2023 Fiscal Year Final Research Report

Nanoscale Interface Characterization

Planned Research

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Project Area	New Materials Science on Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores
Project/Area Number	19H05788
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	The University of Tokyo
Principal Investigator	Shibata Naoya 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10376501)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山本剛久名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20220478) 石川亮東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20734156) 馮斌東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20811889) 栃木栄太東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (50709483) 関岳人東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (90848558) 近藤隼東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (00780777)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords	原子分解能局所電磁場観察 / 機能コア電磁場 / 機能コア3次元原子構造 / 機能コア電子状態 / 機能コアその場観察
Outline of Final Research Achievements	In this study, we studied the interface functional cores which are the origins of many material properties, and explored new methodologies for interface functional core characterizations. Specifically, we advanced the state-of-the-art atomic-resolution scanning transmission electron microscopy techniques for developing new methods for observing local electromagnetic fields, three-dimensional atomic structures and dynamics of interface functional cores. As a result, we succeeded in observing the local electromagnetic fields and the three-dimensional atomic structures of various interface functional cores, which help us to elucidate the correlation between material interface structures and their functions. Furthermore, through collaborative research with other research groups, we successfully established a new research field in materials science based on crystal defect functional cores.
Free Research Field	電子顕微鏡材料学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究では、界面機能コア局所電磁場の定量観察や3次元原子構造観察を可能にする新しい電子顕微鏡観察手法を開発した。その結果、異相界面や結晶粒界、さらには個々の原子における電磁場の定量観察を実現した。また、触媒粒子の3次元原子ダイナミクスの直接観察にも成功した。一連の成果は、電子顕微鏡技術の大幅な進化を促し、電子顕微鏡材料学の分野の発展に大きく貢献した。さらに、これらの新規観察手法を用いた領域内連携研究により多様な材料の機能コアの本質的な解明に成功した。これらの研究により、機能コアに基づく新たな材料科学分野の開拓を実現し、機能コアを利用した新規材料設計・創製への明確な道筋をつけることに成功した。