2013 Fiscal Year Annual Research Report
無容器溶融法による非平衡バルクガラス合成プロセスの研究
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24350111
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
小原 真司 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主幹研究員 (90360833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増野 敦信 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (00378879)
藤原 明比古 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主席研究員 (70272458)
田原 周太 琉球大学, 理学部, 助教 (80468959)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 無機工業化学 / ガラス / 液体 / 構造解析 / 無容器浮遊法 |
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| Research Abstract |
平成24年度は超高温の無容器融体を達成するために、SPring-8の高エネルギーX線回折ビームラインBL04B2に200W 炭酸ガスレーザーを導入し、これまで報告例のない高融点酸化物である二酸化ジルコニウム（融点：2715℃）融体のX線回折データを2600℃の過冷却状態から2800℃まで測定することに成功し、融体がこの温度範囲で安定に存在することを確認した。さらに、連携研究者であるフィンランドのタンペレ工科大学のAkolaのグループが行ったスーパーコンピューターを用いた大規模第一原理分子動力学計算により実験データを忠実に再現する構造モデルの導出に成功した。平成25年度はこれらの実験データ、計算データをさらに解析することにより、この液体の構造的特徴を原子・電子レベルで解明し、この液体がガラスにならない理由を明らかにすることができた。
成果は、英国科学誌Nature Communicationsに投稿中である。
無容器法から合成されたニオブ酸ランタンガラスが組成により二種類の構造があることを、SPring-8の高エネルギ-X線回折実験、英国ラザフォードアップルトン研究所におけるパルス中性子回折実験、さらには逆モンテカルロシミュレーションを援用することにより、原子レベルで明らかにすることができた。得られた結果は米国化学会が発行する化学誌Chemisty of Materialsに出版された。
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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
現段階において、米国科学総合誌Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of Americaをはじめインパクトファクターの高い雑誌に成果報告ができた。また、高融点材料であるZrO2の液体の回折実験に世界で初めて成功し、その構造を原子・電子レベルで明らかにすることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、新規ガラス合成の創製の観点から、より大きな直径3mm以上のガラス球の作製を試みる。さらに、Ta2O5系ガラスの合成を試み、これらのガラスの構造および電子状態の完全解明を放射光実験、大規模第一原理分子動力学シミュレーションを併用して行う必要がある。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
購入物品の納期が今年末に間に合わなかったため。
高圧実験用チャンバーの作製あるいは、成果報告のための外国出張の予算として使用する。
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[Journal Article] Anomalous x-ray scattering studies of functional disordered materials2014
Author(s)
S. Kohara, H. Tajiri, C. H. Song, K. Ohara, L. Temleitner, K. Sugimito, A. Fujiwara, L. Pusztai, T. Usuki, S. Hosokawa, Y. Benino, N. Kitamura and K. Fukumi
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Journal Title
Journal of Physics: Conference Series
Volume: 502
Pages: 012014-6
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] アルミン酸カルシウムガラスにおけるかご状構造2014
Author(s)
J. Akola, 小原真司, 尾原幸治, 藤原明比古, 渡邊康裕, 増野敦信, 臼杵 毅, 久保 敬, 中平 敦, 新田清文, 宇留賀朋哉, J.K.R. Weber, C.J. Benmore
Organizer
第27回日本放射光学会年会・放射光化学合同シンポジウム
Place of Presentation
広島
Year and Date
20140111-20140113
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