Exploring new layered compounds by designing synthesis reactions

計算科学の発展によって、物質の構造・特性・熱力学的安定性に関する知見を用いた材料開発が行われるようになった一方で、材料合成は未だに試行錯誤によって行われており、時間がかかり、不確実性があり、成功するにはセレンディピティが必要になることもある。そこで研究では、層状化合物の合成反応を逐次的な反応の可視化と論理化によって明らかにし、新規層状化合物の論理的な探索を目指すものである。主要な成果として、熱力学的な安定性と準安定性を整理することで、合成経路と化合物の安定性の理解を深めた。合成反応中に相対的な安定性が変化する場合と変化しない場合において、ことなる準安定性が必要なことを提案した。この準安定性の定義のもと、リチウムイオン伝導体であるLi3YCl6の多形生成における準安定性と合成経路の関連性を議論した。また、新規熱電材料であるNaSnAsやEuCuAs、１次元物質ZrTe3に大量のAgイオンを導入することで新規結晶相と構造変化過程で生じる擬アモルファス相を発見した。海外での研究打ち合わせは１１月にミシガン大学にてWenhao Sun教授と共同研究をおこなった。また、彼がオーガナイザーを務める国際会議（MRS 2022 fall: Symposium DS01: Modern Materials Thermodynamics）での学会発表を行った。彼は１２月末に北大でもＳＥＭ－ＥＤＸを用いたその場実験を行っており、国際共同研究の強力なネットワークが確立しつつある。

計算科学の発展によって、物質の構造・特性・熱力学的安定性に関する知見を用いた材料開発が行われるようになった一方で、材料合成は未だに試行錯誤によって行われており、時間がかかり、不確実性があり、成功するにはセレンディピティが必要になることもある。そこで研究では、層状化合物の合成反応を逐次的な反応の可視化と論理化によって明らかにし、新規層状化合物の論理的な探索を目指すものである。主要な成果として、熱力学的な安定性と準安定性を整理することで、合成経路と化合物の安定性の理解を深めた。合成反応中に相対的な安定性が変化する場合と変化しない場合において、ことなる準安定性が必要なことを提案した。この準安定性の定義のもと、リチウムイオン伝導体であるLi3YCl6の多形生成における準安定性と合成経路の関連性を議論した。また、新規熱電材料であるNaSnAsやEuCuAs、１次元物質ZrTe3に大量のAgイオンを導入することで新規結晶相と構造変化過程で生じる擬アモルファス相を発見した。海外での研究打ち合わせは１１月にミシガン大学にてWenhao Sun教授と共同研究をおこなった。また、彼がオーガナイザーを務める国際会議（MRS 2022 fall: Symposium DS01: Modern Materials Thermodynamics）での学会発表を行った。彼は１２月末に北大でもＳＥＭ－ＥＤＸを用いたその場実験を行っており、国際共同研究の強力なネットワークが確立しつつある。