51探花

【本学研究者情报】

〇金属材料研究所　教授　林晃敏

【発表のポイント】

• 本来高温でのみ安定なα-Li?PS?が、急昇温により合成?急冷で保持できる理由を解明。
• α相は表面エネルギーが极めて低く、ナノサイズ领域において中温度域で热力学的に安定化。
• 理论と実験を统合した时间-温度-変态図（TTT図）を构筑し、準安定相の理论的创出指针を提示。

【概要】

北海道大学大学院工学研究院の叁浦　章教授、藤井雄太助教、忠永清治教授、ミシガン大学材料科学工学科博士课程のベクウヒョン氏、同大学材料科学工学科のスンウェンハオ助教、大阪公立大学大学院工学研究科の森　茂生教授、作田　敦准教授、丁　炯特任研究员、大阪公立大学大学院工学研究科及び东北大学金属材料研究所の林　晃敏教授、东京都立大学理学研究科の水口佳一教授、広岛大学大学院先进理工系科学研究科の森吉千佳子教授、高辉度光科学研究センター（JASRI）の河口彰吾主干研究员らの研究グループは、次世代全固体电池^*1の固体电解质^*2材料「Li?PS?」において、最も高いリチウムイオン伝导度を持つ高温相（α-尝颈?笔厂?）が、なぜ急昇温プロセスによって合成できるのかという谜を解明しました。

尝颈?笔厂?のα相は480℃以上の高温でのみ热力学的に安定であり、室温へ冷却するとイオン伝导度の低いγ相へ相転移してしまいます。しかし近年、ガラスの前駆体を急速加热（急昇温）することでα相が生成し、さらに室温に急冷保持（クエンチ^*3）できることが报告されていました。

研究グループは、第一原理计算^*4と、大型放射光施设SPring-8^*5のビームラインBL13XUを用いた高时间分解能のin-situ X线回折実験を组み合わせ、急昇温によりナノサイズのα相の优先的な核生成^*6が中温度域で引き起こされ、短い保持时间によって结晶成长を抑制することが、準安定なα相を选択的に合成?保持できる理由であることを突き止めました。本成果は、準安定材料を狙って合成するための合理的な材料设计指针を提供するものです。

なお、本研究成果は、2026年8月22日（土）公开のNature Communications誌にオンライン掲载されました。

【用语解説】

＊1 全固体電池 ... 従来の液体電解質の代わりに、固体の電解質を用いた二次電池。可燃性の液漏れリスクがなく安全性が高い。

＊2 固体電解質 ... イオン伝導性があるが電子伝導性がない固体のこと。特にLi?PS?は、リチウムイオンを運ぶ役割を担う固体電解質の中でもっとも有名なものの一つである。

＊3 クエンチ ... 物質を高温状態から急激に冷却することで、高温での構造や状態を保ったまま室温で保持する手法。

＊4 第一原理計算 ... 実験データや経験則に頼らず、量子力学の波動関数を計算することで、物質の電子状態やエネルギーをコンピュータ上で正確に予測?計算する手法。

＊5 SPring-8 ... 理化学研究所が所有する兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高性能の放射光を生み出す大型放射光施設で、利用者支援等は高輝度光科学研究センター（JASRI）が行っている。SPring-8（スプリングエイト）の名前はSuper Photon ring-8 GeVに由来。SPring-8では、放射光を用いてナノテクノロジー、バイオテクノロジーや産業利用まで幅広い研究が行われている。

＊6 核生成 ... 前駆体（アモルファスなど）から新しい結晶相が生まれる最初の過程のこと。

＊7 多形 ... 化学組成は同じでも、原子の配列（結晶構造）が異なる結晶。Li?PS?にはα相（高温相）、β相（中温相）、γ相（低温相）が存在する。

【论文情报】

論文名　Time-Temperature-Transformation Diagrams to Navigate the Nucleation and Quenchability of Metastable α-尝颈?笔厂?（準安定α-尝颈?笔厂?の核生成と急冷性を探るための時間-温度-変態図）
着者名　叁浦　章¹、Woohyeon Baek²、藤井雄太¹、忠永清治¹、Rana Hossain¹、山下爱智³、水口佳一³、森吉千佳子⁴、小林慎太郎⁵、河口彰吾⁵、丁　炯⁶、森　茂生⁶、作田　敦⁶、林　晃敏^6、7、Wenhao Sun²（¹北海道大学大学院工学研究院、²ミシガン大学材料科学工学科、³东京都立大学理学研究科、⁴広岛大学大学院先进理工系科学研究科、⁵高辉度光科学研究センター、⁶大阪公立大学大学院工学研究科、⁷东北大学金属材料研究所）
雑誌名　Nature Communications（英国の総合科学誌）
ＤＯＩ　
公表日　2026年8月22日（土）（オンライン公开）

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