2017 Fiscal Year Annual Research Report
Frontier of nanometer scale structure analyses
| Project Area | Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation |
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| Project/Area Number |
25106002
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松永 克志 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20334310)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 真之 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (00362666)
中村 篤智 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20419675)
豊浦 和明 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60590172)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 異種材料界面 / 第一原理計算 / 走査プローブ顕微鏡 / 表面構造 / 点欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)表面ナノ構造の原子レベル評価手法の開発：本年度は、ルチル型およびアナターゼ型TiO2表面の観察を行った。アナターゼ型TiO2(100)表面の画像コントラストには大きく３種類あることを示し、水分子がOH基となり乖離吸着している画像の測定に成功した。ルチル型TiO2(110)表面では、これまで報告例のない表面再構成構造があることを確認した。
(2)安定表面ナノ構造の第一原理による探索：第一原理計算により、ルチル型TiO2(110)表面に担持されたPtクラスタの安定構造および格子間Tiイオンの生成挙動について検討した。本研究において、実験グループとの連携で解明した界面モデルを用いて格子間Tiイオンの生成エネルギーを計算したところ、界面付近で格子間Tiイオンが安定となり、その価数は+3が最安定であることがわかった。界面近傍では、このような点欠陥の集積が生じている可能性がある。
(3)強誘電体界面の特異な電気特性の解明：さまざまなバーガースベクトルを有する直線転位を導入したSrTiO3双結晶試料を作製し、転位コアの原子レベル構造および電気伝導測定を行った。純粋な刃状転位ではなく、わずかなねじり成分を含むことで、転位が拡張した特徴的な転位コア構造をとることがわかった。また、このような拡張転位構造をもつ場合、転位に沿った顕著な電気伝導性が発現することがわかった。拡張転位には積層欠陥が含まれるが、積層欠陥ではバルクには無いカチオン配置が形成される。これが、今回測定された顕著な電気伝導性の起源ではないかと考えられる。
(4)固体イオニクスにおけるナノ構造解析：機械学習による、固体イオニクス材料中のイオン伝導機構解析の高効率化手法の確立を行った。結晶内のポテンシャルエネルギー表面の最小点および最大点に限定した解析を行ったところ、計算コストを2%程度まで削減できることが判明した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
