2017 Fiscal Year Annual Research Report
Structural analysis of nanomaterials using pair distribution functions: effect of morphology and defects
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15K04614
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
冨中 悟史 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (90468869)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 二体分布関数 / ナノ材料 / 歪み / 欠陥 / 非晶質 / 相純度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はX線二体分布関数を用いて、ナノ材料の歪みや欠陥の精密な定量的な解析を行うことを目的として実施した。X線二体分布関数はラボのX線装置に必要な改造を施し、全散乱データの収集を行い、必要なものに関しては大型放射光施設SPring-8の高エネルギーX線ビームラインで実験を行った。ハード面での改良とともに、ソフト面でのデータ解析アルゴリズムの構築とプログラミングをpythonを用いて行ってきた。ベータ版のソフトウェアはSPring-8の研究者を初め、海外の研究者にも使用されるようになってきた。このソフトウェア「Orochi」はX線の散乱データの高度な画像処理と数学処理を施し、SNの良いデータを高速で取れるようにするとともに、二体分布関数の精密な導出を高速で行うものである。今後はX線回折や得られた二体分布関数の解析も行えるようにする。
このような測定・解析環境の発展とともに、ナノ材料の歪みが顕著に解析できるようになってきた。本研究ではPtナノ材料やプルシアンブルー類似体の解析を行ってきた。最終的な論文は執筆中であるが、他の材料を含めた多くの解析から、ナノ材料は高温からクエンチしたような非平衡な物質であることが多いため、結晶の歪みのみならず、非晶質相が混在することが多くの材料で認められた。これらは回折法では見落とされるものであり、ナノ材料の機能の理解には必要不可欠な解析であることが明確である。
ソフトウェア環境とともに、多くの研究者がナノ材料の相の純度に正しい配慮を持ちながら材料研究を行うための普及を行っていくつもりである。
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