2021 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of hypermaterials
| Project Area | Hypermaterials: Inovation of materials scinece in hyper space |
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| Project/Area Number |
19H05818
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
田村 隆治 東京理科大学, 先進工学部マテリアル創成工学科, 教授 (50307708)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 薫 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター ナノ材料分野 熱エネルギー変換材料グループ, NIMS特別研究員 (30169924)
室 裕司 富山県立大学, 工学部, 教授 (50385530)
山田 庸公 東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 助教 (60638584)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 準結晶 / 局在磁性 / 強相関系 / 半導体 / 酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
局在ハイパーマテリアルに関しては、昨年度にマクロ磁化・比熱測定より強磁性転移の存在が示唆されたAu-Ga-R(R=Gd,Tb)系準結晶において、キュリー点上下の温度で粉末中性子回折実験を行った。その結果、Gd、Tb系のいずれにおいても、キュリー点以下で、核反射位置に磁気散乱が出現することを突き止めた。また、Tb系において磁気散乱強度の温度依存性を測定し、外挿によりキュリー点を求めたところ、マクロ測定で得られたキュリー点と良く一致することが判明した。以上より、マクロ測定で観測された強磁性転移が準結晶の強磁性転移であることが実証され、準結晶における初の長距離磁気秩序の観測に成功した。
酸化物ハイパーマテリアルに関しては、多相粉末X線回折図形から準結晶相の有無を判定する機械学習モデルの作成に取り組んだ。
半導体ハイパーマテリアルに関しては、まずは新たな準結晶・近似結晶の予測のため、A03班に準結晶・近似結晶の組成と相図のデータを提供し、予測に基づいて実験的探索を行った。
強相関ハイパーマテリアルに関しては、Pr系ハイパーマテリアルAu-Ge-Pr近似結晶の強相関電子現象を見いだし、単結晶の育成にも成功した。
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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
準結晶において強磁性転移の実証に初めて成功した。これは、科学史上初となる準結晶における長距離磁気秩序の発見でもあり、本研究の一つの目的が達成されたとともに、順調に進展している。
酸化物ハイパーマテリアルに関しては、機械学習モデルの構築を行い、人工的および実験的に得られた回折データを用いて性能評価した結果、それぞれ98.9、92.2%となり、いずれも高精度の予測性能を達成した。
半導体ハイパーマテリアルに関しては、A03班で予測されたAl-遷移金属３元系の準結晶・近似結晶を、実験で確かめ、２個の新しい準結晶を発見した。
強相関ハイパーマテリアルに関しては、Au-Ge-Prの開発によって、強相関電子とハイパーマテリアル構造による新たな現象の可能性を見いだした。
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| Strategy for Future Research Activity |
局在ハイパーマテリアルに関しては、合成に成功した強磁性準結晶は準安定相であり、また第二相を含んでいるため、磁性のより詳細な検討に向けて、強磁性準結晶の熱的安定化あるいは良質化が望まれる。今後、熱的安定化および構造良質化の双方の観点から検討を行う予定である。
酸化物ハイパーマテリアルに関しては、A01班で収集した粉末X線回折図形データについて、作成した機械学習モデルを用いて予測スクリーニングを行い、新たな合金・酸化物ハイパーマテリアルを探索する。
半導体ハイパーマテリアルに関しては、半導体近似結晶の合成に成功したAl-Ru-Si系で、機械学習により新たに見つかった準結晶が半導体かどうか実験で調べる。
強相関ハイパーマテリアルに関しては、Au-Ge-Prで単結晶の育成に成功したので、詳しい物性研究のために共同研究を進めていく。
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[Presentation] Au-Ga-Ce およびCd-Ce近似結晶に対する硬X線内殻・軟X線3d-4f共鳴光電子分光2022
Author(s)
野末悟郎, 尾瀬朱音, 橋爪快人, 藤原秀紀, 木須孝幸, 濱本諭, 大浦正樹, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 山崎篤志, 今田真, Farid Labib, 元売明瑞紗, 鈴木慎太郎, 田村隆治, 関山明
Organizer
日本物理学会 第77回年次大会
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[Presentation] Au-Ga-Ce 系近似結晶の高・低エネルギー光電子分光2021
Author(s)
関山明, 野末悟郎, 藤原秀紀, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 東谷篤志, 山崎 篤志, 今田 真, 元売 明瑞紗, 鈴木 慎太郎, 田村 隆治
Organizer
新学術領域ハイパーマテリアル第6回領域会議
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[Presentation] A 6-fold golden-mean tiling2021
Author(s)
Sam Coates, Ron Lifshitz, Akihisa Koga, Hem Raj Sharma, Ronan McGrath, Ryuji Tamura
Organizer
Kick-off meeting of the International Research Network APERIODIC
Int'l Joint Research
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[Presentation] Au-Ga-Ce 1/1 近似結晶に対する温度可変光電子分光2021
Author(s)
野末悟郎, 尾瀬朱音, 橋爪快人, 藤原秀紀, 木須孝幸, 濱本諭, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 山崎篤志, 今田真, 元売明瑞紗, 鈴木慎太郎, 田村隆治, 関山明
Organizer
日本物理学会2021年秋季大会
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