Correlation between cations with anomalous coordination and the glass structure

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22072
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Masai Hirokazu 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10451543)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小野寺 陽平 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (20531031) ; 小原 真司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主幹研究員 (90360833)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: ガラス / 構造 / モデリング / 物性

Outline of Final Research Achievements

The difference between glass and crystal is one of the most important topics from the viewpoint of materials science. In this study, the three-dimensional structure of phosphate glasses prepared by the melt-quenching method was clarified based on various experiments, such as high energy XRD, neutron diffraction, and X-ray absorption fine structure (XAFS). It was also found that there are cations with non-integer coordination numbers with low symmetry in the obtained glasses. In addition, it is found that XAFS data at low temperatures is important to discuss the intrinsic nonperiodic structure of the glass.

Free Research Field

無機材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

酸化物ガラスの構造は、世界的に結晶と同じ配位数を取ると考えられていたが、ガラス中に特異的な配位数を取るということを実証したという点で重要な成果である。つまり、結晶とガラスでは、元素の取りうる配位状態は同一ではないということを示したことになる。また、X線吸収微細構造解析を用いてガラス中の構造を議論するというアプローチは、今後の種々のガラスにおける研究に影響を与えると考えられる。