| Project/Area Number |
20H05659
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Broad Section D
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柴田 直哉 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10376501)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関 岳人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90848558)
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| Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥192,790,000 (Direct Cost: ¥148,300,000、Indirect Cost: ¥44,490,000)
Fiscal Year 2024: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
Fiscal Year 2023: ¥40,950,000 (Direct Cost: ¥31,500,000、Indirect Cost: ¥9,450,000)
Fiscal Year 2022: ¥40,950,000 (Direct Cost: ¥31,500,000、Indirect Cost: ¥9,450,000)
Fiscal Year 2021: ¥89,310,000 (Direct Cost: ¥68,700,000、Indirect Cost: ¥20,610,000)
Fiscal Year 2020: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
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| Keywords | 走査型透過電子顕微鏡 / 電磁場 / 界面 / 磁性材料 / 鉄鋼材料 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では, 申請者らが世界で初めて開発に成功した原子分解能磁場フリー電子顕微鏡法をベースとして, 磁性材料の局所構造（界面, 粒界, 表面, 転位, 点欠陥等）における原子・電子構造と局所電磁場分布を実空間同時観察するための新たな電子顕微鏡法を開発し ,この手法を磁石材料, スピンデバイス, 鉄鋼材料, トポロジカル材料, セラミック材料などの局所界面構造解析に応用することで原子レベルの界面構造と磁性との相互作用メカニズムを解明することを目指す.
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、以下の研究成果を得た。
①昨年度導入したTEM収差補正器を利用して、磁場フリー条件下でのローレンツ電子顕微鏡観察を可能にする光学系を構築した。その結果、磁場フリー条件において、磁性ダイナミクス観察が可能になった。また、ローレンツ電子顕微鏡観察中に外部から磁場を印加する機能も実装した。次に、磁場フリーローレンツ電子顕微鏡法を用いて、磁気スキルミオン形成のその場観察を実施した。その結果、無磁場条件ではらせん磁性構造が安定に形成されるが、垂直磁場を徐々に印加することで磁気スキルミオンが一気に生成し、強い磁場を印加すると消滅することを動的に観察することに成功した。また、逆向きの垂直磁場を印加するとスキルミオンの磁場が反転することも実験的に観察した。
②磁場フリー電子顕微鏡におけるDPC STEM法を用いて、NdFeB磁石中の磁壁幅の精密計測に成功した。その結果、Nd組成が高い領域とNdがLaで置換された領域とで磁壁幅に明瞭な変化が生じることを直接観察から明らかにした。本結果は、磁壁幅の精密計測から局所磁気パラメーターの抽出が可能であることを示唆するものである。
③バイクリスタルを用いた電磁鋼板の粒界原子構造解析を行い、これまでの粒界では報告の無い特異な粒界コア構造の形成を示唆する結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、昨年度導入したTEM収差補正器を利用して、ローレンツ電子顕微鏡法を実現し、無磁場条件から徐々に磁場を印加する過程の磁気スキルミオン形成ダイナミクスの直接観察に成功した。また、各種応用研究にも進捗があり、来年度以降の研究成果も十分期待できるため、順調に研究が進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、磁場フリー電子顕微鏡を用いた応用研究を更に展開し、磁気スキルミオンや磁壁などの磁気ダイナミクスその場観察、フェライト系磁石における磁壁解析、スピンデバイスにおける磁性構造解析、電磁鋼板の粒界原子構造解析等の研究を鋭意進め、材料局所構造と磁気・磁区構造との相互作用メカニズムの本質的な解明を目指して研究を推進する。
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| Assessment Rating |
Interim Assessment Comments (Rating)
A: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, the expected progress has been made in research.
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