチルアミン出しました。現在、この [H2P2W12O48]12- を別のリンカーで結合に溶解させてできる（CH3NH3）2[MoO4] を単離した後、固体状する研究を行っています。

態で加熱すると脱水縮合が進行し、ポリオキソモリブデートのSugiarto 君は、Cp*Ir 錯体と [WO4]2- が反応すると Cp*Ir 基（CH3NH3）8[Mo10O34] と大き
分子サイズ（CH3NH3）
6[Mo7O24]、

が複数個結合した新しいポリオキソタングステートが生成する

くなっていき最後は MoO3 に戻ることを博士研究員の Ndaru 君[4]。現在、この分ということも見出しています（図３、真ん中）

[2]
（上））
。メチルアミンといった沸点の低が見出しました（図 3

子中にさらに他の遷移金属を導入する研究およびこの分子を他い塩基で MoO3 を溶かすと加水分解により（CH3NH3）2[MoO4]の遷移金属をリンカーとして連結する研究を進めています。

が生成します。加熱するとメチルアミンと水が脱離することにポリオキソメタレート分子の中に様々な異なる複数の金属をよって脱水縮合を起こしポリオキソモリブデートが生成するル

導入していく研究も進めています。湊助教は、ポリオキソメタートを明らかにすることができました。現在、この方法を応用

レート中に鉄、マンガンさらに希土類イオンを順序よく導入す

して 1 次元の酸化モリブデンを合成する方法への展開を行って[5]。
る方法を開発しています（図 3、下）います。また、この時に生成する（CH3NH3）6[Mo7O24] がコロ

これ以外にも様々な研究に取り組んでいます。良い研究成果

ナウイルスの電子顕微鏡観察用ネガティブ染色剤として有効でを領域会議で発表できるように研究に取り組んでいきます。まあることも見出しています（図 4）。

た、できるだけ多くの方と共同研究を行いたいと考えています。
是非共同研究して下さい。
海外との研究交流
私の研究室では海外の研究室との交流事業にも力を入れています。修士課程の学生もやる気のある学生は海外での研究留学に送り出しています。
昨年は、10 月から 12月までの約 3 か月間、

図4

（CH3NH3）6[Mo7O24]をネガティブ染色剤に用いたコロナウイルスの電子顕微鏡写真

ま た、2 つ の リ ン と 12 個 の タ ン グ ス テ ン か ら 構 成 さ れ る[H2P2W12O48]12- という分子は 1977 年にその合成法が報告されて以降、分子内に W 以外の複数の金属を導入できるポリオ
キソメタレートとして注目を集めている化合物です。この分子は分光法により構造解析や他の金属を導入した後の分析が報告されていましたが、この [H2P2W12O48]12- 自身の単結晶Ｘ線構造解析による構造解析は報告されていませんでした。特任

修士 1 年の学生をド
イ ツ の Constructor

University Bremenに派遣して超セラミックス研究をしてもら い ま し た（ 図 5）。
行く前は不安そうでし た が、 た く ま し く
なって帰ってきました。

助 教 の Sugiarto 君 は こ の [H2P2W12O48]12- 分 子 の 単 結 晶 の 作成に成功し、Ｘ線構造解析により 1977 年以降不明であったそ
図5

[1] H
 . E. Ooyama, M. Sadakane, Chapter 3. Polyoxometalate Unit
Assembly for Crystal Catalysts, in Crystalline Metal Oxide Catalysts,
ed. W. Ueda, 2022, Springer Nature Singapore Pte. Ltd.
[2] N. C. Sukumana, Sugiarto, J. Shinogi, T. Kojima, A. Yamamoto, A.
Higashiura, T. Sakaguchi, M. Sadakane, Chem. Lett. 2023, 52, 167.

Constructor University Bremenでの研究留学[3] S ugiarto, M. Sadakane, Chem. Eur. J. 2023, e202301051.
[4] Sugiarto, J. Shinogi, M. Sadakane, Inorg. Chem. 2023, 62, 6759.
[5] T . Minato, M. Sadakane, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202309469.

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研究紹介
透過電子顕微鏡による微細構造評価
計画研究 B01 物質・材料研究機構 木本浩司

B01 構造評価班のメンバーとして、透過電子顕微鏡法を用い我々が使っている装置（2 台）を図 2 に示す。装置は室温変動た微細構造の研究を担当している。今後の共同研究のきっかけ

や騒音対策のため箱に入っており、観察は別室から行う。結晶となることを目的に、本稿では最近の透過電子顕微鏡でどのよ

構造観察の空間分解能は、走査透過電子顕微鏡法（STEM）にうなことができるのか紹介したい。

よる環状暗視野（ADF）像観察で 70 pm であり原子列を直接観

透過電子顕微鏡は電子を使って、微細構造を直接観察する結察でき、化学結合状態観察では 0.02~0.9 eV で電子エネルギー

像法と、結晶構造解析する回折法、元素分析や化学結合状態を損失分光法（EELS）で、化学結合状態やバンドギャップの計測行う [1]（図 1）。一台の装置でそれらを行うことができ、組み合ができる [2]。EELS では放射光の XANES 等と同様の計測ができ

わせて解析ができる。

ると思っていただいてよい。
図 2 に有るように共同研究者と一緒に実験することで結果の解釈だけでなく、その場で追加実験や方針の修正ができるので有意義である。透過電子顕微鏡法のさまざまな手法を組み合わせて、当初の予定に無い計測をその場で行うこともある。
超セラミックス材料では、内部に含まれる分子様の構造が電子照射に弱いため、観察中に試料損傷を起こすことが多い。高速に STEM 画像を撮影しつつ試料が壊れるまでのデータを時系列で取得することで、SN を向上させた画像を解析している。ADF
像に加え、環状明視野像を組み合わせることで、軽元素の配列を直接観察することもできる（図 3）。

図1

透過電子顕微鏡で解析できる手法の例

図3

EuVO2/SrTiO3の界面の結晶構造観察 [3]

先日、領域会議で「具体的に観察試料の作製方法などアドバ
イスしてもらえるのでしょうか」と質問を受けた。非常に重要な点で、試料調整方法から共同で研究する必要がある。例えば、微粒子試料であれば溶媒に分散して TEM 観察用の炭素膜上にのせ観察することができるが、どの溶媒が適当なのかは、我々が材料研究者の教えを乞うところである。材料物性、例えば湿度に弱いのか（グローブバックで試料を搬送することも可）、耐熱
図28

電子顕微鏡の外観写真。班間留学制度を活用してきていただいた共同研究者と一緒に。

超セラミックスの新機能創出

性があるか（観察前に脱ガスのために昇温する場合があるため）、
磁化するか（電子顕微鏡用レンズでは数テスラかかるため）など、

材料研究者に確認したいことは多岐にわたる。是非こちらこそ度を選別してクラスタリングし、析出した結晶の結晶構造や平材料研究者からアドバイスをいただきたい。

均粒径を統計的に求められる。一般的な scikit-learn などの機械観察結果は通常の画像データとして保存できるが、いわゆる生学習ツールでは回転した回折図形の類似性を判断できないため、データもこれまで共同研究者に提供してきた。電子顕微鏡の分野

我々独自のコードを開発している。既報 [7] では金属ガラスの結では Gatan 社の DigitalMicrograph が普及しており（Windows

果を示したが、酸化物や有機材料など他材料にも適用できる。

のみ Web サイトからダウンロード可能[4]）である。簡単な使い

不均一な材料を開発している方は相談いただきたい。

方は、我々のグループのホームページに紹介している [5]。Mac/

Linux ユーザーには DigitalMicrograph のデータ形式（*.dm3,*.dm4）を直接読むことができる Fiji を勧めている [6]。

様々な材料研究者と研究をさせていただいているが、予想していなかった微細構造が見られる時が研究の醍醐味である。例

すでに確立された顕微鏡手法だけではなく、計測手法の改良

えば基板からの応力でアニオン欠陥構造が変わる材料は、当初も行っている。その一部を紹介する。最近の STEM ではプロー

バルク材料で予想されていた 5 倍周期では無く 7 倍周期だったブを走査しながら電子回折を高速取得する 4D-STEM が普及し[8]つつある。例えばアモルファス材料中にナノメーターオーダー

論文ではあたかも「その着想から研究開発に成功」し「新しいで結晶化した領域を検出できる。多くの（例えば 3000）電子回概念の提案」として発表される現場に遭遇している。それがイ折から、教師無し機械学習の次元圧縮により、析出した結晶にノベーションをもたらす一つの方法だと考えている。

。これまでの研究でも、予想外に見出した物質・構造・現象が、よる回折図形を抽出できる（図 4）。さらに電子回折図形の類似

図4

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

4D-STEM と機械学習による局所構造解析。

 本浩司他、物質・材料研究のための透過電子顕微鏡、講談社、2020.
木例えば T. Asano et al., Appl. Phys. Exp. 15 (2022) 076501.
M. Namba et al. JACS 145 (2023) 21807.
h ttps://www.gatan.com/products/tem-analysis/digitalmicrographsoftware

[5]
[6]
[7]
[8]

https://www.nims.go.jp/AEMG/DMindex.html
https://imagej.net/software/fiji/
K. Kimoto et al. Sci. Rep. 24 (2024) 2901.
T. Yamamoto, et al. Nat. Comm. 11 (2020) 5923.

News Letter Vol.3

9

研究紹介
遺伝的アルゴリズムを応用し新しい結晶構造による特異物性を予見する [1]計画研究 B02 北陸先端科学技術大学院大学・情報科学系 前園

涼、市場

友宏、本郷

研太、宋

鵬

超伝導転移温度は、物質中のイオン振動の周波数（フォノンに対し再度、優生選択と交差 / 突然変異を繰り返し、最後まで優振動数）で支配される。この振動数は、物質の剛性（原子間結生要素として残るものを「予見された結晶構造」として採用する。

合の強さ）K とイオン質量 M の比（K/M）にスケールする。質これら予見結晶構造に対してフォノン計算を行い、虚モード出量の観点では、したがって、最軽量元素の水素で構成される結現がなく構造が動的安定に存在出来ることを検証する。ついで、[2]晶体が有利となる 。この見立てから、高圧を印加して金属化さアレン・ダインス公式で超伝導転移温度を見積もると、しばしせた水素化物で高い転移温度をもつ超伝導体を実現させる可能ば高い転移温度が予見され、これが「新たにシミュレーション性が模索されてきた。

予見された高温超伝導水素化物」として報告される。

BCS 超伝導機構を前提とすれば、その転移温度はフォノン周

以上は「組成が与えられれば ...」という前提以降の探索手順

波数にかかる情報を入力としてアレン・ダインス公式で見積もであるが、肝心の「高い転移温度が得られそうな組成をどう予る事ができる [3]。結晶構造を与えれば、その対称性から基準振測するか」をまだ述べていない。これについては「1/ 有能な二動モードが決まる。基準モードに沿った変位で歪みを与えた時、元化合物の組合せに基づく凸包解析で見つける」、「2/ 機械学習

系に生じるエネルギー上昇を第一原理計算で評価することがでで見つける」の 2 つの方策で進めている。「1/ 有能な二元化合物

きる。微小歪に対し 2 次関数で上昇する変化分（調和項）をフの ...」では、三元相図を用いて「高い転移温度が得られそうなィッティングして得られる曲率の平方根がフォノン周波数に相組成」を決め打ちする。三元相図に引いた直線に沿って組成を当する。このようなフォノン周波数算定（フォノン計算）は現変化させ [図1（a）]、エネルギー値を算定し凸包解析を行うこと[4]

代では十分高速に実行することができる 。調和項の係数が負のにより相分離への安定性を評価することができる：2 つの母体系

場合、歪みを与えるとエネルギーが下がる状況に相当するから、（a）の例
をある比率 x で混ぜ合わせて化合物を構成する場合 [図1

元々に仮定した結晶構造が安定に存在できないことを意味する（では（MgH2）x ScH）（1-x）]、化合物が相分離せずに安定に存在で（この場合フォノン周波数は虚数となるため「虚モードの出現」

きるかをエネルギー的に予見する方法が凸包解析である。組成と呼ぶ）。このようにしてフォノン計算で結晶格子の動的な構造

比率 x を横軸に化合物のエネルギーをプロットする時、組成 x1、安定性を予見することができる。動的不安定性が予見された場合

x2 でのプロット点を結んだ直線は「組成 x1 と組成 x2 の物質が、には、虚モードを与える基準振動方向に沿って構造を緩和させ

中間点 xm（ x1 < xm < x2）に相当する割合で単に混ざった場合安定化を図ることで系に出現しうる超格子構造を見積もることのエネルギー」に相当する（化合物を形成するのではなく相分[5]もできる 。フォノン計算で算定されたフォノン周波数をアレン・離して混合した状態）。したがって、xm の組成でエネルギー値が、ダインス公式に引き渡して超伝導転移温度を予見するプログラ

この直線よりも上側に評価された場合、「xm の化合物を構成す

ム実装は大方の第一原理計算パッケージ上に整備されている。

るよりも、混合物に分離した方がエネルギー的に安定」だと予

二元化合物を超えて三元化合物にまで探索を拡げれば、高い転見されたことになる。すなわち、xm の化合物が安定に存在する

移温度を手にするチャンスは更に増し、実際、そうした物質も二、ためには、そのエネルギー値は「組成比率 x を横軸としたプロ[6]

三見つかってはいる 。多元化合物では、しかしながら組成や構ット」において「下側に凸に張り出している」ことが必要条件

造の組合せにかかる「場合の数」は爆発的に増大し探索は一筋となる。このようなプロットによる安定性チェックは凸包解析

縄では行かない。我々はこうした三元水素化物高温超伝導体の（と 呼 ば れ る。図1（b）に Mg-Y-H 三 元 系、（YMgH2）x H2）（1-x） を

[7]

探索に以下のような成功例を収めている ：所与の組成に対し対象とした凸包解析を図示した。YMgH3 に相当する xm = 0.33て実現可能な結晶構造を遺伝的アルゴリズムで探索するツールの近辺に青色の縦線が描かれているが、同一の組成に対してもが利用可能となっている [8,9]。このアルゴリズムでは試行的に生エネルギー値の異なる幾つかの結晶構造が存在するため、呼応成した複数の結晶構造に対してエンタルピーを算定し、これをして青線に沿って 5 つのプロット点が描かれている。最低エネ

評価関数として優生選択を行う。優生選択された複数の結晶構

ルギーを与えるプロット点は、両側の組成（上記でいうところ造に対し「二つの構造から部分構造を取り出し組み合わせる（交の x1;YMgH2 と x2; YMgH4）を結ぶ直線よりも下側に凸に張り差）」、「単位胞内の原子位置を突然変異させる」といった遺伝的出していることが確認され、この組成で安定に化合物が形成さ進化を施して次の「世代」の結晶構造を複数生成する。これられることを支持している。

10

超セラミックスの新機能創出

「三元相図上のどこに直線を引くか」には無限の選択があるがら削除して、記述子数を最終的に 80 種程度までに削減した。こ「有能な物性（今の例では高い転移温度）を実現している二元化のようにして構築された回帰モデルに基づく予測値を評価関数[07]。依然、多大な可能性がに据えれば、「評価関数値の高い定義域領域（所望特性を実現す残されるが、以下の指針で候補を絞り込む：凸包解析の縦軸はる組成に呼応）」を効率的に探索するアルゴリズムが、群知能探

エンタルピーなので PV 項を含んで変化する。組成探索ライン上

索 [12,13]、遺伝的探索 [08,09] といった手法によって原則的には可能で大きく構造が変化する可能性をはらむ場合、PV 項が大きく変である [14]。

合物」同士を結んだ直線を採用する

動し「包絡線の滑らかな振る舞いを前提とした凸包解析」が困

ここに紹介した構造探査研究は、実験分野からシミュレーシ

難になる。そこで探索ラインの 2 つの端点にある二元化合物がョンに転身した当時の学生（最終著者）が主導した成果で、本互いに同じ結晶構造を持つペアになるような探索ラインを採用

稿で紹介した水素化物のみならず、複合アニオン化合物を対象するという方策をとる。今回の問題の場合、置換にかかる元素とした実験グループとの協働でも成功例を収めつつある [15,16]。

は「水素化物中の希土類元素」でイオン半径は殆ど変わらない

本領域コミュニティでは、今やスパコン利用やサーバオペレー

事情もあり、両端物質の構造が同一であれば探索ラインに沿っションにも通暁した若手実験研究者も育成されてきている。当て PV 項に急激な変化はないと期待された。この方策によって幾該協働は第一原理解析の範囲を超え、データ科学と結びついた

つかの成功例を収めている

[07]

。

新たなフェーズを迎えている。

「2/ 機械学習を用いた探索」では現存既知の物
質群に亘って「化合物記述子 X と転移温度 Y のデータ対」を学習させ、データ回帰を構築して「高い転移温度を実現しそうな組成」を予測する[10]。化合物を特徴づける記述子 X は、通常、数十のパラメタで規定される多次元変数となる。
現代では、当該分野で進展しつつある記述子構
築の枠組みを援用して、これを実現することができる。具体的にはライブラリとして公開されている 300 種強の記述子 [11] をもとに適宜アレンジを加えた記述子を採用し、決定木回帰の手法を用いて高い予測精度（R > 0.8 程度）を達
2成するよう回帰関係を構築した。ジニ不純度で記述子の重要度を評価し、重要度の低いものか

図1(a) 有望な二元化合物の混合系に対する三元相図上に引いた直線に沿って組成を変化させ探索を行う。どこに直線を引くべきかについては本文を参照 [ 図版は Mg-Sc-H 三元系に関するもの ]。(b) 直線に沿った組成でエネルギー計算を行い、プロットの包絡線 の外側に張り出したエネルギーを与える組成を「熱力学的に安定な組成」と予見する ( 凸包解析 )。青色の縦線については本文を参照 [ 図版は Mg-Y-H 三元系に関するもの ]。

[1] 本
 稿は日本結晶学会誌 65 巻 2 号（2023）に掲載した「データサイエンスを活用した結晶構造の分類、識別、予測」前園涼、宋鵬、中野晃佑、市場友宏、本郷研太からの抜粋・加筆です。
[2] N.W. Ashcroft: Phys. Rev. Lett. 21, 1748 (1968).
[3] 有田亮太郎 : 高圧下水素化物の室温超伝導 , 共立出版 (2022).
[4] 前 園涼・市場友宏 : 動かして理解する第一原理電子状態計算 , 森北出版
(2020).
[5] K. Nakano et al.: Sci. Rep. 6, 29661 (2016).
[6] D.V. Semenok et al.: Mater. Today 48, 18 (2021).
[7] P. Song et al.: Chem. Mater. 33, 9501 (2021); P. Song et al.: Adv.
Theory Simul. 5, 2100364 (2022); P. Song et al.: Mater. Today Phys. 28,
100873 (2022); P. Song et al.: J. Phys. Chem. C 126, 2747 (2022); K.S.
Qin, P. Song et al., J. Phys. Chem. C 127, 21242 (2023); P. Song et al.,in press , J. Phys. Chem. C.

[8] C.W. Glass et al.: Comput. Phys. Commun. 175, 713 (2006).
[9] XtalOpt: http://xtalopt.github.io (URL confirmed on 2023.02).
[10] P. Song et al.: http://arxiv.org/abs/2103.00193.
[11] H. Yamada et al.: ACS Cent. Sci. 5, 1717 (2019).
[12] Y. Wang et al.: Comput. Phys. Commun. 183, 2063 (2012).
[13] T. Ichibha et al.: Phys. Rev. B 104, 214111 (2021).
[14] R. Maezono: Ab initio Calculation Tutorial: For Materials Analysis,
Informatics and Design, Springer Nature (2023/5/17), ISBN-13: 9789819909186.
[15] P. Song et al.: Comput. Mater. Sci. 226, 112202 (2023).
[16] D. Kato, P. Song, H. Taguro, C. Tassel, H. Ubukata, K. Miyazaki, T.
Abe, K. Nakano, T. Ichibha, K. Hongo, R. Maezono, H. Kageyama,
Angew. Chem. Int. Ed. 62, e202301416:1-7 (2023)

News Letter Vol.3

11

研究紹介
配位高分子結晶の融解の理解に向けて計画研究 C01 京都大学大学院理学研究科 堀毛配位高分子（Coordination Polymer）は金属イオンと架橋性
1）

悟史、西口

大智

を形成する。剪断ひずみを用いた動的粘弾性測定により、この配位子から組みあがる結晶性化合物である 。架橋性配位子アニ

液体が共有結合性の有機高分子と同様の温度−時間換算則など（CN）2−）などのシオンとして、例えば CN −やジシアナミド（Nの力学特性を示すことが示されている（図 1C）。固体 NMR や

アノ系やオキソアニオンからなる配位高分子も多く知られてお放射光 X 線吸収・全散乱を用いた解析により、融点以上においり、分子性ユニットが内在するセラミックス：超セラミックスても配位結合の大部分は保持され、結晶で示す一次元鎖状構造との関連性は強い。ほとんどの配位高分子結晶は、加熱するとを反映した液体構造をとっていると考えられる。この液体構造

融解する前に不可逆的に分解するが、一部の結晶は融解し、安はマクロな物性にも影響を与える。液体を引き伸ばしながら冷2）定な液体状態を形成する 。融液の冷却によりガラス状態をとる

却することにより、樹脂のように柔軟な繊維が形成される。結ことも知られ、結晶、ガラス、液体の状態間の転移現象が、基礎・晶と非晶質のドメインが混在した、いわば高分子でいう半結晶

応用の両面から注目されている。

の状態になっていると考えられる。

これまでの研究で、配位高分子液体の多くは配位結合によるも う 一 つ の 例 と し て、Ag（
2 4,4 ′-biphenyldicarbonitrile）

ネットワーク構造を持つことが明らかとなっている。例えば三（OTf）
C で結晶融解を
2 は図 2A に示す層状構造を持ち、282 °（imidazolate）2 は 593 °次元構造を持つ Zn
C で結晶融解を示す

示す 7）。融点における液体の粘度は 98 mPa·s と低く、冷却に（図 1A）。実験と計算の両面から、液体状態において動的な四面

より 242 °C 付近で速やかに再結晶化する。結晶化挙動は温度

3）

体ネットワーク構造を形成していることが分かっている 。ネッ

依存性を示し（図 2B）、この速度論は、金属酸化物や有機高分

トワーク性の液体は様々な物質で見られる。SiO2 の融液は強い子に広範に適用される Johnston–Mahl–Avrami–Kolmogorov

四面体結合により、温度を変えても液体構造があまり変化しな（JMAK）の式により定式化できる。この式の解釈に従うと、均い「強い」液体である 4）。また水（H2O）は分子間の水素結合に一な液相から散発的に結晶核が生成し、一次元方向に結晶が成より特徴づけられるネットワーク性の液体である 5）。H2O は大（OTf）長する。これは、Ag（-biphenyldicarbonitrile）
2 4,4′
2 の構

きな比熱、結晶化に伴う体積膨張、0 〜 4 °C の温度域における成素子の相互作用が弱く、液体状態において配位結合が速やか

負の熱膨張など、水素結合ネットワークに起因する興味深い挙に組み変わる短命なネットワーク構造を反映しているためと考動を示す。配位高分子を形作る配位結合のエネルギーは一般に、えられる。

Van der Waals 力や水素結合より大きく、共有結合より小さい。

そもそも、配位高分子結晶の融解を司る支配因子もほぼわか

配位結合の多彩な結合エネルギーや指向性により、従来の物質っていない。図 3 に示す Cu2+ からなる配位高分子では、ピリジ系にはないネットワーク液体としての振る舞いが期待できる。

ン系の中性配位子やアニオンを変えた 4 種類の同型の一次元構

Cu（2-isopropylimidazolate）は結晶において一次元鎖状構造

造を得ることができる。この中で A と B の組み合わせは融点をを有する（図 1B）6）。この化合物は 143 °C で結晶融解し、液体観測するが、C と D は分解してしまう。A と B の融点の差は 25

図1

12

3）
（A）Zn
（imidazolate）（B）Cu（2-isopropylimidazolate）の結晶構造 6）。
2 の結晶構造 。
（2-isopropylimidazolate）。
（C）メルト–クエンチおよび引き伸ばしにより調製した繊維状のCu

超セラミックスの新機能創出°C であるが、DSC 測定や DFT 計算等から結晶−液体間の ΔH、

以上のように、様々な配位高分子や超セラミックス化合物を

Δ S を考察すると、エンタルピー項に基づく融解現象の説明は難広く題材とし、その相転移現象を丁寧に観察してゆくことで、

しく、エントロピー項がより融解に影響を与えている知見を得

液体という乱雑な構造中に存在する秩序の理解の一助となるこている。すなわち ΔS を大きくするためには、密にパッキングとが期待される。セラミックス中における分子ユニットがもた

された結晶構造でありながら（結晶エントロピー低）、構成素子

らす配位結合や分子間力は本質的に動的なものであり、ネットの配座・配置エントロピーが特に液体状態で十分高くなる組み

ワーク性液体の構造の議論は常に時間スケールを念頭において合わせが望まれる。超セラミックスは分子性ユニットが内在し行われなければならない。一方で物質の相転移や各相の構造情

たセラミックスを広く指すが、それらの相転移現象の発現にお報は材料設計や活用において必須であり、包括的な理解に向けいて分子性ユニットが担う役割は熱力学的視点から見ても大きて知見を積み重ねてゆくことが望まれる。

い。

図2

図3

7）
（A）Ag（（OTf）（B）235℃、240℃、245℃、250℃における相対結晶-biphenyldicarbonitrile）
2 4,4′
2 の結晶構造 。
化度の時間変化。写真:ガラス基板上で溶融状態から冷却することで成長させた棒状結晶の偏光顕微鏡観察。

一次元結晶構造を持つ Cu（bis（trifluoromethanesuflonyl）imide）（（4-pyridyl）propane）2 の結晶構造、およびその類縁体の融解挙動。
2 di[1] S. Horike, S. Kitagawa, Nat. Mater. 21 (2022) 983.
[2] N. Ma, S. Horike, Chem. Rev. 122, (2022) 4163．
[3] R. Gaillac, P. Pullumbi, K. A. Beyer, K. W. Chapman, D. A. Keen, T. D.
Bennett, F.-X. Coudert, Nat. Mater. 16 (2018) 1149.
[4] C. A. Angell, Science 267 (1995) 1924.
[5] F. H. Stillinger, Science 209 (1980) 451．

[6] T. Watcharatpong, T. Pila, T. Maihom, T. Ogawa, T. Kurihara, K. Ohara,
T. Inoue, H. Tabe, Y.-S. Wei, K. Kongpatpanich, S. Horike, Chem. Sci. 13(2022) 11422．
[7] C. Das, T. Nishiguchi, Z. Fan, S. Horike, Nano Lett. 22 (2022) 9372．

News Letter Vol.3

13

研究紹介
超セラミックス（内圏型・外圏型）の電気化学デバイス（蓄電池、水電解）への展開
計画研究C02 奈良女子大学 研究院工学系、京都大学大学院 人間・環境学研究科 山本 健太郎、
桑原 彰秀、前田 和彦、内本 喜晴
本研究グループでは、電気化学的酸化反応により得られる内圏型・外圏型超セラミックス材料を用いた蓄電池、水電解などの電気化学デバイスの開発を行っている。本稿では内圏型超セラミックス材料として、電気化学的酸化反応時に固体内酸素分子結合を形成するフッ化物イオン（F–）インターカレーション正
極材料の研究について報告する。
持続可能なエネルギー社会の実現に向けて、効率的なエネル
ギー貯蔵システムの開発が進められている。リチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度、高出力密度、長期耐久性などの理由から、広く普及している。しかし、電気自動車の長距離化や系統蓄電へのニーズが高まっており、リチウムに頼らない高エネルギー密度の二次電池開発が求められている。この要求を満たすために、リチウムイオンとは異なるキャリアイオンを用いた二次電池が提案されている。現行のリチウムイオン二次電池を凌駕するエネルギー密度の二次電池を開発するためには、正極および負極に多電子反応を利用することが考えられるが、マグネシウムイオン（Mg2+）やアルミニウムイオン（Al3+）などの多価イオンは固体内での拡散が遅いことなど速度論的に不利な要素が多い。しかし，1 価のアニオンである F– をキャリアとして用いる場合，F– はイオン半径が小さく（1.33 Å）、酸化物イオン（O2–）のイオン半径（1.40 Å）とほぼ同じであるにもかかわらず 1 価であるため固体中の高速なイオン伝導が可能である。
このような特徴から F– をキャリアとして用いる全固体フッ化物
イオン二次電池は理論的には高エネルギー密度、高出力が見込
める二次電池として注目を集めている [1]。従来、正極材料として
金属／金属フッ化物が開発されてきたが、これらの正極材料は充放電時、つまりフッ化／脱フッ化時におけるイオン・電子伝導度の急激な低下や大きな体積変化のため、サイクル特性や出力特性が乏しくなるという課題が存在する。そのため、電極材
料のサイクル特性や出力特性の課題解決に向けて、リチウムイ

図1La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 の電気化学特性。
a. La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 正極とリチウムイオン二次電池正極の重量容量と体積容量の比較 , b. サイクル特性 , c. 異なる電流密度での放電曲線。

14

超セラミックスの新機能創出

オン二次電池で適用されている電極材料と同様に、トポタクテ
ィックな F– のインターカレーション反応を利用する正極材料が開発されつつある [2, 3]。これらの材料は金属 / 金属フッ化物と比較して、サイクル特性や出力特性が劇的に向上するものの、利用な可能な容量が小さくなるという問題点があった。
この問題を解決するためには、インターカレーション反応を利用する正極材料において、遷移金属カチオンだけではなく、酸化物アニオンによる電荷補償を利用する必要がある。酸化物イオンの電荷補償を利用する試みはリチウムイオン二次電池正極においてなされており、我々はリチウムイオン挿入によってもたらされる電子が酸素サイトを占有すること、さらにマンガン（Mn）3d 電子と O 2p 電子との間でクーロン反発が起こり、Mn
3d 軌道が局在化し、Mn 3d 軌道と O 2p 軌道との結合が弱まり
O 2p 軌道が孤立した状態になることを明らかにしている [4]。このコンセプトをフッ化物イオン挿入に適用し、究極の状態にまで O 2p 軌道に正孔を導入することが出来れば、本「超セラミックス」領域で目指しているイオン性固体内部に酸素分子ユニットが形成されることになる。
正 極 材 料 と し て、Ruddlesden-Popper 型 ペ ロ ブ ス カ イ ト
構 造 を 有 す る La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 酸 フ ッ 化 物 に 着 目 し た。

図2

F– 挿入脱離時における La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 の結晶構造変化。
a. X 線回折パターン , b. STEM-EELS マッピング像。

La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 は La1.2Sr1.8Mn2O7 に 対 し て 化 学 的 に フ ッ化することで得られ、その際 F– は構造中の岩塩層に挿入されることが知られている [5]。この酸フッ化物に対して、電気化学的な F– の挿入を行ったところ結晶構造から予想される F– 量（2F–分）よりも遥かに多くの F– 量（4F– 分）を可逆的に挿入可能であり、既存のリチウムイオン二次電池正極材料を超える 200
mAh g-1 という高い可逆容量を示すことを見出した（図 1a）。また、同材料はサイクル特性と出力特性にも優れていた（図 1b,c）。La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 の F– 挿入脱離反応機構を明らかにするために、反応時における結晶構造変化、電子構造変化の分析を行なった。X 線回折測定により La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 は F– 挿入脱離に伴って、可逆的に結晶構造変化をすることがわかった（図2a）。また走査型電子顕微鏡 - 電子エネルギー損失分光（STEMEELS）測定により F– が 2F– 分挿入されている状態では、F– は構造中の岩塩層内に存在しているのに対し、電気化学的に過剰に F– を挿入した際には、F– は岩塩層内だけではなく、ペロブ
スカイト層内にも存在していることがわかった（図 2b）。その後、電気化学的に F– を脱離すると、岩塩層とペロブスカイト層の両層内から F– が脱離していることがわかった。X 線吸収分光
測定により、F– が 2F– 分挿入される際には Mn が電荷補償を担っているのに対し、電気化学的に過剰に F– を挿入した際には、酸化物イオン（O2–）が電荷補償を担っていることがわかった。
La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 に電気化学的に過剰に F– が挿入された状態の酸素の電子状態をより詳細に調べるために、酸素 K 吸収端での共鳴非弾性 X 線散乱を行った。過剰に F– が挿入された状態では、初期状態には見られない約 1591 cm–1 の波数を有する振動が観測され、F– 脱離後では再び観測されなくなった（図 3）。観測された振動の波数は近年、リチウムイオンおよびナトリウムイ
オン二次電池正極内で観測されている酸素分子の振動の波数（約図31600 cm–1）とよく一致していた [6, 7]。この結果は過剰な F– の挿入・脱離に伴い、La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 の構造内で酸素分子結合が可逆的に形成していることを示唆している。以上の結果を踏まえ、La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 の F– 挿入脱離反応機構を図 4 に示した
ようにまとめた。F– が挿入されていない状態（La1.2Sr1.8Mn2O7-δ）
から 2F– 分の挿入過程においては、電荷補償は Mn によって行
われ、F– は岩塩層内に挿入される。その後の過剰な F– の挿入過程では、O2– が酸素分子結合を形成することによって電荷補償が行われ、それと同時に構造内に新たに形成されるアニオンサイ
トに F– が挿入される。この酸素分子結合の形成を伴う新規なイ
ンターカレーション反応によって La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 は優れた
電気化学特性を示す。
本研究では、Ruddlesden-Popper 型ペロブスカイト構造を有する La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 酸フッ化物が構造内で酸素分子結合を形成することで、過剰な F– の挿入脱離が可能となり、その結果、リチウムイオン二次電池正極を含めて現在知られているインターカレーション材料の中で最大の体積容量を示すものの一つを開発できた。[8] この結果は、これまでの主に遷移金属のレドック
スとわずかな酸素 2p 軌道の寄与に限られていたインターカレー
ション反応の限界を「超セラミックス」によって突破したものであると言える。ペロブスカイト類縁構造は元素の選択性と構造が豊富であることから、構造内の酸素分子ユニットの形成を利用した過剰な F– の挿入・脱離反応を制御することによって、さらに高容量を示すインターカレーション材料が次々と実現しつ
つあり、それを用いた高エネルギー密度の全固体フッ化物二次電池の実現が期待される。本研究は前田和彦、陰山洋、桑原彰秀、およびトヨタ自動車株式会社 三木 秀教、射場 英紀、東京大学 物性研究所 原田慈久（敬称略）各氏との共同で行ったも
のである。

図4

F– 挿入前後における La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 の O-K 吸収端での共鳴非弾性X 線散乱測定。約 1600 cm–1 の振動波数が酸素分子結合の存在を示唆

La1.2Sr1.8Mn2O7-δF2 における F– 挿入脱離反応のモデル図

する。

[1]
[2]

[3]

[4]

M. A. Reddy, M. Fichtner, J. Mater. Chem. 21, 17059−17062 (2011).
Y. Wang, K. Yamamoto, Y. Tsujimoto, T. Matsunaga, D. Zhang, Z. Cao, K.
Nakanishi, T. Uchiyama, T. Watanabe, T. Takami, H. Miki, H. Iba, K. Maeda, H.
Kageyama, Y. Uchimoto, Chem. Mater. 34, 609−616 (2022).
Y. Wang, T. Takami, Z. Li, K. Yamamoto, T. Matsunaga, T. Uchiyama, T. Watanabe, H.
Miki, T. Inoue, H. Iba, U. Mizutani, H. Sato, K. Maeda, H. Kageyama, Y. Uchimoto,Chem. Mater. 34, 10631−10638 (2022).
H. Hafiz, K. Suzuki, B. Barbiellini, N. Tsuji, N. Yabuuchi, K. Yamamoto, Y. Orikasa, Y.
Uchimoto, Y. Sakurai, H. Sakurai, A. Bansil, V. Viswanathan, Nature, 594, 213 – 216(2021).

[5]
[6]
[7]

[8]

T. Sivakumar, J. B. Wiley, Mater. Res. Bull. 44, 74−77 (2009).
R. A. House, G. J. Rees, M. A. Pérez-Osorio, J.-J. Marie, E. Boivin, A. W. Robertson,
A. Nag, M. Garcia-Fernandez, K.-J. Zhou, P. G. Bruce, Nat. Energy 5, 777−785 (2020).
R. A. House, U. Maitra, M. A. Pérez-Osorio, J. G. Lozano, L. Jin, J. W. Somerville,
L. C. Duda, A. Nag, A. Walters, K.-J. Zhou, M. R. Roberts, P. G. Bruce, Nature 577,
502−508 (2020).
H. Miki, K. Yamamoto, H. Nakaki, T. Yoshinari, K. Nakanishi, S. Nakanishi, H. Iba,
J. Miyawaki, Y. Harada, A. Kuwabara, Y. Wang, T. Watanabe, T. Matsunaga, K.
Maeda, H. Kageyama, Y. Uchimoto, J. Am. Chem. Soc, 146, 3844–3853 (2024).

News Letter Vol.3

15

領域ニュース

ポリオキソメタレート勉強会
開催日：2023 年 7 月 14 日
会場：金沢大学 サテライト・プラザ

2023 年 6 月 15 日に金沢のサテライト・プラザにて、ポオン種についても情報を共有していただきました。A03 班

リオキソメタレート（POM）勉強会が開催されました。

楠本先生にはフレキシブルな分子性カチオン、A03 班 持田

POM は分子性の金属酸化物クラスターアニオンであり、先生にはイオン液体の構成要素となるカチオンに関するご

超セラミックスを開発する上で有望な物質群となります。

講演をいただきました。さらに POM をご専門とされる若勉強会の開催にあたり、領域内で分子性イオン種を取り扱っ

手研究者から最先端の POM 研究の展開について紹介してている先生に声をかけさせていただきました。全体で 24 名

いただきました。湊先生（A02 班 定金）には巨大多元素異が参加しました。POM の成り立ちについて合成・構造か

種金属 POM の逐次的な精密合成、岩野先生（C03 班 荻原）ら電気化学的な応用まで A02 班 定金先生にご講演いただきには、POM を基盤としたプロトン伝導体の開発についてました。POM の分子構造の制御に関して V 系 POM を中お話いただきました。近年 POM は様々な研究領域で用い

心に A03 班 菊川が紹介させていただきました。POM とカられるようになりましたが、基礎から応用まで正しい知識

チオン種との複合化を利用した機能性材料への応用についに基づいて理解することが重要であり、共同研究を目指して C03 班 荻原先生にご紹介いただきました。共同研究につた勉強会としては、最適の内容であったと感じました。今

なげることを目的に、各研究グループが提供可能な POM

回の勉強会の様子は領域内限定のオンデマンドで視聴できとその性質について情報を共有しました。また、POM（アるようになっており、領域内で POM ユーザーが増え共同ニオン）だけでなく、特異的な機能性を有する種々のカチ研究につながっていくことを期待します。

POM 勉強会の参加者集合写真

構造多様生を示す領域内に提供可能な POM の一例

文責：菊川 雄司（A03/ 金沢大学）

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超セラミックスの新機能創出

第 2 回 超セラミックス研究講演会
開催日：2023 年 8 月 7 日
会場：東北大学 青葉サイエンスホール

2023 年 8 月 7 日に東北大学青葉山キャンパスにおいて、その後の休憩をはさみ、後半のセッションでは下記の三学術変革領域研究 A「超セラミックス」の主催で第 2 回超講演を行っていただきました。

セラミックス研究講演会を開催いたしました。研究講演会

堀毛先生（C01 代表）：は一般への公開シンポジウムとして午後いっぱいの開催と「相転移を示す超セラミックスの合成と機能」

し、全体で約 80 名の参加者がありました。研究講演会では、

本橋先生（A01 代表）：

まず領域代表の前田先生（C02 代表）が開会挨拶と趣旨説「固体化学の未踏研究領域における新規材料探索」

明を行い、超セラミックスの概念と今後の研究の方向性を桑原先生（B02 代表）：

示されました。続いて、前半のセッションでは下記の三件「第一原理計算による超セラミックスへのアプローチ」の講演がありました。

今回の研究講演会では本領域の研究期間の初期というこ

鱒渕先生（A03 公募）：ともあり、主に合成班と機能班の先生方に各専門分野の紹「分子アニオンの改変反応で作製する新規カルボジイミド

介と目標を踏まえていただき、最新の研究成果についてご化合物」

紹介いただきました。また、解析班からも第一原理計算の作田先生（C03 公募）：

概要と超セラミックスの最新の適用例をご紹介いただき、「分子性ユニットに着目した全固体電池材料の研究」

参加者には今後の超セラミックス研究がどのように展開し前田先生（C02 代表）・岡崎先生（C02 研究協力者）：ていくか、班内・班間の共同研究がいかに有機的に機能し「分子を使って固体をているかが伝わる内容だったかと思います。

観る 」

文責：南部 雄亮（B01 分担 / 東北大学）

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17領域ニュース

第 4 回 領域会議
開催日：2023 年 8 月 7 日〜 8 月 9 日
会場：篝火の湯 緑水亭

2023 年 8 月 7 日〜 8 月 9 日の日程で、秋保温泉の緑水代から続く、講演者は次の講演の座長を務めるスタイルを亭において、学術変革領域研究 A「超セラミックス」の主踏襲することで、スムースな講演者の入れ替えにも繋がり

催で第 4 回領域会議を開催いたしました。参加者は全体でました。個人的には、発表の残り時間を示すタイマーを別

約 100 名でした。ちなみに秋保（あきう）温泉は仙台中心

スクリーンで投影することが、時間の厳守に繋がったと感部からも近いため宿泊や日帰り入浴に利用され、宮城の鳴じています。また、講演の合間の自由討論の時間を長めに子温泉、福島の飯坂温泉とともに奥州三名湯の 1 つとして設定することで、会場の壁面に貼った各研究者のポスター知られています。8 月 7 日の午後に開催した第 2 回超セラを見ながら議論を深めることができました。右下図に 8 月

ミックス研究講演会の終了後、バスに乗って秋保温泉の緑

8 日の午前中に撮影された集合写真を示します。8 月 9 日

水亭に移動し、夕食後に総合討論を行いました。明くる 8の全ての発表終了後に評価者の先生方に講評をいただき、

月 8 日は、まず領域代表の前田先生（C02 代表）によって領域会議の総括と今後の期待を寄せていただきました。領

趣旨説明が行われ、その後 8 月 9 日までの二日間にわたっ

域会議の終了後には東北大学青葉山新キャンパスで建設がて全ての領域内研究者による講演が行われました。発表と進む放射光施設 NanoTerasu の見学も企画され、建設中の質疑を合わせて 9 分、交代を 1 分以内に行うという慌ただ実験ホールを見学するという貴重な経験も行うことができしいスケジュールでしたが、各研究者の最新の研究成果がました。

報告され、活発な議論が行われました。
「複合アニオン」時

篝火の湯 緑水亭の玄関ホールの七夕飾
り。ちょうど 8 月 7 日～ 9 日の日程で
仙台七夕まつりが開催されていました。

全体集合写真。

文責：南部 雄亮（B01 分担 / 東北大学）

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超セラミックスの新機能創出

NanoTerasu 見学会
開催日：2023 年 8 月 7 日、8 月 9 日
会場：東北大学青葉山新キャンパス内 NanoTerasu

2023 年 8 月 7 日 及 び 8 月 9 日 に 東 北 大 学 青 葉 山

である BL14U から BL02U の順番で 10 本のビームライン

新キャンパス内にて建設中の次世代放射光施設であるについて見学・説明を行いました。私が本領域内で整備す

NanoTerasu の見学会が開催されました。仙台で行われる高エネルギー分解能共鳴非弾性 X 線散乱（RIXS）装置

る領域会議と合わせる形で、8 月 7 日午前中は若手スクー

は、BL07U のエンドステーション下流に設置される予定でルのイベントの 1 つとして見学会が行われました。8 月

すが、見学時にはまだ BL07U 下流には何もない状態であり、7 日 は 30 名、8 月 9 日 は 20 名 が 参 加 し ま し た。 こ の仮置き段階の RIXS 装置の前で今後の整備計画について説明

NanoTerasu は日本で初めての 3 GeV クラスの軟 X 線高輝を行いました。これまで放射光施設を使ったことない研究

度放射光施設であり、官民地域パートナーシップという新者・学生が感銘を受けていたのはもちろんですが、他施設しい枠組みの下で施設の整備・運営を推進しているものでを使ったことがあるユーザーにとってもまだ建設中の真新す。2018 年に光科学イノベーションセンターを代表機関としい施設は新鮮に映ったようです。1 時間弱の短い見学時間

し、宮城県、仙台市、東北大学、東北経済連合会の 5 者での中ではすべて詳しく説明することはできませんでしたが、構成する地域パートナーが選定され、国側の代表機関であ施設の運用開始前の貴重なタイミングでこの見学会を実施

る量子科学技術研究開発機構と連携して、2024 年 4 月運できて非常に良かったと思います。見学会に参加された方用開始に向けて整備を進めています。

からは、「新しい施設を見学することで実験意欲が湧きまし

最初に 2F 見学ホールで、世話人である私（B01 木内）た」「、馴染みがない軟 X 線に関して理解を深めたい」と感想・から NanoTerasu 全体の概要説明と NanoTerasu への期待意見をいただきました。今後、定期的に勉強会を開催してを述べました。その後、1F 実験ホールに降りて、建設途中

領域内での実際の成果につなげていきたいと思います。

NanoTerasu 内実験ホールでの集合写真
文責：木内 久雄（B01 分担 / 東京大学）

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領域ニュース

第 3 回 若手スクール
開催日：2023 年 8 月 7 日
会場：東北大学青葉山キャンパス

2023 年 8 月 7 日、東北大学青葉山キャンパスにて第 3共同研究の提案に関しても考えてもらったことで、学生同回若手スクールが開催されました。午前の NanoTerasu

士で活発な議論が行われたように思います。懇親会ではポの見学会は世話人である私（B01 木内）の案内のもと行

スター賞の授与式が行われ、第 2 回若手スクールでポスター

われ、午後の講演会・ポスター発表会は同じく世話人で賞をいただいた 5 名（西口大智氏（C01 代表 堀毛）、影山

ある藤井助教（B03 公募班）の司会のもと行われました。

こと葉氏（C01 代表 堀毛）、小関友香氏（A02 分担 高橋）、

NanoTerasu 見学会には 20 名をこえる学生が参加し、ポ安井伊吹氏（A02 分担 高橋）、長瀬雄太郎氏（C03 代表 野

スター発表会では 36 件のポスター発表が行われました。ま原））に加えて、今回の若手スクールでポスター賞をいただず、藤井助教から開会の挨拶をいただき、次に B01 班代

いた 5 名（馬越彩乃氏（A02 分担 定金）、山西瑛斗氏（A02

表 近畿大学 杉本教授に、「放射光回折システムの高機能化

分担 定金）、安井伊吹氏（A02 分担 高橋）、土岐雄人氏（A02と材料特性の可視化」という題目でご講演いただきました。

分担 高橋）、小関友香氏（A02 分担 高橋））、計 10 名に賞

杉本教授は、企業での装置開発から高輝度光科学研究セン状と副賞が送られ、本領域に向けた意気込みを一言ずついターで SPring-8 の最先端装置を整備された経験、そして、ただきました。いずれのポスターもレベルが高く、今後の最先端装置を使った動的な構造変化を可視化する科学の探領域の発展に期待が持てるものでした。

求、といった多岐にわたるお話しをいただき、一貫して世界一のもの・技術を作ることにこだわられて研究をされて今後も若手スクールに対するご支援をよろしくお願いいたします。

きたことを感じました。次に、ポスター発表が行われました。

第 3 回若手スクールの様子（杉本教授（B01代表））

ポスター賞受賞式

文責：木内 久雄（B01 分担 / 東京大学）

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超セラミックスの新機能創出

第 3 回 超セラミックス計算解析セミナー
開催日：2023 年 8 月 30 日 〜 9 月 1 日
会場：北陸先端科学技術大学院大学

2023 年 8 月 30 日から 9 月 1 日までの 3 日間、北陸先

日目は SiO2 の多形をサンプルとして一点計算、状態密度分

端科学技術大学院大学の前園先生（B02 班）の研究室にお布およびバンド構造の計算、計算条件のパラメーターに対いて、第 3 回超セラミックス計算解析セミナーが開催されする出力結果の収束性の確認作業、そして最終日の 3 日目

ました。このセミナーでは、第一原理計算の経験の無い実は密度汎関数計算における電子相関項の取り扱い方、スパ

験系の研究者に、基礎的な第一原理計算の実行と解析技術

コンへのリモートアクセス方法などについて実習を行いまを習得してもらうことを目的としており、ハンズオン形式

した。セミナー中は要所要所で、前園から密度汎関数理論

で第一原理計算の実習をしてもらいます。今回は京都大学・の背景についても講義が行われ、理論と実践が行える濃密陰山研（A01 班）から村山寛太郎君（D1）、
真海壮志君（M1）、

な 3 日間となりました。参加者の皆さんには今回の経験を

大阪公立大学高橋研（A02 班）の齋藤大君（B4）、九州大

研究室に持ち帰ってもらい、自身の研究テーマに関連した

学大谷研（A02 班）の岩井優大（D1）、全部で 4 名の学生

計算を引き続き実施してもらえたらと思います。本セミナーが参加しました。またオブザーバーとして、ファインセラ

は今後も、年に 2 回程度の頻度で開催する予定です。また、ミックスセンターの桑原彰秀先生（B02 班）が出席しまし

開催回数がある程度進んだ後は、アドバンスな内容でのセた。参加者は前園研究室で準備された自作 PC を使って、1ミナーの開催も検討したいと思いますので、奮ってご参加

日目は Linux 環境におけるコマンドラインでの作業（ファ下さい。

イル操作、テキストエディターによる編集など）の習得、2

文責：前園 涼（B02 分担 / 北陸先端科学技術大学院大学・情報）

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領域ニュース

SPring-8 研修会「超セラミックスにおける放射光先端計測の利活用法」
開催日：2023 年 11 月 21 日
会場：SPring-8

2023 年 11 月 21 日 に SPring-8 に お い て、SPring-8 研

今井奎太朗氏（C03 班）、関西学院大学田中研究室から秋吉

修会「超セラミックスにおける放射光先端計測の利活用

亮平先生・澤田智絵氏・北野奏葉氏（C03 班）及び関係す法」が開催されました。この研修会では超セラミックス

る分野の学生１名が出席し、計 17 名での開催となりましの研究分野の放射光活用による研究推進を目的として、測た。本研修会の基礎講習では「測定・解析手法の講義」の後、定・解析の基礎講習、成果事例の講演およびビームライン

金属有機構造体に関わる研究成果事例に関する講演及び電（BL04B2）での実習を行いました。今回は講師として登壇

池材料に関する研究成果事例に関する講演が行われました。

順に杉本邦久先生（B01 班）
・山田大貴（B03 班）・田部博

昼食の後は、ビームライン（BL04B2）での測定・解析手

康先生（C01 班 堀毛グループ）
・作田敦先生（C03 班）が、法の実習および SPring-8/SACLA の見学を行いました。実

参加者として神奈川大学本橋研究室から大石耕作氏・浅井

習では、新しい装置群の説明及び、それを使用したハイス

祐介氏（A01 班）、広島大学片桐研究室から樽谷直紀先生

ループット測定から解析までのデモンストレーションを実（A01 班）、九州大学大谷研究室から岩井優大氏（A02 班）、

施しました。解析班では今後も定期的に研修会を主催し最

大阪公立大学高橋研究室から深津亜里紗先生・安井伊吹氏

先端の分析手法を紹介する機会を設ける予定です。奮って（A02 班）、京都大学堀毛研究室から西口大智氏・影山ことご参加いただけますと幸いです。

葉氏（C01 班）、大阪公立大学無機化学研究グループからは

文責：山田大貴（B03 代表 / 高輝度光科学研究センター）・杉本邦久（B01 代表 / 近畿大学）

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超セラミックスの新機能創出

領域内留学報告 No.1：坂本研 – 杉本研
多孔性分子性共結晶の圧力下単結晶構造解析
東北大学 大学院理学研究科 化学専攻 修士 1 年 佐藤

暢洋

指導研究者 : 坂本 良太（東北大学 大学院理学研究科・教授）
受入研究者 : 杉本 邦久（近畿大学 大学院総合理工学研究科・教授）
留学期間 : 2023 年 10 月 09 日 〜 2023 年 10 月 10 日

2023 年 12 月 13 日 〜 2023 年 12 月 14 日
領域内留学の一環として、2023 年 10 月 9 日から 2 日間と 2023 年 12 月 13 日〜 2023 年 12 月 14 日の 2 日間杉本

材料では適応不可だった環境にも対応することができる可能性が示唆された。

研究室の方々と Spring-8 にて多孔性分子性共結晶の圧力下今回実験を行うにあたり、杉本教授に大変お世話になった。

における単結晶 X 線結晶構造解析を主とした実験を行った。

Spring-8 に行く前から入構に関わる手続きも教えていただ

短い期間ではあったが、様々なことを学ばせていただいたが、き、実験のセットアップについても詳しく教えていただいた。

特に印象に残ったことを紹介させていただきたいと思う。

データ解析を行うにあたっては杉本研究室の Goo Zi Lang

まず、実際に行った実験について紹介させていただく。今Dr. に大変お世話になった。Spring-8 で取得したデータの解回の Spring-8 での実験では、permanent pore を持つ分子

析方法を 1 から説明していただき、大変ありがたかった。

性共結晶の単結晶を Diamond Anvil Cell (DAC) にフッ素系

今回の領域内留学において、異なる研究室の方々と交流の不活性液体、ルビー粉末とともに閉じ込め、静水圧によっすることで自分にはなかったような視点からの考え方を得たて単結晶に圧力をかけた。その DAC にルビーの蛍光励起波

り、自分の研究分野とは異なる分野について深く知ることも長に対応する光を照射し、蛍光波長を測定することで内部のできた。また、ほかの研究室の雰囲気などを実際に体感する

圧力を測定した。この状態で単結晶 X 線結晶構造解析を行っことができたことは、今後の研究生活にとっても大きな財産た。その結果、空孔内の Activation を行ったサンプルと行っになると考えられる。さらに、新たなつながりが生まれたこていないサンプルで圧力に対する応答に有意な差が見られとで研究に行き詰まった際に多くの研究者からの意見を聞くた。さらに、どちらの状態についても構造の主構造が配位結ことができるようになった。最後にはなるが、このような素合である Metal-Organic-Frameworks よりも高い耐圧性を晴らしい機会を与えてくださった方々と今回領域内留学で関示した。今回の実験結果から多孔性分子性共結晶が以前のわってくださった方々にあらためて感謝したい。

(a) Activation を行った共結晶の圧力に対する体積の推移。 (b) Activation を行っていない共結晶の圧力に対する体積の推移。

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領域ニュース

領域内留学報告 No.2：片桐研 – 前田研
含浸担持法による助触媒作製と光触媒機能の評価に関する検討
広島大学 大学院先進理工系科学研究科 応用化学プログラム 特定准教授 樽谷直紀

指導研究者 : 片桐 清文（広島大学 大学院先進理工系科学研究科・教授）
受入研究者 : 前田 和彦（東京工業大学 大学院理学院化学系・教授）
留学期間 : 2023 年 6 月 29 日 〜 2023 年 7 月 1 日
領域内留学制度を利用して 2023 年 6 月 29 日から 7 月 1

光触媒材料の物性評価のひとつである、水中におけるフ日まで前田研究室を訪問し、助触媒担持の方法や光触媒材

ラットバンド電位測定についても検討した。今回の訪問で料の活性評価について検討した。助触媒の担持方法はいくつは粉末試料の評価にフォーカスし、電極への塗布方法や電かあるが、その中で含浸担持法を実際に行った。今回の実験

気化学測定（サイクリックボルタンメトリー、ボード線図、では TiO2 を担体として用意し、そこに含浸する溶液を添加

Mott-Schottky プロットなど）の条件について指導いただした。よく分散させた後に溶液を蒸発乾固させ（図 1）、乾いた。その他にも光電極の作製や複合光触媒の物性評価など

燥粉末を空気中で焼成することで酸化物助触媒を担持したについて議論した。訪問の最終日には講演会の時間を設けて

TiO2 を得た。これとは別に、貴金属助触媒をターゲットといただき、著者の最近の研究成果について活発に議論するこした水素還元担持法についてもご教授いただいた。さらに、とができた。以上のように、実験作業のみにとどまらずディ

Rh:SrTiO3 をモデル材料とした閉鎖循環系光触媒活性評価に

スカッションを通した相互理解や学生同士の交流など非常についても実際に作業した。専用のセルに粉末試料を入れ（図

実りの多い訪問となった。今回の留学を受け入れてくださっ2）、閉鎖循環系にセッティングして光を照射、生成ガスの分た前田和彦先生、岡崎めぐみ先生、実験指導やディスカッショ

析に至る一連の実験を経験した。これら助触媒の担持方法やンに積極的に参加してくださった前田研の学生の皆さま、そ

触媒評価の試験などについて、細部までは論文に記載がなくしてこの素晴らしい留学制度を備えている本領域に深く感謝

手探りで進めることも多い。そのような中で専門家に実際の申し上げます。

実験作業を指導いただけたことは非常に有益であった。

図 1 助触媒担持作業の様子

24

超セラミックスの新機能創出

図 2 光触媒粉体評価セルの準備領域内留学報告 No.3：東・山本研 – 鱒渕研
金属カルボジイミド化合物の合成
東京工業大学 大学院物質理工学院 材料系 修士 2 年

伊藤

龍寿・小菅

大輝

指導研究者 : 山本 隆文（東京工業大学 大学院物質理工学院・准教授）
受入研究者 : 鱒渕 友治（北海道大学 大学院工学研究院・准教授）
留学期間 : 2023 年 6 月 25 日 〜 2023 年 7 月 1 日
領域内留学として、2023 年 6 月 25 日から 7 日間、北海今回学んだ合成手法は、他の金属カルボジイミド化合物の

道大学の鱒渕研究室を訪問し、金属カルボジイミド化合物の合成にも応用可能であることから、留学で得た知識とノウハ

合成実験に取り組んだ。

ウをもとに有機 - 無機ハイブリッドペロブスカイトの構造制–

我々の研究室ではこれまで、分子性アニオン、特に SCN御を行い、超セラミックスの新物性開拓を行っていきたい。

を添加剤として用いて、有機 - 無機ハイブリッドペロブスカ

最後に、
ご多忙の中、
快く領域内留学を受け入れてくださっ

イトの構造やバンドギャップの制御を行ってきた。今回、新た鱒渕 友治 准教授と鱒渕研究室の学生の皆さん、そしてこ2–のような機会を提供してくださった方々に心より感謝申し上–げる。

たな分子性アニオンとしてカルボジイミドイオン NCN に2–注目した。NCN は 2 価の分子性アニオンであり、SCN とは極性の強さが異なるため、有機 - 無機ハイブリッドペロブ
スカイトへ導入することで、構造や物性の制御を実現できると考えられる。そこで、本領域内留学においては前駆体である金属カルボジイミド化合物 ZnNCN の合成方法の習得を目指した。
合成方法として、原料溶液を混合・撹拌させて、ろ過することで得られる溶液法と、アンモニア雰囲気下で焼成することで得られる窒化法の 2 つの方法について学び、実際に合成を行った。粉末 X 線回折測定を行った結果、どちらも単相の粉末試料を得ることができた。
実験に関しては、鱒渕先生と修士課程一年の長井さんに大変お世話になった。合成に関する詳細な手順や、抱いた疑問点について丁寧に教えて頂いた。カルボジイミドと、その異性体であるシアナミドの特性、溶液法と窒化法それぞれのメ
リット・デメリットなど NCN2– に関わる周辺知識についても教えていただき、非常に参考になった。

溶液法で得られた ZnNCN 粉末

News Letter Vol.3

25

領域ニュース

領域内留学実績一覧
2022年度 班内-班間留学実績№ 日時

1 2022/9/28-10/6
2 2022/10/2-10/6
3 2022/10/2-10/6
4 2022/10/2-10/6
5 2022/10/2-10/6
6 2022/10/3-10/4
7 2023/1/6
8 2023/1/19
9 2023/2/9
10 2023/3/21-22

氏名
西岡 駿太
鎌倉 吉伸
山本 壱成
相原 賢太
森 せいら
浅井 祐介
森 せいら
城間 裕太
森 せいら
森 せいら

行先G

グループ

出張先

所属班 PI
所属機関
行先G
大谷亮
九州大学
A02
C01
前田和彦
東京工業大学 B02
C02
田中大輔
関西学院大学 C02
C03
片桐清文
広島大学
A01
B01
前田和彦
東京工業大学 B02
C02
木内久雄
東京大学
B01
B01
岡崎 めぐみ
特任助教 C02
前田和彦
東京工業大学 C03
森 せいら
前田和彦
東京工業大学 B02
M2
C02
山瀬
拓
杉本邦久
近畿大学
M1
B01
A01
タッセル セドリック 京都大学
Zheng Chuyu
M3
A01
C02
河合 雄司
タッセル セドリック 京都大学
M2
A01
B01
原口 直哉
荻原直希
東京大学
D2
C03
B01
黒崎 大誠
荻原直希
東京大学
M2
C03
B01
松永 都夢
片桐清文
広島大学
M1
A01
A02
UGALINO Ralph John D3
木内久雄
東京大学
B01
B01
本郷 佐和
田中大輔
関西学院大学 C02
C02
C03
小菅 大輝
Ｍ2
山本隆文
東京工業大学 A03
C01
伊藤 龍寿
Ｍ2
山本隆文
東京工業大学 A03
C01
樽谷 直紀
特定准教授 A01
片桐清文
広島大学
A01
住岡 大海
片桐清文
広島大学
M2
A01
A01
樽谷 直紀
特定准教授 A01
片桐清文
広島大学
C02
松原 正真
片桐清文
広島大学
M1
A02
C02
二斗蒔田 怜
片桐清文
広島大学
B4
A03
C02
大石 耕作
研究員
本橋輝樹
神奈川大学
A01
B01
西原 悠翔
本橋輝樹
神奈川大学
M2
A01
B01
岩野
司
特任研究員 C03
荻原直希
東京大学
A03
山田 裕太
荻原直希
東京大学
B4
C03
A03
住岡 大海
片桐清文
広島大学
M2
A01
A01
島袋 将弥
助教
島袋将弥
東京医科歯科大学 C02
C03
松村
開
菊川雄司
金沢大学
M1
A03
C03
高橋 郁人
菊川雄司
金沢大学
B4
A03
C03
高木
悠
前田和彦
東京工業大学 A01
M1
C02
佐藤 暢洋
坂本良太
東北大学
M1
C03
B01
吉村 徳之
タッセル セドリック 京都大学
M1
A01
C02
植木 広登
前田和彦
東京工業大学 A03
B4
C02
樽谷 直紀
特定准教授 A01
片桐清文
広島大学
B01
岡崎 めぐみ
特任助教 C02
前田和彦
東京工業大学 A03
岩井 優大
大谷亮
九州大学
D1
A02
B01
長井 太一
鱒渕友治
北海道大学
M1
A03
B01
浅井 祐介
本橋輝樹
神奈川大学
M2
A01
B01
原口 直哉
荻原直希
東京大学
D2
C03
B01
黒崎 大誠
荻原直希
東京大学
M2
C03
B01
岩井 丈弥
菊川雄司
金沢大学
M2
A03
A01
佐藤 暢洋
坂本良太
東北大学
M1
C03
B01
土角 英也
前田和彦
東京工業大学 A03
D1
C02

グループ
堀毛G
桑原G
前田G
杉本G
桑原G
杉本G
島袋G
桑原G
本橋G
前田G
稲田G
稲田G
稲田G
高橋G
杉本G
前田G
鱒渕G
鱒渕G
本橋G
本橋G
前田G
前田G
前田G
杉本G
杉本G
菊川G
菊川G
タッセルG
前田G
荻原G
荻原G
片桐G
杉本G
前田G
石割G
木本G
石割G
木本G
稲田G
稲田G
稲田G
稲田G
タッセルG
杉本G
石割G

出張先
京都大学 高等研究院

2023年度 班内-班間留学実績
留学期間

1 2023/4/9-20
2 2023/4/17-18
3 2023/4/17-18
4 2023/5/15-16
5 2023/5/11-12
6 2023/5/15-17
7 2023/5/25
8 2023/5/29
9 2023/5/30-31
10 2023/5/30-6/2
11 2023/5/31-6/2
12 2023/6/1-2
13 2023/6/1-2
14 2023/6/1-2
15 2023/6/3-5
16 2023/6/6-9
17 2023/6/25-7/1
18 2023/6/25-7/1
19 2023/6/7-8
20 2023/6/7-8
21 2023/6-29-7/1
22 2023/6/29-7/1
23 2023/6/29-7/1
24 2023/7/10-11
25 2023/7/10-11
26 2023/7/13-15
27 2023/7/13-14
28 2023/7/12-14
29 2023/7/20
30 2023/8/24-25
31 2023/8/24-25
32 2023/9/20-21
33 2023/10/8-10
34 2023/10/9-12
35 2023/10/17-19
36 2023/10/25-27
37 2023/11/7-8
38 2023/11/15-18
39 2023/11/28-12/2
40 2023/11/28-29
41 2023/11/29-12/1
42 2023/11/29-12/1
43 2023/12/4-5
44 2023/12/12-14
45 2024/1/9-10

26

氏名
岩井 優大
森 せいら
本郷 佐和
住岡 大海
森 せいら

身分
助教
助教

M1
M2
M1
M1
M1
M2
M1
M1

身分

D1
M2
M2
M2
M2
UGALINO Ralph John D3

超セラミックスの新機能創出

班

C02
C02
C02
C02
C02
A01
C02
C02
C02
C02

PI

前田和彦
前田和彦
前田和彦
前田和彦
前田和彦
本橋輝樹
前田和彦
前田和彦
前田和彦
前田和彦

所属機関
東京工業大学
東京工業大学
東京工業大学
東京工業大学
東京工業大学
神奈川大学
東京工業大学
東京工業大学
東京工業大学
東京工業大学

A02,B01,B02 大谷G、稲田G、辻G 九州大学
辻G
九州大学
B02
辻G
九州大学
B02
稲田G
九州大学
B01
稲田G
九州大学
B01
稲田G
九州大学
B01
桑原G
（JFCC）ファインセラミックスセンター
B02
木本G（NIMS）物質・材料研究機構
B01
桑原G（JFCC）ファインセラミックスセンター
B02
桑原G（JFCC）ファインセラミックスセンター
B02

JFCC

東工大

SPring-8
JFCC
SPring-8

東京医科歯科大

JFCC

神奈川大
東工大
九州大学
九州大学
九州大学
大阪公立大学

SPring-8

東工大
北海道大学
北海道大学
神奈川大
神奈川大
東京工業大学 大岡山キャンパス
東京工業大学 大岡山キャンパス
東京工業大学 大岡山キャンパス

SPring-8
SPring-8

金沢大学
金沢大学
京都大学 桂キャンパス
東京工業大学 大岡山キャンパス
東京大学 駒場キャンパス
東京大学 駒場キャンパス
広島大学

SPring-8

東工大
大阪大学

NIMS

大阪大学

NIMS

九州大学
九州大学
九州大学
九州大学
京都大学 桂キャンパス

SPring-8

大阪大学

国際活動支援報告－海外体験記
アニオン性ポリマーで修飾した色素増感型水分解光触媒のキャリアダイナミクスに関する研究
東京工業大学 理学院化学系 修士 1 年 山本指導研究者：前田悠可

和彦（東京工業大学 理学院 教授）

受入研究者：Thomas E. Mallouk（Department of Chemistry, University of Pennsylvania, United States・Professor）
派遣期間：2023 年 7 月 2 日 〜 7 月 13 日

7 月 2 日〜 7 月 13 日の約 2 週間アメリカ合衆国のペンシ訪問して過渡吸収測定を行い、アニオン性ポリマー修飾に

ルベニア州フィラデルフィアにあるペンシルベニア大学のよるキャリアダイナミクスへの影響を解明することで、高い

Thomas E. Mallouk 教授の研究室を訪れた。訪問の目的は、

光触媒活性の原因を突き止められると考えた。詳細について

著者が研究を行っている色素増感型光触媒のキャリアダイナ

は Solar RRL 2023, 7, 2300629 で発表したが、今回の過渡吸

ミクスを解明するため、過渡吸収測定を行うことであった。

収測定によりアニオン性ポリマーによる逆電子移動反応の抑筆者らが研究している色素増感型光触媒は粉末状であり、制効果が観測され、その効果がアニオン性ポリマーの種類に反応は水中に粉末を懸濁させて行っている。そのため、キャリ

よって異なることもわかった。これにより、本光触媒のボト

アダイナミクスの解明はこの懸濁系で行う必要があるが、光ルネックに対する知見が新たに得られた。

学的に不透明で光散乱が起こるため、懸濁系での過渡吸収測

今回の派遣は著者にとって初めてとなる単身での海外出張

定は通常困難である。しかし、Mallouk 研究室には粉末懸濁であった。初めは英語しか使えない環境や日本との文化の違溶液での可視域の過渡吸収測定を目的としてカスタマイズしいに悪戦苦闘したが、次第に慣れていき、最後には Mallouk

た装置が配備されており、前田研メンバーはこれまでもこの教授や研究室の学生とのディスカッションを楽しむことがで装置を用いたキャリアダイナミクス解明の実験を行ってきた。

きた。一方で、自身の英語スキルや知識の不足を痛感する機

筆者は、ポリメタクリル酸などのアニオン性ポリマーで修会にもなり、今後より一層勉強が必要であることを実感した。

飾した色素増感型ニオブ酸ナノシートが水分解に高い活性

最後にこのような貴重な経験を与えてくださった Malloukを示すことを明らかとしていた。そこで、Mallouk 研究室を研究室、本領域に心より感謝申し上げたい。

過渡吸収測定装置とサンプルのセッティングの様子

News Letter Vol.3

27

領域ニュース

受賞報告
産業技術総合総合研究所の大矢根綾子研究グループ長（C02分担）が2023年度日本バイオマテリアル学会賞（科学）を受賞
日本バイオマテリアル学会賞は、バイオマテリアルの科
学および技術（医工学および医療機器開発技術を含む）に受賞講演が行われ、受賞論文が機関紙「バイオマテリアル−生体材料−」42 巻 1 号に掲載されました。

関する独創的かつ優れた業績を挙げた者に授与されます。
大矢根綾子研究グループ長（C02 分担）は、「バイオミネラ

受賞者コメント

リゼーションに着想を得た高機能バイオマテリアルの創製」の業績により、2023 年度の日本

この度は栄えある賞をいただき、大変光栄に思います。

バイオマテリアル学会賞（科学）

ご指導・ご協力を頂きました共同研究者の皆様、研究室のを受賞しました。2023 年 11 月 6

スタッフ・留学生・学生の皆様に心より感謝申し上げます。

日に神戸国際会議場にて開催され賞の名に恥じぬよう、今後も「超バイオセラミックス」のた第 45 回日本バイオマテリアル

研究開発を通じて、国民健康福祉の向上、健康寿命の延伸

学会大会において授賞式ならびにに貢献できるよう励んで参ります。

大阪公立大学の作田 敦 准教授（C03代表）がThe ICG Prize in Memory of Prof.
Vittorio Gottardi（国際ガラス委員会ゴッダルディ賞）を受賞
国際ガラス委員会ゴッダルディ賞は、ガラスの研究開発、受賞者コメント

教育、商業化において優れた業績を上げた 40 歳以下の若手に、世界で年に一人授与される権威ある賞です。作田敦准

この度、国際ガラス委員会ゴッダルディ賞を頂くことが教授（C03 代表）は日本人として 11 年ぶり、8 人目の受でき、大変光栄に思っております。非晶質やガラスの科学賞になります。

を電池材料開発に応用した研究を評価していただきました。
受賞講演では、非晶質金属多硫化物系超セラミックスの話も紹介させていただきました。今後も研究に精進したいと
思います。

28

超セラミックスの新機能創出

受賞報告
九州大学の稲田准教授（B01分担）が日本分析化学会2023年度奨励賞を受賞
B01 分担の稲田氏が「環境・エネルギー問題解決のため受賞者コメントのセラミックス開発と構造解析」の題目で日本分析化学会

2023 年度奨励賞を受賞し、日本分析化学会第 72 年会にお日本分析化学会 2023 年度奨励賞をいただき、大変光栄

いて授賞式が行われまです。複合アニオン、超セラミックスにおける分析機器をし た（2023 年 9 月 14

駆使したセラミックスの構造解析が評価されたと感じてい日）。本賞は分析化学にます。本研究を遂行するにあたり、多くの先生方からご指関する研究が独創的で導いただきました。ここに深くお礼申し上げるとともに、あり、将来を期待させこれからも弛まぬ努力を重ねていきたいと思います。

る研究者に贈呈されるものです。

東京農工大学の原口祐哉助教（A03代表）が第18回（2024年）日本物理学会若手奨励賞（領域3）を受賞（2023年11月12日）
日本物理学会若手奨励賞は、将来の物理学を担う優秀な受賞者コメント

若手研究者の研究を奨励し、学会をより活性化するために2007 年より設けられた賞です。日本物理学会は、広く国内

この度は、「新しいキタエフ物質の開発」という題目で日外の物理学の研究者・教育者・技術者約 16,000 名を擁す

本物理学会若手奨励賞を受賞し、深く感謝しております。

る組織で、自然科学の学会として 1877 年に日本で最初に本賞は若手物理学者の登竜門として位置付けされており、設立された学会です。原口祐哉助教（A03 代表）は、業績

これまでも錚々たる先生方が受賞してきましたので、今回

題目「新しいキタエフ物質の開発」に関する業績によって、このような素晴らしい賞をいただき大変光栄に思います。

第 18 回日本物理学会若手奨励賞（領域 3）の受賞者に選ば

今後も新物質の開発を通じて、日本物理学会のさらなる発れました。日本物理学会 2024 年春季大会（オンライン開催）展に貢献できますよう、研究に励んでいく所存です。

にて、3 月 19 日に受賞記念講演が行われました。

News Letter Vol.329

領域ニュース

その他の受賞
1

京都大学の陰山 洋教授（A01 計画研究分担・タッセル研究室）が第 78 回（2023 年度）日本セラミックス協会
術賞を受賞（2023/11/30）「複合アニオン化合物の合成と物理・化学機能開発」

学

2

大阪公立大学の作田 敦准教授（C03 公募研究代表）が電池技術委員会賞を受賞（2023/11/29）

3大阪公立大学の作田 敦准教授（C03 公募研究代表）が The ICG Prize in Memory of Prof. Vittorio Gottardi（国際ガラス委員会ゴッダルディ賞）を受賞（2023/11/13）

4東京農工大学の原口 祐哉助教（A03 公募研究代表）が第 18 回（2024 年）日本物理学会若手奨励賞を受賞（2023/11/12）「新しいキタエフ物質の開発」

5

産業技術総合研究所の大矢根 綾子研究グループ長（C02 計画研究分担）が日本バイオマテリアル学会賞（科学）を受賞（2023/11/06）「バイオミネラリゼーションに着想を得た高機能バイオマテリアルの創製」

6

大 阪 大 学 の 修士 2 年 生 松 田 颯 太（A03 公 募研究代表・石割研究室）が第 31 回有機結晶シンポジウムを受賞（2023/11/03）「アントラセン含有ジアザシクロオクタン誘導体の対称性破れを伴う不斉結晶化挙動と固溶体形成を利用したゲスト化合物の結晶化制御」

7

大阪公立大学の修士 1 年生 小関 友香（A02 計画研究分担・高橋研究室）が International Conference on Powder
and Powder Metallurgy 2023 Poster Award を受賞（2023/10/17）「Improved optical transparency of oriented metal-organic framework ﬁlm by controlling crystal growth」

8

大阪大学の石割 文崇講師（A03 公募研究代表）が第 21 回有機分子・バイオエレクトロニクス分科会 奨励賞を受賞（2023/09/23）「Changing the structural and physical properties of 3-arm star poly (δ-valerolactone)s by a branch-point
design」

9

東京工業大学の修士 2 年生 伊藤 圭介（A03 公募研究代表・福井研究室）が錯体化学会第 73 回討論会ポスター賞を受賞（2023/09/23）「剛直なトリプチセン多座配位子を用いたヘテロ金属酸化物クラスターの合成」

10

九州大学の博士 1 年生 岩井 優大（A02 計画研究代表・大谷研究室）が令和 5 年度錯体化学会第 73 回討論会 学生講
演賞 を受賞（2023/09/21）「The synthesis and physical property of new four-coordinate metal cyanide NiPd(CN)4 with active Ni(II) node」

11

東京工業大学の修士 2 年生 小菅 大輝（C01 計画研究分担・山本研究室）が日本セラミックス協会第 36 回秋季シンポジウム 最優秀発表賞を受賞（2023/09/18）「時分割 XRD 測定とベイズ推定を用いた SrCrO3-δ における先端反応解析」

12

新潟大学の修士 2 年 大石 江（C03 公募研究代表・由井研究室）が日本化学会「低次元系光機能材料研究会」第 12 回
サマーセミナー 優秀講演賞を受賞（2023/09/16）「層状半導体と錯体分子の複合化と光化学特性」

30

超セラミックスの新機能創出13

新潟大学の修士 1 年 佐藤 達矢（C03 公募研究代表・由井研究室）が日本化学会「低次元系光機能材料研究会」第 12
回サマーセミナー 優秀ポスター賞を受賞（2023/09/16）「狭小空間における金属ナノ粒子の合成と呈色」

14

九州大学の博士 1 年生 岩井 優大（A02 計画研究代表・大谷研究室）が第 17 回分子科学討論会 2023
秀講演賞 を受賞（2023/09/15）「動的な四配位 Ni(II) 中心を有する NiPd(CN)4 の合成と物性」

15

九州大学の稲田 幹准教授（B01 計画研究分担）が日本分析化学会 2023 年度奨励賞を受賞（2023/09/14）「環境・エネルギー問題解決のためのセラミックス開発と構造解析」

16

東京工業大学の修士 2 年生 松崎 航平（B03 公募研究分担・藤井研究室）が日本セラミックス協会第 36 回秋季シンポジウム 特定セッション 17. 先進的な構造科学と分析技術 優秀ポスター賞を受賞（2023/09/01）「Bi3GaSb2O11 の高温における電気・構造特性」

17

東京工業大学の修士 2 年生 上野 那智（B03 公募研究代表・藤井研究室）が日本セラミックス協会第 36 回秋季シンポジウム 特定セッション「元素・構造多様性に基づく無機化合物の物質科学」 優秀若手発表賞を受賞（2023/09/01）「新規シレン金属酸塩化物の発見と高酸化物イオン伝導」

18

東京工業大学の学部 4 年生 青木 望（B03 公募研究代表・藤井研究室）が第 39 回日本セラミックス協会関東支部研究発表会 ポスター発表賞を受賞（2023/09/01）「酸化物イオン伝導性新物質の発見」

19

北 陸 先 端 科 学 技 術 大 学 の 博 士 3 年 生 Abdul Ghaffar（B02 計 画・ 前 園 研 究 室 ） が TREX School on QMC with
TurboRVB を受賞（2023/07/03）「Advancements in Ternary Hydrides: Predictive Modeling of Y-Th-H System for High-Tc Superconductivity」

20

九州大学の博士 1 年生 岩井 優大（A02 計画研究代表・大谷研究室）が第 60 回化学関連支部合同九州大会
究者奨励賞 を受賞（2023/07/01）「動的な四配位 Ni(II) 中心を有する新規四配位金属シアニド NiPd(CN)4 の合成と物性」

21

大阪大学の修士 2 年生 大家 陸斗（A03 公募研究代表・石割研究室）が第 72 回高分子学会年次大会 優秀ポスター賞を受賞（2023/06/23）「ポリ N,N- ジメチルアミノエチルアクリレート類が示す重合誘起発光挙動の構造物性相関と共重合の効果」

22

東京大学物性研究所の博士 1 年生 池野辺 寿弥（C01 計画研究分担・廣井研究室）が第 22 回 東北大学多元物質科学研
究所研究発表会 所長賞を受賞（2022/12/09）「ノーダルライン半金属 NaAlSi における表面超伝導」

23

大阪公立大学の修士 1 年生 伊藤 魁（A02 計画研究分担・高橋研究室）が日本セラミックス協会第 35 回秋季シンポジ
ウム "Incentive Award" を受賞（2022/09/16）「機械学習を用いた融氷剤の融氷メカニズムの考察」

分子科学会優若手研News Letter Vol.3

31

領域ニュース

論文・書籍
論文
1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

32

Ogawa, S.; Tamura, S.; Yamane, H.; Tanabe, T.; Saito, M.; Motohashi, T. New Triclinic Perovskite-Type Oxide
Ba5CaFe4O12 for Low-Temperature Operated Chemical Looping Air Separation. Journal of the American
Chemical Society 2023, 145 (41), 22788–22795. https://doi.org/10.1021/jacs.3c08691.
A01 本橋
Tarutani, N.; Asanome, M.; Okada, K.; Takahashi, M.; Minato, T.; Sadakane, M.; Katagiri, K.; Inumaru, K. Additive
Manufacturing Using Highly Concentrated Nanocolloids of Metal Hydroxide Salts towards Structured Metals
and Metal Oxides. Journal of the Ceramic Society of Japan 2023, 131 (10), 830-836. https://doi.org/10.2109/
jcersj2.23119.
A01 片桐、A02 高橋
Lu, X.-Z.; Zhang, H.-M.; Zhou, Y.; Zhu, T.; Xiang, H.; Dong, S.; Kageyama, H.; Rondinelli, J. M. Out-of-Plane
Ferroelectricity and Robust Magnetoelectricity in Quasi-Two-Dimensional Materials. Science Advances 2023, 9(47), eadi0138. https://doi.org/10.1126/sciadv.adi0138.
A01 陰山Zhu, T.; Lu, X.; Aoyama, T.; Fujita, K.; Nambu, Y.; Saito, T.; Takatsu, H.; Kawasaki, T.; Terauchi, T.; Kurosawa,
S.; Yamaji, A.; Li, H.-B.; Tessel, C.; Ohgushi, K.; Rondinelli, J. M.; Kageyama, H. Thermal Magnetoelectric in All
Inorganic Quasi-Two-Dimensional Halide Perovskites. Nature Materials 2024, 23, 182-188. https://doi.org/10.1038/
s41563-023-01759-y.
A01 タッセル , A01 陰山 , B01 南部
Iwai, Y.; Imamura, Y.; Nakaya, M.; Inada, M.; Le Ouay, B.; Ohba, M.; Ohtani, R. Janus-Type Mixed-Valent Copper–
Cyanido Honeycomb Layers. Inorganic Chemistry 2023, 62 (45), 18707–18713. https://doi.org/10.1021/acs.
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A02 大谷 , B01 稲田
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A02 定金Matono, T.; Ueno, S.; Kato, Y.; Umehara, N.; Lang, Z.; Li, Y.; Ninomiya, W.; Elhallal, M.; Gonzales-Yañez, E. O.;
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A03 鱒渕
Hosono, A.; Masubuchi, Y.; Higuchi, M.; Kikkawa, S. Ferroelectric BaTaO2N Perovskite — Towards StructureProperty Relationship Study on High-Quality Crystals and Ceramics Prepared with the Aid of Liquid Phase. Solid
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A03 鱒渕Yu, J.; Itagaki, A.; Chen, Y.; Fukui, T.; Ishiwari, F.; Kajitani, T.; Fukushima, T. Effective Design for Long-Range
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A03 石割 , A03 福井
Toya, M.; Omine, T.; Ishiwari, F.; Saeki, A.; Ito, H.; Itami, K. Expanded [2,1][n] Carbohelicenes with 15- and17-Benzene Rings. Journal of the American Chemical Society 2023, 145 (21), 11553–11565. https://doi.
org/10.1021/jacs.3c00109.
A03 石割

超セラミックスの新機能創出

12.

13.

14.

15.

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17.

18.

19.

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A03 石割
Kobayashi, T.; Ishiwari, F.; Fukushima, T.; Nojima, Y.; Hasegawa, M.; Mazaki, Y.; Hanaya, K.; Sugai, T.;
Higashibayashi, S. Inversion of Diaza[5]Helicenes Through an N−N Bond Breaking Pathway. Chemistry – A
European Journal 2023, 29 (43), e202301466. https://doi.org/10.1002/chem.202301466.
A03 石割
Kobayashi, Y.; Miyake, Y.; Ishiwari, F.; Ishiwata, S.; Saeki, A. Machine Learning of Atomic Force Microscopy
Images of Organic Solar Cells. RSC Advances 2023, 13 (22), 15107–15113. https://doi.org/10.1039/D3RA02492J.
A03 石割
Suppaso, C.; Kamakura, Y.; Ueno, M.; Hongo, S.; Akiyoshi, R.; Ishiwari, F.; Saeki, A.; Tanaka, D.; Maeda, K. Facile
Room Temperature Synthesis of Precious‐Metal‐Free Coordination Polymer Photocatalyst for Improved
Visible‐Light CO2 Reduction. Solar RRL 2024, 8 (1), 202300710. https://doi.org/10.1002/solr.202300710.
A03 石割 , C02 前田 , C03 田中
Otaguro, H.; Takeno, T.; Sugimoto, R.; Hosokawa, S.; Akamatsu, H.; Yamamoto, T.; Nakanishi, K.; Hayashi, K.;
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T.; Maeda, K.; Butburee, T.; Unruangsri, J. Rhenium(I) Complex-Containing Amphiphilic Metallopolymer
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C03 中島Iizuka, K.; Maegawa, Y.; Shimoyama, Y.; Sakamoto, K.; Kayakiri, N.; Goto, Y.; Naganawa, Y.; Tanaka, S.; Yoshida,M.; Inagaki, S.; Nakajima, Y. Suzuki‐Miyaura Cross‐Coupling Reaction Using Palladium Catalysts Supported
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C03 坂本超セラミックスの新機能創出

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A03 長谷川59

山田大貴 ; 尾原幸治 . 高エネルギー X 線全散乱測定データと機械学習ポテンシャルを組み合わせた逆モンテカルロ法による非晶質構造解析 . セラミックス 2023, 58, 668–671.
B03 山田前田和彦 . 分子を含む無機材料 超セラミックス のコンセプトと展望 . 化学と工業 2023, 76, 859–861.
C02 前田60
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大矢根綾子 ; 奈良崎愛子 ; 中村真紀 ; 宮治裕史 . バイオミネラリゼーションの光制御と歯面改質応用 . セラミックス
2023, 58, 572–575.
C02 大矢根由井樹人 . 人工光合成系による二酸化炭素からの有用物質生成 . 研究開発リーダー 2023, 20, 25–28.
C03 由井書籍
63
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山田大貴 ; 尾原幸治 . クリーンエネルギー ; 日本工業出版 , 2024.

B03 山田

西口大智 ; 堀毛悟史 . 日本結晶学会誌 ; 日本結晶学会 , 2023.

C01 堀毛65

Maeda, H.; Nishikawa, M.; Sakamoto, R.; Nishihara, H. Comprehensive Inorganic Chemistry III Third Edition;
Elsevier, 2023; pp 356–416.
C03 坂本66

前園涼 ; 市場友宏 . 動かして理解する第一原理電子状態計算 ( 第 2 版 ); 森北出版 , 2023.
B02 前園堀毛悟史 . 固体表面キャラクタリゼーション 機能性材料・ナノマテリアルのためのスペクトロスコピー ; 講談社サイエンティフィク , 2022.
C01 堀毛
門田健太郎 ; 堀毛悟史 . コンバーテック , 2022, 3 月号 ; 加工技術研究会 , 2022.
C01 堀毛
門田健太郎 ; 堀毛悟史 . クリーンエネルギー ; 日本工業出版株式会社 , 2022.
C01 堀毛
門田健太郎 ; 堀毛悟史 . 月刊ファインケミカル , 2022, 4 月号 ; 2022.
C01 堀毛堀毛悟史 . 化学と工業 ; 日本化学会 , 2022.
C01 堀毛
門田健太郎 ; 堀毛悟史 . 化学と教育 ; 2022.
C01 堀毛堀毛悟史 . NEW GLASS; 一般社団法人ニューガラスフォーラム , 2022.
C01 堀毛

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News Letter Vol.3

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領域ニュース

アウトリーチ活動報告
2023.11.25『女性活躍応援フォーラム』

中島 裕美子教授（C03 公募研究代表）が、東京工業大学主催の女子中高生を主体とする公開フォーラムにおいて、有機ケイ素材料の有用性に関する講演を行いました。
C03 中島2023.11.15『高校生の研究室見学』

陰山 洋教授（A01 計画研究分担・タッセル研究室）が、近大附属和歌山高等学校の高校生を研究室に受け入れ、無機
固体化学及び超伝導に関する講義・実験実習を行いました。
A01 タッセル

2023.11.15『第 33 回

電子顕微鏡大学』

木本 浩司拠点長（B01 計画研究分担）が、STEM（走査透過電子顕微鏡法）の理論と実例のチュートリアルを行いました。

B01 木本2023.11.02『第 64 回高圧討論会特別講演』

廣井 善二教授（C01 計画研究分担）が、第 64 回高圧討論会にて高圧力学会員及び一般参加者も含め 100 名以上の来場者を集めて「化学と物理と物質科学」というタイトルで発表を行いました。
C01 廣井2023.10.27『東京大学柏キャンパス一般公開』

廣井研（C01 計画研究分担）、山浦研、岡本研合同で、「鉱物で遊ぼう – 色と形のひみつ」を企画展示し、数百名の来場者の方々に身近な鉱物体験をしていただきました。
C01 廣井2023.10.21『テクノ・フェア名大 2023』

長谷川 丈二特任准教授（A03 公募研究代表）が、名古屋大学で開催されたテクノ・フェア名大 2023 において、研究紹介ブース「セラミックス材料の形状と細孔を制御する」を出展しました。
A03 長谷川2023.10.19『ケミカルタイムス WEB セミナー』

持田 智行教授（A03 公募研究代表）が「有意金属錯体からなる柔粘性結晶・イオン液体」について一般・学生・研究者向けにオンライン講演を実施しました（40 人参加）。
A03 持田2023.10.18『京都フランス国際学園学生の研究室見学』

陰山 洋教授及びタッセル セドリック准教授（A01 計画研究分担）が、京都国際フランス学園の学生を研究室に受け入れ、無機固体化学、超伝導、SEM、高圧装置に関する講義・実験実習を行いました。
A01 タッセル

2023.10.12『高校生の研究室見学』

陰山 洋教授（A01 計画研究分担・タッセル研究室）が、三重県立飯南高等学校の高校生を研究室に受け入れ、無機固体化学及び超伝導に関する講義・実験実習を行いました。
A01 タッセル

2023.10.10-11『SAKURA DFT シミュレーションスクール』

本郷 研太准教授（A03 公募研究代表）が DFT のカーネル計算（最も基礎となる計算）のチュートリアルを行いました。
A03 本郷2023.10.10-11『SAKURA DFT シミュレーションスクール』

前園 涼教授（B02 計画研究分担）が DFT のカーネル計算（最も基礎となる計算）のチュートリアルを行いました。
B02 前園38

超セラミックスの新機能創出

2023.10.04『高校生の研究室見学』

陰山 洋教授（A01 計画研究分担・タッセル研究室）が、島根県立出雲高等学校の高校生を研究室に受け入れ、無機固体化学及び超伝導に関する講義・実験実習を行いました。
A01 タッセル

2023.09.04-08『高専生のインターンシップ受け入れ』

辻 雄太准教授（B02 計画研究分担）が、高専の学生 2 名を研究室に受け入れ、9 月 4 〜 8 日に計算化学に関する計算実習を行いました。
B02 辻

2023.09.01『IMaSS NEWS vol.15 に特集記事掲載』

長谷川 丈二特任准教授（A03 公募研究代表）が、IMaSS NEWS（2023 年 9 月号）にて、「多孔質材料を自在にデザインする〜暮らしに貢献するものづくりへ〜」という記事にて特集されました。
A03 長谷川2023.08.31-09.01『第 2 回超セラミックス計算解析セミナー』

本郷 研太准教授（A03 公募研究代表）が DFT のカーネル計算（最も基礎となる計算）のチュートリアルを行いました。
A03 本郷『第 2 回超セラミックス計算解析セミナー』
2023.08.31-09.01
前園 涼教授（B02 計画研究分担）が DFT のカーネル計算（最も基礎となる計算）のチュートリアルを行いました。
B02 前園『第 195 回 電子セラミック・プロセス研究会』
2023.08.30
山本 隆文准教授（C01 計画研究分担）が Zoom オンラインにて、第 195 回 電子セラミック・プロセス研究会で、主として社会人向けの講演会を「無機化合物合成における反応経路の解明と新規物質探索」というタイトルで行いました。

C01 山本2023.08.09-10『新潟大学工学部オープンキャンパス

デモ実験』

由井 樹人准教授（C03 公募研究代表）が、新潟大学工学部のオープンキャンパスにて、クロロフィルの抽出と発光実
験および食品の発光実験などをデモとして披露しました。
C03 由井2023.08.06『九州大学オープンキャンパス』

辻 雄太准教授（B02 計画研究分担）が、オープンキャンパス来場者に研究紹介を行いました。

B02 辻
2023.08.03-04『夢・化学 -21 科学への招待「北海道大学化学系への二日体験入学」』

鱒渕 友治准教授（A03 公募研究代表）が、北海道内の高校生 5 名を研究室に受け入れ、セラミックスに関する講義とガラス作製実験を行いました。
A03 鱒渕

2023.07.29『神戸大学理学部サイエンスセミナー』

持田 智行教授（A03 公募研究代表）が「金属イオンを含む多機能液体」について中高生・一般向けに講演を実施しました（高校生 130 人、中学生 31 人、一般 45 人参加）。
A03 持田2023.01.10『理化学研究所キャリアパスセミナー』

中島 裕美子教授（C03 公募研究代表）が、理化学研究所主催の理研研究者を対象とするセミナーにおいて、有機ケイ素材料開発に関する講演を行った。
C03 中島News Letter Vol.3

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編集後記
学術変革領域「超セラミックス」のニュースレター Vol.3
をお届けできることを嬉しく思います。本号では、計画班

できないほど、非常に多くの領域内の交流が行われており、今回、領域内留学実績一覧として掲載しました。

の各班の先生方の研究紹介をメインに据えました。また、

今後とも、「超セラミックス」という新しい領域がますま

領域の活発な活動状況を領域ニュースという形で掲載します発展するように、編集メンバー一同、魅力ある誌面作りした。原稿を執筆していただいた先生方のご尽力のおかげに努めて参りますので、ご支援・ご協力の程をどうぞよろで、ニュースレターの内容もより一層充実したものにできしくお願い致します。（H.K.）

ました。また、領域内留学報告だけではすべてのご報告が［領域代表］

前田

和彦 （C02 代表 / 東京工業大学）［領域事務担当］

本橋輝樹 （A01 代表 / 神奈川大学）［ホームページ担当］

堀毛

悟史 （C01 代表 / 京都大学）

大谷亮 （A02 代表 / 九州大学）

桑原［ニュースレター担当］［領域に関する問合先］

大矢根綾子 （C02 分担 / 産業技術総合研究所）
木内久雄 （B01 分担 / 東京大学）

辻雄太 （B02 分担 / 九州大学）

t-mot@kanagawa-u.ac.jp
本橋

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超セラミックスの新機能創出

彰秀 （B02 代表 / ファインセラミックスセンター）

輝樹 （A01 代表 / 神奈川大学）