2021 Fiscal Year Annual Research Report
Atom-by-atom imaging of ion dynamics in nano-structures for materials innovation
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17H06094
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
幾原 雄一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70192474)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴田 直哉 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10376501)
中村 篤智 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20419675)
石川 亮 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20734156)
馮 斌 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20811889)
栃木 栄太 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50709483)
溝口 照康 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70422334)
関 岳人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90848558)
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| Project Period (FY) |
2017-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 原子・イオン / 格子欠陥 / ダイナミクス / TEM/STEM / その場観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の主たる研究成果は以下の通りである。
1. 粒界移動現象の原子レベル直接観察：走査透過型電子顕微鏡を用い、電子線照射と原子分解能観察を組み合わせた手法によりAl2O3[0001]Σ31対応粒界の移動現象を原子分解能にて観察した結果、Al原子カラムかわずかずつ空孔位置を介しながら変位することで粒界移動が実現されることがわかった。この際、対応粒界に特有の構造ユニットの変化を伴わないことが確認された。本プロジェクトでの先行研究により構造ユニットの変化を伴う例も確認されていることから、粒界移動現象には主に2つの主たるメカニズムが存在することが明らかとなった。
2. ナノ粒子の凝集過程のダイナミクス観察：酸化物基板上に担持したPtナノ粒子試料を1000K程度の高温下に加熱し、原子分解能ダイナミクス観察を実施した結果、Ostwald成長とは異なる凝集過程が観察された。本結果は開発した原子分解能を有する高速観察システムにより初めて観察が実現したものであり、触媒材料の設計や不活性化機構等に関する重要な知見を与えると考えられる。
3. 不動転位の形成過程の直接観察：荷重制御下においてAu単結晶の変形過程を原子分解能にて観察したところ、2枚の積層欠陥の交錯した後に回復過程において2本の部分転位が反応することにより不動転位が形成する現象が認められた。このようなメカニズムは従来指摘されていなかったものである。不動転位の形成は結晶性材料の強化機構の一つであり、本成果は結晶の強度特性の本質的な理解につながると考えられる。
4. 研究総括：5年間の研究成果を総括し、ナノ構造と機能発現の本質的メカニズムを解明し、ナノ構造設計・制御指針を確立することにより、新材料開発の基礎・基盤学理を構築した。
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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