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2015 Fiscal Year Research-status Report

12角形原子コラムを含む配位多面体構造および近似結晶構造の特徴

Research Project

Project/Area Number 15K06426
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

小山 泰正  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20150295)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 仲山 啓  早稲田大学, 理工学術院, 助手 (30732193)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords12角形原子コラム / 12角形原子ユニット / 12角形準結晶 / 近似結晶 / 配位多面体 / 透過型電子顕微鏡
Outline of Annual Research Achievements

12角形準結晶に存在が指摘される12角形原子コラムおよびユニットに関係して、Mn-Si-V合金系に存在するH、ν、およびσ相の結晶構造、すなわちH、ν、およびσ構造を取り上げ、作製した試料の結晶学的特徴を主に透過型電子顕微鏡を用いて調べた。ここで、H、ν、およびσ構造中には共通して12角形原子コラムの存在を見て取ることができ、Hおよびν構造中には、さらに、12角形原子ユニットの存在をも見て取ることができる。結果として、以下の興味深い研究成果が得られた。
(1) H構造に関して、溶体化試料中に、12角形原子コラムが残存した特徴的な構造欠陥が観察され、このことから12角形原子ユニットの安定性が示唆された。さらに、別の組成の熱処理試料中には、12角形原子コラムの新しい長方形配列が観察された。この結果を含む実験結果の解析から、(σ→H)構造変化は、実際、12角形原子コラムの再配列としてとらえることができること、また、その再配列の際には、上述の12角形原子コラムの長方形配列により特徴づけられる準安定状態を経由することが明らかになった。また、構造変化の各段階における12角形原子コラムの再配列は、大きな原子変位を必要とせず、12角形原子コラムの殻から中心、および中心から殻へと役割を入れ替える、わずかな原子変位により説明可能であることが示された。
(2) H構造とν構造の共存試料において、H構造が、上の場合とは異なる、12角形原子ユニットのユニット軸方向の位相シフトによって特徴づけられる構造欠陥を含みやすいことがわかった。この構造欠陥に起因する暗い線状のコントラストと同様のコントラストが、高分解能像中の共存するν構造領域全面にわたり観察された。この結果を含む実験結果の解析から、ν構造は、H構造に対して、12角形原子コラムのユニット軸方向の位相シフトを連続的に導入した構造であると結論された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題では、12角形準結晶の近似結晶であるH相を中心に、その結晶構造中に12角形原子コラムおよび12角形ユニットの存在を見て取ることができる、ν相やσ相等の金属間化合物相に注目している。ここで、本研究課題における具体的な関心は大きく分けて、①12角形原子コラム形成の起源、②12角形原子コラムの再配列によって形成される12角形原子ユニットに関する特徴、および③12角形原子コラムおよびユニットの安定性の3点である。現在までに、当初の予定とは順番が前後してしまったものの、②と③に関係して、前述の「研究実績の概要」に示したような興味深い結果を得たため、本研究課題の進捗状況はおおむね順調であると判断した。

Strategy for Future Research Activity

今後の推進方策は大きく分けて2つある。まず1つは、12角形原子コラム形成の起源に関する検討課題を遂行することである。すなわち、Mn-Si-V合金系に存在するRおよびν相の結晶構造、すなわちRおよびν構造を対象にして、両者の結晶学的相関および(R→ν)構造変化の特徴を調査し、ν構造が含む12角形原子コラムについて、その出現の起源を検討する。具体的な手順としては、(1)試料作製と評価による適切な合金組成および熱処理の選定、(2)作製した試料の透過型電子顕微鏡による観察、および(3)得られたデータの解析を予定している。
もう1つは、分子軌道法による電子状態計算である。電子状態計算により、12角形準結晶の出現に直接関係する、12角形原子コラムおよび12角形原子ユニットの安定性を検討する。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた主な理由としては、透過型電子顕微鏡用特殊フィルム(富士フイルム社製イメージングプレート、691千円)および透過型電子顕微鏡用写真フィルム(富士フイルム社製、500千円)の購入を先送りしたことが挙げられる。先送りした理由は、既に我々が所有して使用していた透過型電子顕微鏡用特殊フィルムが、通常の耐用年数を超えて使用可能だったため、本年度はそれらを継続して使用し、購入を急がなかったためである。ただし、次年度にはこれらの購入を予定している。

Expenditure Plan for Carryover Budget

購入を先送りした透過型電子顕微鏡用特殊フィルム(富士フイルム社製イメージングプレート、691千円)および透過型電子顕微鏡用写真フィルム(富士フイルム社製、500千円)に加え、原料試料(75千円)、アルミナ坩堝(75千円)、不透明石英管(20千円)、およびMoシート(32千円)等の消耗品の購入を計画している。また、前年度に引き続き、研究協力者に対する謝金(600千円)の支払いも予定している。

  • Research Products

    (28 results)

All 2016 2015

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 1 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results)

  • [Journal Article] Relaxation phenomenon in the formation of the C-type orbital-ordered state in the simple perovskite manganite Sr1-xNdxMnO32016

    • Author(s)
      Y. Inoue, H. Sato, and Y. Koyama
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Japan

      Volume: 85 Pages: 024714

    • DOI

      10.7566/JPSJ.85.024714

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Features of ferroelectric states in the simple-perovskite mixed-oxide system (1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 with lower Ti contents2016

    • Author(s)
      H. Tsukasaki, Y. Uneno, S. Mori, and Y. Koyama
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Japan

      Volume: 85 Pages: 034708

    • DOI

      10.7566/JPSJ.85.034708

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Crystallographic features in the vicinity of the morphotropic phase boundary in the multiferroic material Bi1-xSmxFeO32016

    • Author(s)
      M. Nomoto, T. Inoshita, Y. Inoue, Y. Horibe, and Y. Koyama
    • Journal Title

      MRS Advances

      Volume: 1 Pages: 573-578

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1557/adv.2016.155

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystallographic features of orbital ordering related to the C-type antiferromagnetic state in the simple perovskite manganite Ca1-xPrxMnO32016

    • Author(s)
      K. Kojima, Y. Inoue, and Y. Koyama
    • Journal Title

      MRS Advances

      Volume: 1 Pages: 579-584

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1557/adv.2016.143

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Features of the ferroelectric domain structure in the multiferroic material YbMnO32016

    • Author(s)
      T. Inoshita, Y. Inoue, Y. Horibe, and Y. Koyama
    • Journal Title

      MRS Advances

      Volume: 1 Pages: 591-596

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1557/adv.2016.154

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Features of the intermediate state appearing between the C- and A-type orbital-ordered states in the highly-correlated electronic system Sr1-xNdxMnO32016

    • Author(s)
      A. Shiratani, H. Sato, Y. Inoue, and Y. Koyama
    • Journal Title

      MRS Advances

      Volume: 1 Pages: 603-608

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1557/adv.2016.219

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of the C-type orbital-ordered state in the simple perovskite manganite Sr1-xSmxMnO32016

    • Author(s)
      M. Yamagata, A. Shiratani, Y. Inoue, and Y. Koyama
    • Journal Title

      MRS Advances

      Volume: 1 Pages: 615-620

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1557/adv.2016.217

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Orientation relationship between the T structure and the icosahedral quasicrystal in the Zn-Mg-Al alloy system2016

    • Author(s)
      K. Nakayama, J. Watanabe, and Y. Koyama
    • Journal Title

      AIP-CP-FMS2015

      Volume: - Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Features of the ferroelectric rhombohedral state in Ba(Ti1-xZrx)O3 having the simple perovskite structure2015

    • Author(s)
      H. Tsukasaki, S. Mori, and Y. Koyama
    • Journal Title

      J. Ceram. Soc. Japan

      Volume: 123 Pages: 913-919

    • DOI

      10.2109/jcersj2.123.913

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Crystallographic features of the approximant H phase in the Mn-Si-V alloy system2016

    • Author(s)
      Kei Nakayama, Takumi Komatsuzaki, and Yasumasa Koyama
    • Organizer
      THERMEC'2016
    • Place of Presentation
      Messe Graz (Graz)
    • Year and Date
      2016-06-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マルチフェロイクス物質Bi1-xSmxFeO3におけるモルフォトロピック相境界付近の結晶学的特徴2016

    • Author(s)
      野元将志, 井下匠, 井上靖秀, 堀部陽一, 小山泰正
    • Organizer
      日本金属学会2016年春期(第158回)講演大会
    • Place of Presentation
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-23
  • [Presentation] 強相関電子系Sr1-xSmxMnO3におけるA型軌道整列相境界付近の結晶学的特徴2016

    • Author(s)
      山形弥里, 井上靖秀, 小山泰正
    • Organizer
      日本金属学会2016年春期(第158回)講演大会
    • Place of Presentation
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-23
  • [Presentation] 強相関電子系Sr1-xNdxMnO3におけるC型/A型軌道整列相境界付近の結晶学的特徴2016

    • Author(s)
      嶋崎里奈, 白谷あゆみ, 佐藤兆樹, 井上靖秀, 小山泰正
    • Organizer
      日本金属学会2016年春期(第158回)講演大会
    • Place of Presentation
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-23
  • [Presentation] マルチフェロイクス物質Bi1-xLaxFeO3のx = 0.25付近における結晶学的特徴2016

    • Author(s)
      吉田春香, 野元将志, 井下匠, 井上靖秀, 堀部陽一, 小山泰正
    • Organizer
      日本金属学会2016年春期(第158回)講演大会
    • Place of Presentation
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-23
  • [Presentation] 強相関電子系Ca1-xLaxMnO3におけるC型軌道整列状態の形成2016

    • Author(s)
      後藤崇将, 小山泰正
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-22
  • [Presentation] Crystallographic features in the vicinity of the morphotropic phase boundary in the multiferroic material Bi1-xSmxFeO32015

    • Author(s)
      M. Nomoto, T. Inoshita, Y. Inoue, Y. Horibe, and Y. Koyama
    • Organizer
      2015 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • Place of Presentation
      Hynes Convention Center (Boston)
    • Year and Date
      2015-11-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Crystallographic features of orbital ordering related to the C-type antiferromagnetic state in the simple perovskite manganite Ca1-xPrxMnO32015

    • Author(s)
      K. Kojima, Y. Inoue, and Y. Koyama
    • Organizer
      2015 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • Place of Presentation
      Hynes Convention Center (Boston)
    • Year and Date
      2015-11-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Features of the ferroelectric domain structure in the multiferroic material YbMnO32015

    • Author(s)
      T. Inoshita, Y. Inoue, Y. Horibe, and Y. Koyama
    • Organizer
      2015 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • Place of Presentation
      Hynes Convention Center (Boston)
    • Year and Date
      2015-11-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Features of the intermediate state appearing between the C- and A-type orbital-ordered states in the highly-correlated electronic system Sr1-xRxMnO3 (R = Nd, Sm)2015

    • Author(s)
      A. Shiratani, H. Sato, Y. Inoue, and Y. Koyama
    • Organizer
      2015 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • Place of Presentation
      Hynes Convention Center (Boston)
    • Year and Date
      2015-11-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation of the C-type orbital-ordered state in the simple perovskite manganite Sr1-xSmxMnO32015

    • Author(s)
      M. Yamagata, A. Shiratani, Y. Inoue, and Y. Koyama
    • Organizer
      2015 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • Place of Presentation
      Hynes Convention Center (Boston)
    • Year and Date
      2015-11-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Crystallographic features of orbital ordering related to the C-type antiferromagnetic state in the highly-correlated electronic system Ca1-xPrxMnO32015

    • Author(s)
      K. Kojima, Y. Inoue, and Y. Koyama
    • Organizer
      2nd International Symposium on Frontiers in Materials Science
    • Place of Presentation
      Waseda University (Tokyo)
    • Year and Date
      2015-11-20 – 2015-11-21
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Orientation relationship between the T structure and the icosahedral quasicrystal in the Zn-Mg-Al alloy system2015

    • Author(s)
      K. Nakayama, J. Watanabe, and Y. Koyama
    • Organizer
      2nd International Symposium on Frontiers in Materials Science
    • Place of Presentation
      Waseda University (Tokyo)
    • Year and Date
      2015-11-20 – 2015-11-21
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 強相関電子系Mn酸化物Ca1-xPrxMnO3におけるC型反強磁性状態に関係した軌道整列の結晶学的特徴2015

    • Author(s)
      児島健太郎, 井上靖秀, 小山泰正
    • Organizer
      日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-16
  • [Presentation] マルチフェロイクス物質YbMnO3における強誘電分域構造の特徴2015

    • Author(s)
      井下匠, 井上靖秀, 堀部陽一, 小山泰正
    • Organizer
      日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-16
  • [Presentation] 強相関電子系Sr1-xRxMnO3(R=Nd, Sm)におけるC型/A型軌道整列相境界付近の結晶学的特徴2015

    • Author(s)
      白谷あゆみ, 佐藤兆樹, 井上靖秀, 小山泰正
    • Organizer
      日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-16
  • [Presentation] Mn-Si-V合金における近似結晶H相の結晶構造と構造欠陥の特徴2015

    • Author(s)
      小松崎巧, 仲山啓, 井上靖秀, 小山泰正
    • Organizer
      日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-16
  • [Presentation] マルチフェロイクス物質Bi1-xSmxFeO3におけるモルフォトロピック相境界付近の強誘電状態2015

    • Author(s)
      野元将志, 井下匠, 井上靖秀, 堀部陽一, 小山泰正
    • Organizer
      日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-16
  • [Presentation] 強相関電子系酸化物Sr1-xSmxMnO3におけるC型軌道整列状態の形成過程2015

    • Author(s)
      山形弥里, 白谷あゆみ, 井上靖秀, 小山泰正
    • Organizer
      日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-16

URL: 

Published: 2017-01-06  

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