| Project/Area Number |
21K18800
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
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| Research Institution | Kyoto University (2023)
Hirosaki University (2021-2022) |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 無容器法 / ガラス構造 / 還元原子配列 / 孤立構造ユニット / XAFS / Raman散乱分光 / ガラス構造解析 |
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| Outline of Research at the Start |
無容器法で合成した様々な高秩序ガラスに対して，「原子配列の秩序度」という概念を導入し，実験的裏付けのある構造モデルを利用した定量化パラメータを導出する．これにより，これまで個別の高秩序ガラスごとに議論されていた構造の特異性を，定量的に相互比較し，原子配列と物性の相関を探ることが出来るようになる．また数値化された秩序度を用いれば，注目しているガラスの秩序性をどこまで上げられるかが推定できる．本研究では実際にガラスに高圧を印加することで，秩序度の制御可能性を探る．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we introduced the "degree of order" in the atomic arrangement of glasses synthesized by a levitation technique and established the basis for quantitative evaluation. In particular, the reduced atomic arrangement (RAA) map has been improved, and the RAA map can be quickly generated by adjusting various parameters from a three-dimensional structural models obtained by MD simulation. In addition, R2O3-SiO2 and R2O3-MoO3 glasses were successfully synthesized as new highly ordered glasses. Combined experimental and computational structural analysis revealed that these glasses also have a quasi-ordered structure with large ions such as R3+ and O2-, which are the main components, close to a close-packed structure.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
長距離秩序の有無という二元論で語られてきたガラスと結晶の世界では，見落とされていた領域に，原子配列に高い秩序性をもつガラスという新しい材料空間が確かに広がっていることを強く示すことができた．これは，本研究において導入された原子配列の秩序度という概念を定量的に可視化する手法を確立したことが大きい．さらに，新たな高秩序ガラスの合成にも成功したことは，物質科学のフィールドを強力に押し広げたと言え，ガラス科学に大きなインパクトを与えた．秩序度を通じて物性を制御できる可能性があり，今後の材料開発の指針となり得る成果である．
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