2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation |
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| Project/Area Number |
25106004
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
武藤 俊介 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (20209985)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 剛久 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20220478)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 電子顕微鏡 / 格子欠陥 / セラミックス / 金属物性 / 電子分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①複合電子顕微分光装置については，反射電子検出器を装備し，信号収率の小さい波長分散蛍光X線分析（WDX）及びCLに対して，厚い試料からチャネリング信号を取り出しつつ測定信号強度を稼ぐ改良が完成した．
②新たなTEM-CLシステムの，ナノ粒子によるドラッグデリバリーという新たな未解明のテーマへの応用を開始した．STEMを用いた高い空間分解能は画期的だが，ナノ粒子に付与する電子によって効果的に発光する分子の探索を行い，特定の量子ドットが効果的に使用可能であることを突き止めた．次年度から本格的な観察を開始する．
②EMCDによる磁性体の磁気モーメントのナノ領域測定では，前年度の成果を更に拡張し，強磁性多層膜を1nm程度の分解能で走査することで磁気モーメントの界面付近の位置依存情報を得ることに成功した．更に国際共同研究によってEMCD信号の試料厚さ依存性を測定し，軌道磁気モーメントとスピン磁気モーメントを分離して測定することを世界に先駆けて成功した．
③前年度確立したビームロッキングによる蛍光X線のイオン化チャネリングパターンによるサイト選択的分析法を，実際のフェライト材料，蛍光材料などの微量添加機能元素に適用し，更に一般化した定量測定法を確立した．
④人工骨に使われるチタン表面の窒素酸化処理における窒素の化学状態分析結果について，窒素の化学状態を同定するために第一原理電子状態計算を実施し，最終的に生体親和性を持つチタニア表面の電荷分布状態を特定することに成功した．
⑤機械工学専攻のグループと共同で，ダイヤモンドライクカーボンコーティング膜の摩擦試験後の断面についてナノメートル分解能での分析を行い，コーティング膜による低摩擦現象の解明を図り，ナノトライボロジーという新しい分野を切り開きつつある．
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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
上記実績に記述したように順調に研究成果を挙げつつあり，さらにはこれまでの無機ナノテク材料のみならず，生物やトライボロジーなどの新たな学問分野へと切り込んでいる．この点は高い自己評価を与えることができるが，これまで遅れていたこれらの成果を論文として出版する部分が現在進みつつある．27年度にはまとまった数の論文が出版される予定である．
また材料プロセスを担う薄膜作成装置の整備が遅れているが今年度前半には稼働を始める予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までに複合電子顕微分光STEMのハードウェア及び解析ソフトウェアがほぼ完成した．本年度は応用測定に力点を置く．
(1)電子磁気円／線形二色性に基づくナノ領域磁気モーメント測定の開発（国際共同研究：これまでの手法開発の結果に基づき，磁性体／酸化物界面，結晶粒界などの欠陥構造を含む材料の磁気モーメントをナノメートル分解能でマッピングする．更に4f電子系磁性体の磁気異方性の線形二色性の測定へと進んでいく．
(2)セラミックス結晶粒界のダブルショットキー障壁における酸素欠損効果の検証（領域内共同研究）：バイクリスタル法による制御された結晶粒界を用い，これまで理論的に予測されていながら実験的な確証のないダブルショットキー障壁の実験的検証をSTEM-EELS及びSTEM-CL法を用いて行う．
(3)ナノトライボロジー分野への挑戦（学内共同研究）：これまでXPSやAuger分光などの表面化学的手法で調べられてきたこの分野において，STEM-EELSによる材料表面から数十ナノメートルの領域の化学構造変化の測定へと切り込む．特にDLC膜の摩擦痕の分析及び第一原理計算を併用した新たな研究分野を拓く．
(4)超高温耐熱／人工関節セラミックス材料における微量添加元素効果の検証（領域内共同研究）：前年度までに確立した電子チャネリングを利用した定量的元素／サイト選択的蛍光X線分析法を利用し，上記材料に添加した微量元素の占有サイトを定量的に測定し，さらにはこのデータに基づいた第一原理県産を行うことによって，機能元素の機能発現メカニズムを明らかにする．
(5)蛍光付与ナノ粒子を用いたドラッグデリバリシステム開発（他大学との共同研究）：バイオフィルム感染症をターゲットとしてナノ粒子によるドラッグデリバリ製剤の開発のために，発光付与ナノ粒子を使ってSTEM-CLによってその微視的効果を追尾することを目指す．
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[Journal Article] patially-resolved mapping of history-dependent coupled electrochemical and electronical behaviors of electroresistive NiO2014
Author(s)
I. Sugiyama, Y. Kim, S. Jesse, E. Strelcov, A. Kumar, A. Tselev, E.K. Rahani, V.B. Shenoy, T. Yamamoto, N. Shibata, Y. Ikuhara, S.V. Kalinin
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 4
Pages: 6725/1-9
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 複合酸化物薄膜の欠陥構造2014
Author(s)
山本 剛久，小林 俊介
Organizer
日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会
Place of Presentation
幕張メッセ国際会議場
Year and Date
2014-05-11 – 2014-05-13
Invited
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[Presentation] Domain structure of LSAT Single Crystal2014
Author(s)
S. Okada, K. Sasaki, T. Tokunaga, S. Kobayashi, T. Yamamoto
Organizer
The 4th International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations (AMTC4)
Place of Presentation
アクトシティ浜松
Year and Date
2014-05-08 – 2014-05-10
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