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金属-有機構造体におけるMg2+伝導機構の実験的裏付け -ミクロな分子運動とマクロなイオン伝導の関係-

理化学研究所(理研)開拓研究所小林固体化学研究室の佐藤駿研修生(東京大学物性研究所 松田巌研究室D3)、山室修研究員(東京大学名誉教授)、小林玄器主任研究員、島根大学材料エネルギー学部の大政義典特任助教、総合科学研究機構(CROSS)中性子科学センターの山田武副主任研究員、東京理科大学理学部第一部の貞清正彰准教授らの共同研究グループは、極めて高いマグネシウムイオン(Mg2+)伝導度を示す金属-有機構造体(MOF)におけるイオン伝導機構への関連因子を熱容量測定と中性子散乱により明らかにしました。 本研究成果は、金属-有機構造体を用いた多価イオン固体伝導体の設計指針の確立に貢献すると期待されます。
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アセトニトリル分子の拡散の様子
金属-有機構造体と呼ばれる物質群の一種にマグネシウム塩を導入し、アセトニトリル蒸気を吸収させると、室温で極めて高いマグネシウムイオン伝導度を示すことが明らかになっていました。しかし、マグネシウムイオン伝導にアセトニトリル分子がどのような働きをしているのかは不明でした。今回、共同研究グループは、アセトニトリル分子の運動性を中性子準弾性散乱(QENS)測定と断熱法による熱容量測定によって調べ、マグネシウムイオンに対してアセトニトリル分子が配位することでイオン伝導度が高まっていることを示唆する実験結果を得ました。 本研究は、科学雑誌『Journal of the American Chemical Society』オンライン版(9月29日付)に掲載されました。 理化学研究所発表のプレスリリース

発表論文

  • タイトル:Calorimetric and quasielastic neutron scattering studies on a Mg-ion conductor using a metal–organic framework MIL-101 involving acetonitrile
  • 著者名:Shun Sato, Hiroshi Akiba, Yoshinori Ohmasa, Takeshi Yamada, Kaori Taniguchi, Masaaki Sadakiyo, Iwao Matsuda, Genki Kobayashi, Osamu Yamamuro
  • 雑誌:Journal of the American Chemical Society
  • DOI:10.1021/jacs.6c11926

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(公開日: 2026年10月26日)