由东京工业大学物质理工学院材料系的研究生福井慧贺、该校元素战略研究中心荣誉教授细野秀雄、物质材料研究机构主任研究员饭村壮史、横滨市立大学特任副教授Albert Iskandarov及九州大学教授多田朋史组成的研究团队，开发出了含高浓度氢阴离子（H-）、x值小于0.25的掺氧氢化镧（LaH3-2x Ox），在室温下实现了全球最高的离子电导率。
图1：（a）富氢LaH3-2x Ox的氢处理。通过使用固体氢源，与从气瓶供应的高纯度氢气相比，能更容易地向样本供应高压和高纯度的氢气。（b）利用直流极化法测量的电子电流值的时间依赖性。由于离子电流会随时间减少，因此可以与电子电流区分开。（供图：东京工业大学和物质材料研究机构（NIMS））
氢是宇宙中最丰富的元素，它有两种类型的离子：带正电的质子和带负电的氢化物。离子导电是电荷和原子同时移动，因此有望实现与仅利用电子移动的电子学不同的用途。利用质子的移动的燃料电池就是典型例子，虽然了解许多材料都可以很好地移动质子，但直到七年前才在移动物质中发现氢阴离子。这是因为氢阴离子比质子大得多，不容易移动。
如果能让具备这些独特性质的氢阴离子在固体内高速移动，实现高离子电导率，就可以实现以难氢化物为原料的燃料电池和高功率新型蓄电池等具有全新功能的电化学器件。然而，氢阴离子的尺寸与氧离子基本相同（～1.2Å），因此与更小的质子相比，室温下的离子电导率会明显下降，这一直是材料开发的障碍。
研究团队2019年利用氧含量x更高的掺氧氢化镧，在350℃的中温下实现了每平方厘米达到10-2S以上的高氢阴离子电导率。此次，为弥补氧含量x控制在0.25以下的掺氧氢化镧中出现的氢不足，利用合成后与氢源（生成氢气的化合物）一起在400℃的温度下再加热的方法制作了样本。由此，样本的离子电导率与水合物系物质的质子电导率基本相同，与此前报告的室温最高氢阴离子电导率——每平方厘米4～5×10-7S相比高出1000倍以上。这个值与运动良好的质子导体相当。另外，还通过计算使容易移动的离子和不容易移动的离子的存在实现了可视化。
细野荣誉教授表示：“此次的成果为今后设计导电率更高的导体提供了指南。氢阴离子具有可以分解二氧化碳的高活性，可以通过电能促进化学反应以及运输和控制氢。我们希望利用氢为实现脱碳社会做贡献。”
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
