中距離構造で制御する超イオン導電ガラスの機能性探査とその学理の解明

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本研究の目的は、ガラスの中距離構造の観点から超イオン導電ガラスの基礎物性を調べることでガラス物質の学理を深めるとともに、ガラスの新たな機能性を探ることにある。この目的に沿って、今年度は以下の成果を得た。１）イオン結晶におけるイオン伝導度の温度依存性では、不純物濃度や熱履歴に依存する低温側での外因性伝導領域と不純物等には依存しない高温側での内因性伝導領域が観測される。また、それらの領域間で伝導度は連続的に移り変わるが、理論的取り扱いは不明であった。イオン結晶における欠陥濃度とイオンの移動度が非線形にカップルするという観点から、イオン伝導度が内因性・外因性領域間で連続的に変わることを説明する解析的な理論的モデルを構築した。２）イオン導電性ガラス形成物質において、イオン伝導度の振る舞いはガラス転移温度を境に、低温側でのアレニウス型から高温側でのVFT型へと大きく変わる。１）と関連付けて、この現象を説明するモデルの大枠を構築した。詳細については引き続き検討中である。３）以前の研究において、酸化物ガラスにおける中距離構造とイオン伝導度は密接に関係することを見出していた。同様の関係は金属ガラスにおける構造不均一性と拡散係数との間にもあることを見出した。４）以前に提案した融体に対する結合力・配位数ゆらぎモデルを使って、Liイオン導電性ポリマーにおけるフラジリティの組成依存性のモデルを構築し、原因不明とされていた現象に対し説明を与えた。５）その他として、イオン導電体における力学物性、イオン導電体における熱電現象、アモルファス物質における構造緩和、光学誘電率と電気陰性度の関係等の研究を行った。