【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.19】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NM0090
利用課題名 / Title
高度な構造秩序を有する中間酸化物ガラスの局所構造解析
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion
キーワード / Keywords
核磁気共鳴/Nuclear magnetic resonance,セラミックスデバイス
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
橋本 英樹
所属名 / Affiliation
工学院大学先進工学部応用化学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
矢澤宏次
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
大木忍,出口健三
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-103：800MHzナローボア固体高分解能NMRシステム
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究では，従来の溶融急冷法では決してガラスにならない，アルミナのような中間酸化物のガラスが“2/3則”と“Zachariasen則”から完全に逸脱した，未踏のガラス材料群であると位置づけ，結晶のような高度な構造秩序を局所的に内包しつつガラス状態を保った，いわばガラスと結晶の境界領域に位置する，特異な中間酸化物ガラス群を創出することを目指す。これら開発したガラスの原子レベルでの構造を明らかにするための第一歩として，高分解能固体NMR測定を実施し，局所構造を明らかにする。
実験 / Experimental
実験には金属アルミニウムのアノード酸化で得られた非晶質アルミナ，および硝酸アルミニウム水溶液に対して炭酸水素アンモニウム粉末を添加して生成した沈殿物を加熱して得られた非晶質アルミナを準備した。800 MHzの固体核磁気共鳴分光装置を用いて回転速度20 kHzにて27Al核のMQMAS測定およびシングルパルス測定を実施した。
結果と考察 / Results and Discussion
これまでの成果から，金属アルミニウムのアノード酸化で得られた非晶質アルミナはガラス転移を示す，アルミナガラスであることが分かっている。その構造はAlO4，AlO5，AlO6多面体によって形作られており，平均配位数は約4.7であることがわかっている。この試料に対して27AlシングルパルスNMR測定を実施したところ，これまでと同様の結果が得られ，実験の再現性を確認することができた。一方，金属塩水溶液に対してアルカリを添加して得られた沈殿物の固体NMR測定を実施したところ，この時点では酸化物ではなくAlO6が主たる構造ユニットである水酸化物であることが確認された。この水酸化アルミニウムを300℃以上の温度で加熱すると，AlO5が生成し非晶質酸化物に変化することが明らかになった。ここで特筆すべきは，アノード酸化で得られた非晶質アルミナと，沈殿法で得られた水酸化アルミニウムを加熱して生成した非晶質アルミナでは，27AlシングルパルスNMRスペクトルの線幅が明らかに異なることから，非晶質でありながら合成方法によって非晶質構造が変化することが明らかになったことである。また，後者の平均配位数は約4.9であり，アノード酸化で得られたアルミナガラスよりも密な構造であることが明らかになった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件