2016 Fiscal Year Research-status Report
ヘテロ構造揺らぎ相転移による新ものづくりコンセプトの創出
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15K14111
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| Research Institution | Shizuoka Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
久保 紘 静岡理工科大学, 総合技術研究所, 客員教授 (30029904)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ω相転移 / Landau自由エネルギー / ヘテロ構造揺らぎ理論 / ヘテロ構造揺らぎのkineics / 準安定相転移梯子登り理論 / 統計熱力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体分子モーター程の「物質内の微小領域で起る温度揺らぎに起因する現象の仕組みを学び」、その上でものづくりの新しいコンセプトを創出することを目的としている.Zr-Nb 合金の、温度揺らぎに起因する準安定ω相転移を対象とし、相転移の機構を明らかにすることから始めた. このため、順次、「相転移の電子・原子スケールでの熱力学解析」→「相転移kinetics解析」→「中性子線回折による相転移の評価」という手順で研究を重ねてきた.
H28年度は、予定されていた研究項目である「中性子線回折による相転移の評価」を行った. このうち、セントラルピーク解析理論の確立では、前年度（H27年度）の研究成果を踏まえて、準安定ω相ドメインの時間発展方程式を回折理論に持ち込み、セントラルピークのエネルギースペクトルを正確に且つ詳細に説明した. 定量的な評価は、S. Moss等が測定した Zr-20%Nb 合金の非弾性中性子線回折のセントラルピークについて行った（S. C. Moss, D. T. Keating, and J. D. Axe, Neutron study of the beta-to-omega instability, edited by P. S. University, Conference on Phase Transitions 1973 (Pergamon Press, Oxford, 1973) pp.179-188）.準安定ω相の生成に伴って現れる非弾性中性子線回折のセントラルピーク強度及びその半価幅は、準安定ω相ドメインのサイズとその分布及び生成・消滅の緩和時間の関数として正確、詳細に記述された. 論文にまとめて、Phys. Rev. Bに投稿中.
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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
熱統計力学で話題となっている「微小領域で起る温度揺らぎに起因する現象」の解明を目指して研究を行ってきた. その上でものづくりの新しいコンセプトを創出し、技術革新を引き起こすことを目的としている. Zr-Nb 合金の、温度揺らぎに起因する準安定ω相転移を対象とし、順次、「相転移の電子・原子スケールでの熱力学解析（H27年）」→「相転移kinetics解析（H28年）」→「中性子線回折による相転移の評価（H28年）」→「原子炉燃料棒の被覆材料、生体用金属材料あるいは触媒材料開発（H29年）」という手順で研究を重ねてきている.
本年度（H28年）の研究対象である「中性子線回折による相転移の評価」は、先ず、非弾性中性子線回折セントラルピークの解析理論確立をする必要があった. 1971年、中性子線非弾性散乱実験を行っていた Riste が，エネルギー分析軸上の E=0 に存在する非常に鋭いピーク，セントラルピークを発見して以来、確たる解析理論が存在していない. そこで、従来の回折理論に入ってくる、Langevin 方程式を解く部分を回避して、「相転移 kinetics 解析」に基づいて得られた準安定ω相ドメインの時間発展方程式を回折理論に持ち込み、セントラルピークの解析理論確立を行った. 定量解析には、S. C. Moss 等が測定した Zr-20%Nb 合金の非弾性中性子線回折のセントラルピークスペクトルを使用できたのが、研究が順調に進んだ理由の１つである. 全体としてみると、概ね順調であるが、情報発信（論文発表）が遅れている.
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、研究計画に記した「新ものづくりコンセプトの創出に軸足を移していく. 従来、Zr-Nb合金を対象に、「原子炉燃料棒の被覆材料、生体用金属材料あるいは触媒材料開発（H29年）」としていたが、本研究の手法は、ジーゼルエンジンの開発で主役的役割を担ったピエゾ素子やアクチュエーター、FERAM記憶素子、チップコンデンサー、など、誘電体材料開発にそのまま適用できるものので、BaTiO3系誘電体材料の開発にも繋げていきたいと考えている. このため、Zr-Nb合金では「原子炉燃料棒の被覆材料、生体用金属材料あるいは触媒材料開発（H29年）」の研究を行うが、同時に誘電体材料開発を目指してBaTiO3系誘電体の「相転移の電子・原子スケールでの熱力学解析」→「相転移kinetics解析」→「中性子線回折による相転移の評価」→「ピエゾ素子、アクチュエーター、FERAM記憶素子、チップコンデンサー開発」を行いたいと考えている.
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| Causes of Carryover |
必要がなかったため、人件費・謝金を支出しなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
大阪大学でのコンピューターを使用した計算にかかわる、人件費・謝金として使用する。
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