2017 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of co-relation between structure and function for the materials obtained under high pressure and high temperature process
| Project Area | Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation |
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| Project/Area Number |
25106006
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
谷口 尚 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (80354413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遊佐 斉 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (10343865)
村田 秀信 横浜市立大学, 国際総合科学部(八景キャンパス), 助教 (30726287)
宮川 仁 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (40552667)
吉田 英弘 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (80313021)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 高圧高温 / イオン半径 / 構造安定化 / イオン導電率 / 粒界ナノ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高圧環境下におけるナノ構造情報の活用を目指し、記述子となるイオン半径の高圧への拡張を進めた。網羅的な第一原理計算により算出した1000個以上の結合長の圧力依存性に統計的処理を施すことで、イオン半径の圧力依存性を求めた。更に、高圧下に出現する新奇な価数・配位数を持つイオンへの対応のために、機械学習によるイオン半径のモデル化に展開した。これらの指針を活用し、陽イオン半径を変化させたBaSiO3類似物質で、同様の相転移の存在および凍結可能性について、計算科学による出現圧力およびバンドギャップの予測等により連携研究を進めた。構造と機能相関検証の観点から、高圧合成した物質(AE2NaWO5.5 AE=Ca, Sr, Ba)の体積弾性率(BM)を第一原理計算から求め、BMと全導電率のび、導電率の活性化エネルギー(Ea)の相関を検証した。また物質系の拡張も推進し、NaをKで置換した(AE2KaWO5.5 AE=Ca, Sr)の高圧合成にも成功した。インピーダンス測定により導電性を評価し、Ca2NaWO5.5とCa2KaWO5.5等の同系物質で比較した場合、格子定数が大きい物質、即ち隙間の空間が広い物質の方が高いイオン伝導性を示すことが確認された。
常圧・高温下における化学組成、雰囲気および応力場・電場制御焼結技術を複合的に組み合わせた粒界ナノ領域の制御プロセスにおいて、様々な金属酸化物における緻密化挙動と電気伝導率に関するデータを総括的に評価解析した。その結果、粒界における欠陥準位の生成が電場制御下での物質輸送に深く関連しており、それゆえ電気伝導率ないしバンドギャップを記述子とした粒界ナノ構造制御によって焼結緻密化挙動のコントロールが可能であった。これはナノ構造情報を駆使したプロセスとして期待される。
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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
(32 results)
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[Journal Article] Out-of-plane heat transfer in van der Waals stacks through electron-hyperbolic phonon coupling2018
Author(s)
K-Jan Tielrooij , N. C. H. Hespnbsp, A. Principi, M. B. Lundeberg, E. A. A. Pogna, L. Banszerus, Z. Mics, M. Massicotte, P. Schmidt, D. Davydovskaya, D. G. Purdie, I. Goykhman, G. Soavi, A. Lombardo, K.Watanabe, T. Taniguchi, M Bonn, D. Turchinovich, C. Stampfer,A. C. Ferrari, G. Cerullo, M. Polini,F.H. L. Koppens
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Journal Title
Nature Nanotechnology
Volume: 13
Pages: 41-46
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Electrical control of charged carriers and excitons in atomically thin materials2018
Author(s)
K.Wang, K.D.Greve, L.A.Jauregui, A.Sushko, A.High, Y.Zhou, G.Scuri, T.Taniguchi, K.Watanabe, M.D.Lukin, H.Park, P.Kim
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Journal Title
Nature Nanotechnology
Volume: 13
Pages: 128-132
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Lattice-matched epitaxial graphene grown on boron nitride2018
Author(s)
A. Davies, J.D. Albar, A. Summerfield, J. C. Thomas, T. S. Cheng, V. V. Korolkov, E. Stapleton, J. Wrigley, N. L. Goodey, C. J. Mellor, A. N. Khlobystov, K. Watanabe, T. Taniguchi, C. T. Foxon, L. Eaves, S. V. Novikov, P. H. Beton
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Journal Title
NANO LETTERS.
Volume: 18
Pages: 498-503
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Integer and Fractional Quantum Hall effect in Ultrahigh Quality Few-layer Black Phosphorus Transistors2018
Author(s)
J. Yang, S. Tran, J. Wu, S. Che, P. Stepanov, T. Taniguchi, K. Watanabe, H. Baek, D. Smirnov, R. Chen, C. N. Lau
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Journal Title
NANO LETTERS
Volume: 18
Pages: 229-234
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Controlled Electrochemical Intercalation of graphene/ h-BN van der Waals Heterostructures2018
Author(s)
S. Y. Frank Zhao, Giselle A. Elbaz, D. Kwabena Bediako, Cyndia Yu, Dmitri K. Efetov, Yinsheng Guo, Jayakanth Ravichandran, Kyung-Ah Min, Suklyun Hong, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Louis E. Brus, Xavier Roy, Philip Kim
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Journal Title
NANO LETTERS
Volume: 18
Pages: 460-466
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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