Elucidation of superionic conduction mechanism and the establishment of its theoretical basis in terms of the formation of short- and medium-range structures

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超イオン導電ガラスにみられるような不規則系では、中距離構造がイオン輸送現象に重要な役割を果たしている。本研究では、中距離構造の形成過程をモデル化し、固体中のイオン導電機構の本質を理解することにある。本年度の研究では、以下の成果が得られた。1) 前年度に引き続き、従来の結晶中における空孔形成理論の改良を進め、イオン結晶系でみられる内因性・外因性伝導領域を記述するモデルの構築を行った。この改良された空孔形成理論は、低温になるにしたがって空孔数が凍結する挙動を再現する。また、空孔濃度が格子間イオン濃度に対応するとみなすことで、イオン伝導度に対してモデル化を行った。電荷担体濃度とイオンの易動度が非線形に連結している当該モデルは、両伝導領域間の連続挙動を説明する。本研究成果は、論文として公表された。2) 1)の成果で得られたイオン伝導度のモデルに対して更なる検討を重ね、AgI系を基にした酸化物系超イオン導電ガラスに適用した。この物質系のイオン伝導度は、液体側でVFT的に、ガラス転移点以下の温度域ではArrhenius的挙動を示す。各領域でのイオン伝導過程を理解することを試みた。例えば、(AgI)x(AgPO3)1-x (0 <= x <= 0.5)におけるイオン伝導度の組成依存性をみると、AgIの添加量に伴ってイオン伝導度は増加する。この挙動は、ネットワークの膨張に伴う自由体積の増加と関連付けられる。