2018 Fiscal Year Research-status Report
Ferroelectric nano-ordering and fractal nature in ferroelectric nanocrystals
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18K03476
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
武貞 正樹 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (30311434)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 強誘電体性ナノ結晶 / 強誘電性ナノ秩序形成ダイナミクス / 高分解能広帯域光散乱分光 / トロイダル強誘電性 / フラクタル / 超臨界水熱合成法 / チタン酸鉛 / チタン酸バリウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
結晶はナノスケールまで系の大きさを小さくすると物理現象に対する空間的制約や並進対称性の破れに起因した影響が顕著になる。このようなサイズ効果によりナノ結晶には巨視的サイズを持つ結晶には現れない新規な物理現象の発現が期待される。積層セラミックコンデンサや強誘電体メモリー、アクチュエータ、センサーなどに用いられる強誘電体は、最近の第一原理計算の結果により一つの粒径サイズがナノメートルスケールまで小さくなると新規な物理現象としてトロイダル強誘電性の発現が予言され基礎と応用の視点で興味深い。本研究では強誘電性ナノ結晶について強誘電ナノ秩序化機構（強誘電性ナノ秩序形成ダイナミクス）の解明を目的とする。本補助金で購入した単一モードDPSSレーザーを励起光源として用いた高分解能広帯域光散乱分光実験によりチタン酸鉛ナノ結晶試料のスペクトルの温度依存性を測定した。試料のチタン酸鉛ナノ結晶は超臨界水熱合成法で作製し、強誘電性の臨界サイズ領域として報告されている粒径6.5 nm, 8 nm, 12 nmの3種類を用いてスペクトルの温度依存性と共にサイズ依存性を測定した。H30年度は初年度として特に100 cm-1以下の波数領域に測定される強誘電性ソフトモードの振る舞いについて注目しnotched slitを搭載したトリプルモノクルメータを分光器として用いた。得られたスペクトルの温度依存性は従来報告された結果と比較すると転移点に向かった臨界的ソフト化に明確な違いが測定された。SHGで異常が測定された温度T0の近傍で有限の振動数で極小値をとり、温度T0を過ぎた温度で再びハード化を示し、不完全なソフト化が測定された。
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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
当初予定していた単一モードDPSSレーザーを導入し高分解能広帯域光散乱分光スペクトルの測定を開始した。超臨界水熱合成法で作製した粒径サイズ6.5 nm, 8 nm, 12 nmの試料を用いてスペクトルの温度依存性とサイズ依存性から強誘電性チタン酸鉛ナノ結晶が示す強誘電ナノ秩序化に伴った強誘電性ソフトモードの測定に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
高分解能広帯域光散乱分光法を用いてさらに広いダイナミックレンジを測定し、特に低振動数領域に期待されるナノ秩序形成ダイナミクスの振る舞いに注目し実験を進める。さらに中性子小角散乱実験を用いることで広帯域スペクトルに観測される自己相似スペクトルとフラクタル次元の関連性を明らかにする。原子精度走査型透過電子顕微鏡観察を行うことによりSTEM像から強誘電性の分極構造を実空間の視点で明らかにする。
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Research Products
(10 results)
