2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of atomic-resolution magnetic field imaging electron microscopy and its application to interface characterization in magnetic materials
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20H05659
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柴田 直哉 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10376501)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関 岳人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (90848558)
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| Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| Keywords | 走査型透過電子顕微鏡 / 電磁場 / 界面 / 磁性材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は以下の項目について重点的に研究開発を行い、下記の成果を得た。
①Fe-Siの粒界原子構造解析：本年度は、Fe-SiのΣ9粒界の原子構造直接観察を行った。その結果、観察された粒界原子構造は先行研究で理論的に予測された最安定構造とは全く異なり、単純な周期をもたない非整合原子構であることを解明した。本結果は、Σ9粒界が有限温度において極めて低い粒界エネルギーを有する可能性を示唆する結果であり、電磁鋼板の組織形成過程において極めて重要な知見を与える成果である。
②フェライト系磁石におけるドメイン壁解析：本年度は、フェライト系磁石におけるドメイン壁の局所磁場観察を行い、添加元素の変化に伴うドメイン壁幅のナノスケールの変化を実験的に捉えることに成功した。この結果は、昨年度のNd系磁石の時と同様に酸化物磁石においても磁壁幅解析が局所磁気特性の評価に有効であることを示す成果である。
③スピンデバイスにおける局所磁性構造観察：本年度は、磁気トンネル接合（Magnetic Tunnel Junction: MTJ）デバイス磁性層中の磁場直接観察に成功し、ナノレベルの強磁性層における磁化の平行・反平行状態を直接観察できることを示した。この結果は、本開発手法がスピントロニクスデバイス研究開発においても有力であることを示す成果である。
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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
本年度は計画した3つの項目について、いずれも計画通りに研究が進展し、特に①Fe-Siの粒界原子構造解析および③スピンデバイスにおける局所磁性構造観察に関しては査読付国際学術論文誌に論文発表を行った。①はNatureCommunicationsにおいて論文発表し、プレス発表も行った。よって、順調に研究が進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、磁場フリー電子顕微鏡を用いた応用研究を更に推進し、磁気スキルミオンの動的観察、磁石材料における磁区・磁壁解析、スピンデバイスにおける界面磁性構造解析、電磁鋼板粒界原子構造解析等を通じて磁性材料局所構造と磁気・磁区構造との相互作用メカニズムの本質的な解明を目指す。また、来年度は最終年度のため、これまでの研究内容を総括し、局所磁性構造の超高空間分解能直接観察手法の確立と新規磁性材料創成のための界面設計指針の構築を目指す。
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[Journal Article] Nano-scale Localized phonons at Al2O3 grain boundaries2024
Author(s)
Jingyuan Yan, Ruochen Shi, Jiake Wei, Yuehui Li, Ruishi Qi, Mei Wu, Xiaomei Li, Bin Feng, Peng Gao, Naoya Shibata, Yuichi Ikuhara
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Journal Title
Nano Letters
Volume: 24
Pages: 3323-3330
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Ultra-stable and highly reactive colloidal gold nanoparticle catalysts protected using multi-dentate metal oxide nanoclusters2024
Author(s)
Kang Xia, Takafumi Yatabe, Kentaro Yonesato, Soichi Kikkawa, Seiji Yamazoe, Ayako Nakata, Ryo Ishikawa, Naoya Shibata, Yuichi Ikuhara, Kazuya Yamaguchi, Kosuke Suzuki
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 15
Pages: 851
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Hydrogen-Induced Reduction Improves the Photoelectrocatalytic Performance of Titania2024
Author(s)
Carlos Sanchez-Sanchez, Roberto Munoz, Elena Alfonso-Gonzalez, Mariam Barawi, Jose I. Martinez, Elena Lopez-Elvira, Gabriel Sanchez-Santolino, Naoya Shibata, Yuichi Ikuhara, Gary J. Ellis, Mar Garcia-Hernandez, Maria Francisca Lopez, Victor A. de la Pena O’Shea, and Jose A. Martin-Gago
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Journal Title
ACS Applied Energy Materials
Volume: 7
Pages: 2101-2108
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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