2022 Fiscal Year Annual Research Report
Design on Mechanical and Multi-Physics Properties of Nano-Structured Meta-Interface
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18H05241
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
北村 隆行 京都大学, 情報学研究科, 名誉教授 (20169882)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澄川 貴志 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (80403989)
嶋田 隆広 京都大学, 工学研究科, 教授 (20534259)
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| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノ構造 / メタ界面 / 力学 / マルチフィジックス / 設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和4年度の研究実績は、以下のように纏めることができる。１．機能性メタ界面を実現するために、チタン酸バリウム（BaTiO3）ナノ要素を対象とし、透過型電子顕微鏡（TEM）の内部でその場観察を行いながら負荷試験を実施した。ナノ要素の内部には、材料表面の影響を受けた特徴的な分極のドメイン構造が存在した。この実験では、ナノ要素が有するflexoelectricityに着目した。試験体に対して正負が異なる曲げ変形を加えた結果、ナノ要素内のドメイン構造が繰り返し変化し、負荷によるスイッチングを実現できることを明らかにした。すなわち、このナノ要素の機能を利用し、メタ界面に適切な設計を施して外部から力学的な負荷を与えることで、電気的なメモリ機能を示すメタ界面の実現が可能であることを示した。２. 圧電応答顕微鏡を導入し、その内部で供試材に負荷を与えながら強誘電性や磁気特性を計測することのできるマルチフィジックス負荷装置の製作を行った。独自設計した軽量且つ小容量の四点曲げ試験治具を設計・作製し、さらにBaTiO3中の強誘電性の観測を行うことに成功した。３．Phase-field有限要素解析技術を磁性体に適用できるよう拡張し、強誘電体PbTiO3と磁性体MnSiのナノ複合メタ界面構造の評価を行った。ナノ複合メタ構造では、強誘電性と磁性という互いに異なる物理特性間に顕著なカップリング効果が現れることを見い出し、磁場によって強誘電分極を、電場によって磁気秩序を、相補的に制御できることを示した。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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