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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Frontier of nanometer scale structure analyses

Planned Research

Project AreaExploration of nanostructure-property relationships for materials innovation
Project/Area Number 25106002
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

松永 克志  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20334310)

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)
Project Period (FY) 2013-06-28 – 2018-03-31
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
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。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] CaseWestern Reserve University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      CaseWestern Reserve University
  • [Int'l Joint Research] Universidad Autonoma de Madrid(Spain)

    • Country Name
      Spain
    • Counterpart Institution
      Universidad Autonoma de Madrid
  • [Journal Article] <10-10> dislocation at a {2-1-10} low-angle grain boundary in LiNbO32018

    • Author(s)
      Y. Furushima, A. Nakamura, E. Tochigi, Y. Ikuhara, K. Toyoura, K. Matsunaga
    • Journal Title

      Journal of Materials Science

      Volume: 53 Pages: 333-344

    • DOI

      10.1007/s10853-017-1532-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Another origin of yield drop behavior in sapphire deformed via basal slip: Recombination of climb-dissociated partial dislocations2017

    • Author(s)
      A. Nakamura, K. Matsunaga, E. Tochigi, N. Shibata, Y. Ikuhara, K.P.D. Lagerlof
    • Journal Title

      Scripta Materialia

      Volume: 138 Pages: 109-113

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2017.06.001

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Nonstoichiometric [012] dislocation in strontium titanate2017

    • Author(s)
      Y. Furushima, Y. Arakawa, A. Nakamura, E. Tochigi, K. Matsunaga
    • Journal Title

      Acta Materialia

      Volume: 135 Pages: 103-111

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2017.06.017

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Physical origin of unusual anisotropic motion of columnar oxygen ions in apatite-type fast ionic conductor of lanthanum silicate2017

    • Author(s)
      K. Matsunaga, K. Imaizumi, A. Nakamura, K. Toyoura
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 121 Pages: 20621-20628

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b06086

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The local electronic properties of individual Pt atoms adsorbed on TiO2(110) studied by Kelvin probe force microscopy and first-principles simulations2017

    • Author(s)
      A. Yurtsever, D. Fernandez-Torre, J. Onoda, M. Abe, S. Morita, Y. Sugimoto, R. Perez
    • Journal Title

      Nanoscale

      Volume: 9 Pages: 5812-5821

    • DOI

      10.1039/c6nr07550a

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structure and electrical conduction property of dislocations in oxides2018

    • Author(s)
      A. Nakamura
    • Organizer
      6th ESISM International Workshop
    • Invited
  • [Presentation] 機械・電気・光のマルチフィジックス 欠陥制御の新展開2018

    • Author(s)
      中村篤智
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Invited
  • [Presentation] 貴金属/TiO2界面における結合状態と点欠陥形成2017

    • Author(s)
      松永克志
    • Organizer
      日本金属学会2017年秋期(第161回)講演大会
    • Invited

URL: 

Published: 2018-12-17   Modified: 2022-02-28  

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