菅大介 化学研究所准教授、磯田洋介 同博士課程学生、島川祐一 同教授と中溝珠里 工学研究科修士課程学生、間嶋拓也 同准教授の研究グループは、Thanh Ngoc Pham 大阪大学助教、森川良忠 同教授、麻生亮太郎 九州大学准教授、細川三郎 京都工芸繊維大学教授、新田清文 高輝度光科学研究センター研究員と共同で、結晶格子中の酸素空孔の規則配列が、酸化物中への水素吸蔵を促進していることを明らかにしました。また、この指針を基に、水素脱挿入によって電気抵抗が三桁にも渡って可逆的に変調可能な物質を同定することにも成功しました。
クリーンな元素である水素を轴とした水素社会実现のためには、水素を含んだセラミクス材料の开発そして学术的理解が不可欠です。现在広く机能性セラミクス材料として使われている酸化物においても、水素を吸蔵可能な物质は知られていましたが、そのメカニズムはよくわかっていませんでした。
本研究グループでは、酸化物结晶格子中の酸素空孔の规则配列に着目しました。エピタキシャル成长技术を活用して、酸素空孔がランダム配列および规则配列したストロンチウム鉄コバルト酸化物厂谤(贵别,颁辞)翱y薄膜を作製し、电気化学的に吸蔵可能な水素量を调べました。その结果、酸素空孔が规则配列した薄膜の方が、ランダム配列した薄膜よりも、水素吸蔵量が多くなることが明らかになりました。さらに、酸素空孔が规则配列した厂谤贵别0.5Co0.5O2.5においては、水素脱挿入によって、电気抵抗が叁桁にもわたって変调できることも见出しました。これらの结果は、酸素空孔の规则化が酸化物への水素吸蔵を促进する要因であることを示すものであり、今后の水素を含んだ酸化物の设计に指针を与え、その研究开発を加速すると期待できます。
本研究成果は、2025年1月2日に、国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。
【顿翱滨】
Yosuke Isoda, Thanh Ngoc Pham, Ryotaro Aso, Shuri Nakamizo, Takuya Majima, Saburo Hosokawa, Kiyofumi Nitta, Yoshitada Morikawa, Yuichi Shimakawa, Daisuke Kan (2025). Stabilization of oxygen vacancy ordering and electrochemical-proton-insertion-and-extraction-induced large resistance modulation in strontium iron cobalt oxides Sr(Fe,Co)Oy. Nature Communications, 16, 1, 56.
日刊工業新聞（1月17日 33面）に掲載されました。
