走査トンネル顕微鏡によるＬＰＳＯ合金の破断面の超高分解能観察

• Project Area: Materials Science of synchronized LPSO structure -Innovative Development of Next-Generation Lightweight Structural Materials-
• Project/Area Number: 24109503
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 黒川 修 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90303859)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000); Fiscal Year 2013: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2012: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
• Keywords: 走査トンネル顕微鏡 / マグネシウム / マグネシウム合金 / LPSO

Research Abstract

STM（走査トンネル顕微鏡）は表面を原子分解能で観察することのできる観察手法である．STMは表面第1層のみに感度があるため，うまく試料表面を作製できれば，試料内の局所構造を観察することができる．
本研究ではMg-Y-ZnからなるLPSO相を超高真空中で劈開し，(0001)hcp劈開面のSTM（走査トンネル顕微鏡）観察を行った．その結果，Y-Znからなるクラスターを明瞭にイメージすることができた．Zn-Y系ではクラスターの配置に乱れが大きく，これまでTEM観察などでは，クラスター配列が明らかではなかったが，我々の研究によってはじめてこれを明らかにすることができた．
第一原理計算との比較検討により劈開面が，Mg-Mg層間であること，およびSTM像におけるコントラストと実際のクラスターの位置の関係を明らかにした．
上記検討により，STM像からクラスター位置を計測することが可能になったため，本年度は特に積層欠陥の間隔が異なる18R構造と14H構造におけるクラスター分布の違いに注目して研究を行った．統計処理の結果，18R構造におけるクラスター分布と，14H構造内の分布は異なっている可能性のあることが示された．また我々は(0001)hcp面内において，クラスターが直線状に配列しやすいことを統計的に明らかにした．興味深いことにこの傾向は18R，14H構造とも共通であった．この結果はLPSO相の形成過程の解明に手掛かりを与えるものと考えられる．
上記のように本研究では主に表面研究に使用されてきたSTMによって他の解析手法では得られない情報を提供することができた．このことは，条件が整った場合にはバルク試料内部の解析に使用でき，特に局所的に乱れのある構造の解析に威力を発揮することを示している．

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] An Attempt to Image Chemical Ordering in Close-Packed Layer of Mg–Zn–Y 18R Long-Period Stacking-Ordered Structure by Scanning Tunneling Microscopy (2013)
  • Author(s): S. Kurokawa, A. Yamaguchi, and A. Sakai
  • Journal Title: MATERIALS TRANSACTIONS Volume: 54 Issue: 7 Pages: 1073-1076
  • DOI: 10.2320/matertrans.M2013123
  • NAID: 10031183647
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • Peer Reviewed
• [Presentation] LPSO相中のZn-Yクラスター分布の組成依存性 (2014)
  • Author(s): 田中浩登, 黒川 修, 酒井 明
  • Organizer: 金属学会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Presentation] 査トンネル顕微鏡によるMg85Y9Zn6合金の原子構造観察 (2013)
  • Author(s): 黒川 修
  • Organizer: 2013年春期(第152回)講演大会講演募集
  • Place of Presentation: 東京理科大学
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] 走査トンネル顕微鏡を用いたMg85Zn6Y9 AS CAST材の原子分解能観察 (2013)
  • Author(s): 山口 晃寛（院生） 黒川 修 酒井 明
  • Organizer: 金属学会
  • Place of Presentation: 金沢大学
• [Presentation] 走査トンネル顕微鏡によるＬＰＳＯ合金の破断面の超高分解能観察 (2012)
  • Author(s): 黒川 修
  • Organizer: 軽金属学会第123回秋期大会プログラム
  • Place of Presentation: 千葉工業大学
  • Year and Date: 2012-11-10
• [Presentation] STM Observation of Cleaved LPSO Surfaces (2012)
  • Author(s): 黒川 修
  • Organizer: International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2012-10-01