2016 Fiscal Year Annual Research Report
逆空間走査多元分光による局在機能欠陥の高分解能立体構造／状態分析
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26249096
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
武藤 俊介 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (20209985)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
巽 一厳 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (00372532)
大塚 真弘 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (60646529)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 電子顕微鏡 / 電子エネルギー損失分光 / 蛍光X線分析 / 情報統計 / 磁性体 / 機能性セラミックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度末までに，懸案であったEELS，EDX，CL検出器の制御システムを統合し，一つのPCプラットフォーム上で同時に同じ回折／照射条件でこれらの分光測定を行うシステムが完成したことによって複数の分光データからなる多次元データが得られるようになった．当システムを利用した具体的な成果として以下の項目が挙げられる：(1)ビームロッキングによる電子チャネリング条件下でのEELS/EDX同時測定を用いた微量ドーパントの元素／占有サイト選択的化学状態測定法を確立し，各種の重要な実用材料について従来法では測定ができなかった添加元素の占有サイトが次々に明らかになりつつある．本テーマでProgress in Crystal Growth & Materials Characterization誌（IF=4.85）より依頼論文としてレビューを著した．
(2)上記項目で得られたSTEM分光スペクトルからの情報抽出及びその可視化法として低ランク行列分解法によるスペクトル分解法を開発してきたが，当該年度にはスペクトルプロファイルまたは成分スペクトルの空間分布が強く重なりあったデータについても効率よく分解抽出ができる信号補空間サンプリング法（SSS）と名付けたデータ前処理法を開発した．この前処理されたデータにVertex Component Analysis (VCA)法を適用することが効果的であることがわかった．
(3)以上の手法の実材料への応用として，(i)次世代ジェットエンジンタービンの耐環境保護膜の開発に重要なセラミックス中の添加元素の占有サイト解析，(ii)人工関節用チタン合金の表面処理による生体親和性を発現する表面化学状態の解明，(iii)強磁性体の磁気角運動量の原子面分解能での測定に成功するなどの成果が挙がった．
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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
当初計画に基づき，上記研究実績の概要のように順調に研究成果は推移している．これらはどれも世界的に見ても本研究グループ独自のものであり，まさしくナノスケールでの立体分析が現実のものとなっていると自己評価できる．特に項目(2)に関する国内外の学会招待講演の依頼が多くある現状である．また項目(3)-(iii)では国際的にプレス発表を行い，この分野での分解能世界記録を樹立した．
当初カソードルミネッセンス（CL）と電子エネルギー損失分光（EELS）の同時測定を計画していたが，各分光器を駆動・制御するオペレーティングシステムのバージョンが異なるため，残念ながらこの部分の統合ができずにいることが唯一憾まれる．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は引き続きこれまで開発したハード・ソフトウェアの実用材解析への応用に力点を置くが，研究総括として解析結果の定量化，特に情報統計理論を駆使した物性値の信頼度の評価ができるような形に仕上げたい．これによって従来の理論－実験対比型の物性測定ではなく，データ自身に物性を語らせるデータ駆動型の分析モデルを確立することが目標となる．
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Research Products
(56 results)
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[Presentation] Interfacial fracture strength property of micro-scale SiN/Cu components2016
Author(s)
Y. Takahashi, K. Aihara, I. Ashida, M. Takuma, K. Saitoh, T. Sato, K. Higuchi, Y. Yamamoto, S. Arai, S. Muto
Organizer
European Conference on Fracture (ECF21)
Place of Presentation
The Sheraton Catania Hotel & Conference Center, Italy
Year and Date
2016-06-20 – 2016-06-24
Int'l Joint Research
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[Presentation] 原子面分解能EMCD測定：理論予測2016
Author(s)
武藤俊介, J. Rusz, J. Spiegelberg, R. Adam, D. Buergler
Organizer
日本顕微鏡学会第72回学術講演会
Place of Presentation
仙台国際センター
Year and Date
2016-06-14 – 2016-06-16
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[Presentation] 原子面分解能EMCD測定：実験的検証2016
Author(s)
武藤俊介, J. Rusz, J. Spiegelberg, R. Adam, D. Buergler
Organizer
日本顕微鏡学会第72回学術講演会
Place of Presentation
仙台国際センター
Year and Date
2016-06-14 – 2016-06-16
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