Study of the atomic-scale in-situ process of mechanoluminscence
| Project/Area Number |
23K22799
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| Project/Area Number (Other) |
22H01529 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
鄭 旭光 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40236063)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
真木 一 佐賀大学, 理工学部, 教授 (10359945)
山内 一宏 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (60444395)
萩原 雅人 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究職 (90608332)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2026: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
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| Keywords | 応力発光物質 / 発光メカニズム / ミュオン / 応力発光 / 発光過程 / ミュオンスピン緩和 / ミュオニウム / ミュオン実験 / 動的過程 |
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| Outline of Research at the Start |
「応力発光」は、弾性変形域でも非破壊的に繰り返し強発光する特性からバイオイメージング、応力分布可視化・破壊予知・亀裂診断など、安全・安心な社会を支える要素技術として強く期待されている。しかし、多くの応力発光材料が発見されてきたにもかかわらずそのメカニズムはまだ不明である。我々は発光中心と格子欠陥のダイナミックな連携相互作用過程の解明が応力発光の飛躍的展開の要であると捉え、応力発光時に核磁気をもつ発光中心の希土類イオン、及び欠陥にトラップされた発光中心由来の電子両方の様子と相互作用の動的過程を、ミュオン・ミュオニウム緩和を用いて徹底的に究明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
「応力発光」と名付けたこれら応力発光物質は、低い力学刺激でも発光することから、バ
イオイメージング、応力分布可視化・破壊予知・亀裂診断など、人工骨から橋梁や石油タンクなどの巨大建造物の健全性診断まで適用でき、中高期に入った社会インフラ等の保守点検および安全・安心な社会を支える要素技術として強く期待されている。中でも、圧電体を母体材料とした応力発光材料は、さらに様々な電子制御機能が可能になることから、電気―力―光の多元変換が可能というポテンシャルをもつことで、応力発光の新展開が期待されており、諸外国からも強い関心が持たれ追随の動きが活発で急峻である。しかし、追随研究も含め今までの研究は応力発光の性能向上と材料開発を中心に行わってきており、これら画期的な応力発光性に潜む電子物性メカニズムは、実質上、現象的な考察しか行われていない。メカニズムの解明は、本格的な新学術領域展開のカギとなり、大規模応用へのブレークスルーをもたらす。現象的なメカニズム論では、圧力印加時のひずみエネルギーが欠陥などにトラップされた発光中心由来の電子を励起し、発光をもたらすと想定されている。実際透過電顕でSAO結晶において圧力印加に伴う転位の可逆的な運動を観察し、トラップ電子の励起の裏付けを得ている。このように発光中心と格子欠陥のダイナミックな連携相互作用過程の解明が応力発光の飛躍的展開の要であると捉えることができ、我々はアトミックスケールでのin-situ動的発光過程の研究を着想した。ミュオンビームを使って実験を行った結果、ミュオンスピン緩和が応力発光性と強い相関があることを発見し、さらに単結晶成長に成功し、ミュオン実験による応力発光の動的過程の調査に入っている。同時に応力発光体において予想外の新規強磁性を発見した。この信じ強磁性は応力発光メカニズムにも関連している可能性を見出し、さらなる研究を進めている。
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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
ミュオンビームを使って実験を行った結果、ミュオンスピン緩和が応力発光性と強い相関があることを発見し、単結晶成長も成功した。応力発光に関連した新奇強磁性も見出し新しい展望が開きつつあります。
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| Strategy for Future Research Activity |
加速器測定に適した応力印加・発光計測装置の作製を終了しているので、応力発光体結晶を用いて各種応力発光時のミュオン測定・解析を行うと同時に、予想外の新規磁性との関連を解明する。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
