2022 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, エネルギー・環境材料研究拠点, 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)
岩崎 祐昂 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 研究員 (20964232)
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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、前年度に得られた強磁性準結晶の熱的安定化もしくは良質化を目的として、異種元素の添加もしくは元素の置換により新規準結晶試料の作製を行った。その結果、Au-Ga-Dy系において、液体急冷法により単相の準安定強磁性準結晶の合成に成功した。加えて、得られた準結晶は広い単相域を有することも判明した。そこで、組成の異なる強磁性準結晶の磁化測定を行い、ワイス温度の平均価電子数依存性をくわしく調べた。その結果、ワイス温度の振舞い、特にピークをとる平均価電子数が近似結晶のそれとよく整合していることが判明し、近似結晶で作成した磁気相図が準結晶において有効であること、準結晶の磁性の予言性を有していることが示唆される結果を得た。この結果は、強磁性だけでなく、様々な磁気秩序をもった準結晶の開発の基礎となる結果である。
酸化物ハイパーマテリアルに関しては、A01班で収集した440の粉末X線回折図形データについて、昨年度作成した機械学習モデルによるスクリーニングを行い、その結果、新たな20面体準結晶を見出した。
半導体ハイパーマテリアルに関しては、半導体ハイパーマテリアルの合成と熱電素子への応用を目指して、Al-Si-Ru系準結晶の単相試料作製と熱電物性測定を行った。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た。
強相関ハイパーマテリアルに関しては、2元系近似結晶Cd6Gd,Cd6Tbの超音波物性測定によって、新たな磁気秩序相を発見した。
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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
前年度の強磁性準結晶の合成に引き続き、今年度はその単相化に成功した。さらに、準結晶の磁性の組成依存性の測定を行い、近似結晶の磁気相図が準結晶へ適用可能であるとの知見が得られた。これは今後反強磁性準結晶の実現に向けた大きな一里塚である。
酸化物ハイパーマテリアルに関しては、粉末回折図形データから機械学習により初めて準結晶を発見することができた。アルゴリズムの改良を施すことでさらなる高性能化を図る。
Al-Si-Ru系準結晶の単相試料の熱電物性を測定した結果、温度上昇に伴って弱く増加する電気伝導率と高々30μV/K程度の小さいゼーベック係数を示し、半導体ではないことが分かった。
半導体ハイパーマテリアルに関しては、Al-Ru-Si系準結晶の単相試料を合成し、熱電物性を調べたところ、半導体では無く、金属であることが判明した。
強相関電子系ハイパーマテリアルに関しては、共同研究を進め、新たな知見を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
準結晶における反強磁性秩序の実現に向けて、近似結晶の磁気相図をもとに探索を行う予定である。あわせて、強磁性準結晶のさらなる熱的安定化を図り、液体急冷プロセスが不要な強磁性準結晶の実現を狙う。
酸化物ハイパーマテリアルに関しては、準結晶と高次近似結晶の回折図形は類似しているため、現在の機械学習モデルでは正確に区別ができておらず、その原因は人工的に作成した訓練データにあることが判明している。今後、データ生成方法を改良し、予測性能の高性能化を図る。
縮退半導体的な物性を示すAl-Pd-ReとAl-Pd-Ruをベースに、元素置換を施すことで半導体準結晶の創製を目指す。
半導体ハイパーマテリアルに関しては、半導体準結晶・近似結晶の予測のため、A03班に電気抵抗率と熱伝導率のデータを提供し、予測されたものを実験で確かめる。
強相関ハイパーマテリアルに関しては、超音波による共同研究をPr系にも適用し、Au-Ge-Prの新奇物性解明を進めていく。
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[Presentation] 準結晶におけるスピン相関と格子ダイナミクス2023
Author(s)
出口和彦, 松浦直人,那波和宏,佐藤卓,石川明日香,Farid Labib,田村隆治,張晋嘉,上村祥史,枝川圭一,高倉洋礼,梶本亮一,池内和彦
Organizer
2022年度量子ビームサイエンスフェスタ
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[Presentation] 内殻・価電子帯光電子分光による強磁性体Au-Al-Gd 近似結晶の電子状態研究2023
Author(s)
野末悟郎, 尾瀬朱音, 堤美和, 榎本彬人, 藤原秀紀, 木須孝幸,濵本諭, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 東谷篤志, 山崎篤志, 今田真, Farid Labib, 鈴木慎太郎, 田村隆治, 関山明
Organizer
第27回準結晶研究会
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[Presentation] 強磁性体Au-Al-Gd近似結晶に対する内殻・価電子帯光電子分光2023
Author(s)
野末悟郎, 尾瀬朱音, 堤美和, 藤原秀紀, 木須孝幸, 濵本諭, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 東谷篤志, 山崎篤志, 今田真, Farid Labib, 鈴木慎太郎, 田村隆治, 関山明
Organizer
日本物理学会2023年春季大会
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[Presentation] Hard and Soft X-ray Photoemission Study of the Au-Ga-Ce and Cd-Ce Quasicrystalline Approximants2022
Author(s)
Goro Nozue, A. Ose, M. Tsutsumi, H. Hashizume, H. Fujiwara, T. Kiss, S. Hamamoto, M. Oura, K. Tamasaku, M. Yabashi, T. Ishikawa, A. Higashiya, A. Yamasaki, S. Imada, A. Motouri, F. Labib, S.Suzuki, R. Tamura, A. Sekiyama
Organizer
第1回領域国際会議(Aperiodic2022)
Int'l Joint Research
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[Presentation] 光電子線二色性による強相関Cd-Ce近似結晶のバルク電子構造2022
Author(s)
野末悟郎, 尾瀬朱音, 堤美和, 橋爪快人, 藤原秀紀, 木須孝幸, 濵本諭, 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2022年秋季大会
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[Presentation] 内殻・価電子帯光電子分光による強相関 Ce 系近似結晶の電子構造研究2022
Author(s)
野末悟郎,堤美和, 尾瀬朱音,藤原秀紀,木須孝幸, _本諭 ,大浦正樹 ,玉作賢治,矢橋牧名 ,石川哲也 ,東谷篤志,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
第16回物性科学領域横断研究会
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[Presentation] Electronic structure of a strongly correlated Cd-Ce quasicrystalline approximant probed by linear dichroism in core-level photoemission2022
Author(s)
Goro Nozue, Akane Ose, Miwa Tsutsumi, Hidenori Fujiwara, Takayuki Kiss, Satoru Hamamoto, Kenji Tamasaku, Makina Yabashi, Tetsuya Ishikawa, Atsushi Higashiya, Atsushi Yamasaki, Shin Imada, Azusa Motouri, Farid Labib, Shintaro Suzuki, Ryuji Tamura, Akira Sekiyama
Organizer
新学術領域「ハイパーマテリアル」第4回若手研究会
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[Presentation] 多相粉末X線回折図から準結晶相を同定する機械学習モデル2022
Author(s)
瓜生寛堂, 山田庸公, 北原功一, Alok Singh, 岩崎祐昂, 木村薫, 宮尾直哉, 石川明日香, 田村隆治, Chang Liu, 吉田亮
Organizer
新学術領域「ハイパーマテリアル」第9回領域会議
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[Presentation] 内殻光電子線二色性による強相関Cd-Ce近似結晶のバルク電子状態研究2022
Author(s)
野末悟郎, 尾瀬朱音, 堤美和, 藤原秀紀, 木須孝幸, 濵本諭, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 東谷篤志, 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
新学術領域「ハイパーマテリアル」第9回領域会議
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