2016 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, 未来材料・システム研究所, 教授 (20209985)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 剛久 名古屋大学, 工学研究科, 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 / 電子分光 / 統計情報処理 / 電子磁気カイラル二色性 / 電子チャネリング / 機能元素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度の実績として以下が挙げられる：前年度までに，EELS，EDX，CL検出器の制御システムを統合し，一つのPCプラットフォーム上で同時に上記分光測定を行うシステムが完成した．当システムを利用した具体的な成果として以下の項目が挙げられる：(1)ビームロッキングによる電子チャネリング条件下でのEELS/EDX同時測定の実施によって，リチウム二次電池正極材料の陽イオン配列とその価数変化を定量的に捉えることに成功した．この論文は欧文誌Microscopyに6月掲載され，Editor's Choice論文に選定され表紙を飾った．
(2)領域内連携成果として，人工関節に使用するTi合金の表面スケール層のSTEM-EELSスペクトラムイメージ分析を行い，疑似体液中でハイドロキシアパタイトが生成されて生体親和性を生じるための表面状態を明らかにし，この成果を米国材料学会誌に公表した．(3)STEM-EELS法を低摩擦化のための窒素含有非晶質炭素コーティング膜の分析に応用し，新たなナノトライボロジーという分野を切り開きつつある．実際にコーティング材の摺動後の断面を分析することにより表面付近のミクロ構造及び化学状態の変化によって表面が不活性になることが明らかになり，これまでの摩擦の概念を大きく変えつつある．
(4)分光スペクトルの情報統計処理法として低ランク行列分解法によるスペクトル分解とその可視化法を開発した．本年度はソフト直交性の導入およびスペクトルデータの新しい前処理法によって従来の問題点であった分解された成分スペクトルの不自然な強度落ち込みを解消し，重なり合うスペクトルを正しく分解することに成功した．
(5)STEM-EELSによる原子面分解能での磁気角運動量の測定に成功した．これは現時点でこの分野の世界最高記録である．
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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
前年度までに分光システムを統合し，複数の分光データを同時に取得することが可能となった．その応用測定の白眉として，EELS/EDXのチャネリング条件下での同時測定によるリチウムイオン二次電池正極材料のカチオンミキシングの測定が挙げられる．本成果を公表した欧文誌ではEditor's Choiceとして掲載号の表紙を飾った．このトピックでは、欧文誌の招待論文として二編のレビューを著した．また当グループが強力に推進しているナノレベルでの磁気角運動量測定法の開発では、空間分解能における世界記録を樹立し、プレス発表を行った．また情報統計処理の応用として分光イメージデータから化学状態の可視化を行ういくつかの新たなスキームを開発した成果が注目を集めつつあり、学会誌への解説の執筆、国際会議の招待講演の依頼が多数ある．以上のように本研究は順調に進展・推移していると言って良いものと自己評価している．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度にあたり，特に研究推進に支障は見当たらない．これまで開発してきた測定手法を幅広い応用測定へと展開していくが，特に以下の項目に力点を置きたい：(1)原子面分解能磁気角運動量の定量的位置敏感測定：これまで標準資料としてBCC鉄について専ら測定法開発に従事してきたが，今後結晶粒界やサイト選択的測定へと拡張し，これまで中性子散乱しか測定手段がなかった分野に切り込み，原子レベルでの測定という新たな領域を開拓することを目指す．(2)分光データの統計情報処理法を更に拡張し，データ駆動型の物性測定法を開発する．具体的にはガラス材料の新しい局所構造解析法の開発を目論む．(3)最終年度として，領域全体で教科書の執筆を行う予定である．我々の班は，前項(2)をテーマとした一章を分担する．
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Research Products
(64 results)
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[Presentation] Interfacial fracture strength property of micro-scale SiN/Cu components2016
Author(s)
Y. Takahashi, K. Aihara, I. Ashida, M. Takuma, K. Saitoh, T. Sato, K. Higuchi, Y. Yamamoto, S. Arai, S. Muto
Organizer
European Conference on Fracture (ECF21)
Place of Presentation
The Sheraton Catania Hotel & Conference Center, Italy
Year and Date
2016-06-20 – 2016-06-24
Int'l Joint Research
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[Presentation] 原子面分解能EMCD測定：理論予測2016
Author(s)
武藤俊介, J. Rusz, J. Spiegelberg, R. Adam, D. Buergler
Organizer
日本顕微鏡学会第72回学術講演会
Place of Presentation
仙台国際センター
Year and Date
2016-06-14 – 2016-06-16
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[Presentation] 原子面分解能EMCD測定：実験的検証2016
Author(s)
武藤俊介, J. Rusz, J. Spiegelberg, R. Adam, D. Buergler
Organizer
日本顕微鏡学会第72回学術講演会
Place of Presentation
仙台国際センター
Year and Date
2016-06-14 – 2016-06-16
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