2023 Fiscal Year Annual Research Report
In-situ 3D observation of the nucleation and growth behavior of nano-scale dendrite by ultra-high voltage electron microscopy
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of Materials by Super Thermal Field: Neo-3D printing by Manipulating Atomic Arrangement through Giant Potential Gradient |
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| Project/Area Number |
22H05292
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
永瀬 丈嗣 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (50362661)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Keywords | 金属3Dプリンター / 積層造形 / デンドライト / 電子顕微鏡 / 凝固 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
絶対界面安定理論の点から凝固現象とアモルファス相の結晶化を対応させ、超高圧電子顕微鏡法を用いて、三次元ナノスケールデンドライトの成長を動的に捉えることにより、これまで達成されていなかったナノスケール高速成長3Dその場観察を達成する。超高圧電子顕微鏡法の応用として、単に極厚試料による3次元デンドライト観察だけではなく、遠隔電子顕微鏡観察を組み込むことで多くの研究者（試料作製者、電子顕微鏡操作者、計算研究など様々な分野の研究者）が、デンドライト成長のその場観察を行うことの出来る新たな実験研究体制を構築することで、従来では実現できなかったあらたナノスケールデンドライト成長その場観察を達成する。
数値シミュレーションに必要不可欠な基礎物性値と機械学習に必要な特徴量であるデンドライトチップ曲率半径、デンドライト成長における拡散場と直結する成長速度の時間依存性を測定し、計算材料学・機械学習との融合による金属3Dプリントに対応した新たな凝固学の構築に挑む。
超高圧電子顕微鏡観察だけではなく、超高圧電子顕微鏡-高速電子照射法を利用したアモルファス相中へのanti-free volumeの導入と、anti-free volumeの不均一分布を温度換算することによる疑似的超温度場の概念を提唱し、疑似的超温度場における結晶成長のその場観察を試みた。
さらに、超高圧電子顕微鏡観察を、コロナ禍の中で急速に発達した遠隔電子顕微鏡法（Network tele-microscopy）を利用することで、複数の研究者間で同時その場観察をすることによって、デンドライト成長の解析をより効率的・効果的に行う新手法を採用することで、高度観察を達成した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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