アモルファス合金中の多様体原子クラスター形成と1/f揺らぎ発現機構解明

• 研究課題/領域番号: 15560569
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 渡辺 精一 北海道大学, エネルギー変換マテリアル研究センター, 教授 (60241353)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2004年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2003年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: アモルファス / 金属ガラス / 非平衡材料 / 電子顕微鏡 / 照射効果 / ゆらぎ / スケール普遍性 / 強非平衡 / エネルギービーム / 固有オーダリング / べき乗則 / 非平衡開放系

研究概要

研究の目的
本研究では、エネルギービーム照射およびアニール過程におけるアモルファス合金中の多様体クラスターの遷移挙動を明らかにし、揺らぎ特性(b:0〜2)を制御した機能性アモルファス材料の開発設計を行うために1/f^α型揺らぎ応答発現の機構解明を行うことを目的とする。
研究実施事項:
《非晶質(アモルファス)化過程の原子レベル構造評価》
高分解能型超高圧電子顕微鏡(1.25MV:分解能0.117nm)による電子線照射誘起アモルファス化過程の原子レベルその場観察を行いデジタル録画。画像処理解析による画像解析(FFTパターンと画像マスク処理、多様体原子クラスター情報の抽出)。照射温度等を変え同様実験。アモルファス化過程における長距離秩序の消滅と短範囲秩序クラスター形成とその時間発展を詳細調査。今年度は、特に揺らぎの原因となる原子オーダーリングの構造変化について調査を行なった。
《照射過程と非晶質化各段階でのアニールの分子動力学計算》
分子動力学計算は、原子挿入法(EAM)をもちいて既に開発したEAMポテンシャルを用いて、フレンケル欠陥を逐次ランダムに所定照射量になるまで導入する方法を用いる。固有クラスターはボロノイ多面体解析により調査。また原子緩和を計算中に行ない、最後に体積やエネルギー等の系のプロパティーを評価する。各照射量段階での動径分布関数、原子間結合長変化と体積、トータルポテンシャルエネルギー増加評価,電子顕微鏡画像計算、FFT2次元画像処理、電子回折パターン像解析と回折強度分布定量評価。揺らぎの多変量相関性の評価を行なった。

研究成果

• [雑誌論文] "Radiation-induced glass transition and structural fluctuation in NiTi metallic glass system" (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (accepted,印刷中) ページ: 2006-2006
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Radiation-induced glass transition and structural fluctuation in NiTi metallic glass system (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (accepted,印刷中)
• [雑誌論文] Multi-Lorentzian model and 1/f noise spectra (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe
  • 雑誌名: Journal of the Korea Physical Society 8 46 ページ: 646-650
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 「超高圧電子顕微鏡による照射場格子揺らぎ解析」 (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡辺精一
  • 雑誌名: 顕微鏡 Vol40 ページ: 59-62
  • NAID: 10015575468
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Multi-Lorentzian model and 1/f noise spectra (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe
  • 雑誌名: Journal of the Korea Physical Society (JKPS) 46 ページ: 646-650
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] HVEM study of radiation-unduced structural fluctuation (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe
  • 雑誌名: Kenbikyou Vol.40 ページ: 59-62
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 超高圧電子顕微鏡による照射場格子揺らぎ解析 (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡辺精一
  • 雑誌名: 顕微鏡 Vol40 ページ: 59-62
  • NAID: 10015575468
• [雑誌論文] Multi-Lorentzian model and 1/f noise spectra (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe
  • 雑誌名: Journal of the Korea Physical Society 46 ページ: 646-650
• [雑誌論文] "Metastable defect cluster formation during radiation-induced amorphization in NiTi" (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam
  • 雑誌名: Mater. Trans. 45 ページ: 24-28
  • NAID: 10011981518
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] "Nanostructural Fluctuation in Radiation-Amorphized Alloys" (2004)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Watanabe, Heishichirou Takahashi, Nghi Q.Lam
  • 雑誌名: Mat. Res. Soc. Symp. Proc. (Radiation Effects and Ion-Beam Processing of Materials) Vol.792
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] "In-situ study of radiation-induced amorphization and spatio-temporal fluctuation" (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe
  • 雑誌名: th Asia-Pacific Conference on Electron Microscopy, Kanazawa, Japan ページ: 692-693
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] "Nanostructural Fluctuation in Radiation-Amorphised Alloys" (Invited paper) (2004)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Watanabe, Heishichirou Takahashi, Nghi Q.Lam
  • 雑誌名: 15th International Symposium on Transport Phenomena ページ: 101-104
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Metastable defect cluster formation during radiation-induced amorphization in NiTi (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam
  • 雑誌名: Mater.Trans. 45 ページ: 24-28
  • NAID: 10011981518
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Nanostructural Fluctuation in Radiation-Amorphised Alloys (2004)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Watanabe, Heishichirou Takahashi, Nghi Q.Lam
  • 雑誌名: Radiation Effects and Ion Beam Modification of Materials, Proceedings of the Materials Reseach Society (L.M.Wang, R.Fromknecht, L.L.Snead, D.F.Downey, H.Takahashi (Eds.))(Materials Reseach Society, Warrendale, PA, USA) (ISBN1-55899-730-X) Vol.792(Invited paper) ページ: 159-170
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] In-situ study of radiation-induced amorphization and spatio-temporal fluctuation (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe
  • 雑誌名: 8th Asia-Pacific Conference on Electron Microscopy, Kanazawa, Japan ページ: 692-693
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Dynamic observation of material disordering process and spatio-temporal nanostructural fluctuation under high-energy particle flow (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe, H.Takahashi, S.Ohnuki
  • 雑誌名: 15th International Symposium on Transport Phenomena, Bangkok, Thailand ページ: 101-104
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Metastable defect cluster formation during radiation-induced amorphization in NiTi (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam
  • 雑誌名: Materials Transaction 45 ページ: 24-28
  • NAID: 10011981518
• [雑誌論文] A Multi-Scale Approach to Radiation-Induced Segregation at Various Grain Boundaries (2004)
  • 著者名/発表者名: N.Sakaguchi, S.Watanabe, H.Takahashi, R.G.Faulkner
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 329-333 ページ: 1166-1169
• [雑誌論文] Nanostructural Fluctuation in Radiation-Amorphised Alloys (Invited paper) (2004)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Watanabe, Heishichirou Takahashi, Nghi Q.Lam
  • 雑誌名: Radiation Effects and Ion Beam Modification of Materials Proceedings of the Materials Research Society Vol.792 ページ: 159-170
• [雑誌論文] Dynamic observation of material disordering process and spatio-temporal nanostructural fluctuation under high-energy particle flow (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe, H.Takahashi, S.Ohnuki
  • 雑誌名: 15th International Symposium on Transport Phenomena ページ: 101-104
• [雑誌論文] "Atomistic observation and Simulation Analysis of Spatio-Temporal Fluctuations During Radiation-Induced Amorphization" (2003)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe, M.Hoshino, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam
  • 雑誌名: J. of Electron Microsc. 52 ページ: 33-40
  • NAID: 10012104538
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] "Temporal Fluctuation and Its Power-Law in Crystalline-to-Glass Transition under Electron Irradiation" (2003)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe, M.Hoshino, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam
  • 雑誌名: Philos. Mag. 83 ページ: 2599-2619
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] "Non-Equilibrium Local Phase Formation Due to High-Speed Deformation in NiTi" (2003)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe, K.Kawata, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, Y.Matsukawa, M.Kiritani
  • 雑誌名: Mater. Sci. and Eng. A 350 ページ: 145-149
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Atomistic observation and Simulation Analysis of Spatio-Temporal Fluctuations During Radiation-Induced Amorphization (2003)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe, M.Hoshino, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam
  • 雑誌名: J.of Electron Microsc. 52 ページ: 33-40
  • NAID: 10012104538
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Temporal Fluctuation and Its Power-Law in Crystalline-to-Glass Transition under Electron Irradiation (2003)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe, M.Hoshino, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam
  • 雑誌名: Philos.Mag. 83 ページ: 2599-2619
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Non-Equilibrium Local Phase Formation Due to High-Speed Deformation in NiTi (2003)
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe, K.Kawata, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, Y.Matsukawa, M.Kiritani
  • 雑誌名: Mater.Sci.and Eng.A 350 ページ: 145-149
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Radiation-induced glass transition and structural fluctuation in NiTi metallic glass system
  • 著者名/発表者名: S.Watanabe
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (accepted, printing)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] プロフェッショナル英和辞典スペットテラ(物質・工学編) (2004)
  • 著者名/発表者名: 渡辺精一他著, 堀内克明, 蟹江幸博他編
  • 総ページ数: 1863
  • 出版者: 小学館
• [文献書誌] S.Watanabe, M.Hoshino, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam: "Atomistic observation and Simulation Analysis of Spatio-Temporal Fluctuations During Radiation-Induced Amorphization"J. of Electron Microsc.. 52. 33-40 (2003)
• [文献書誌] S.Watanabe, M.Hoshino, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam: "Temporal Fluctuation and Its Power-Law in Crystalline-to-Glass Transition under Electron Irradiation"Philos.Mag.. 83. 2599-2619 (2003)
• [文献書誌] S.Watanabe, K.Kawata, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, Y.Matsukawa, M.Kiritani: "Non-Equilibrium Local Phase Formation Due to High-Speed Deformation in NiTi"Mater.Sci. and Eng.A. 350. 145-149 (2003)
• [文献書誌] S.Watanabe, T.Koike, T.Suda, S.Ohnuki, H.Takahashi, N.Q.Lam: "Metastable defect cluster formation during radiation-induced amorphization in NiTi"Mater.Trans.. 45. 24-28 (2004)
• [文献書誌] Seiichi Watanabe, Heishichirou Takahashi, Nghi Q.Lam: "Nanostructural Fluctuation in Radiation-Amorphized Alloys"Mat.Res.Symp.Proc. (Radiation Effects and Ion-Beam Processing of Materials). Vol.792. R8.6.1-R8.6.12 (2004)