| Project Area | Rheology of disordered materials: Establishing Anankeon dynamics |
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| Project/Area Number |
22H05041
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
Shiihara Yoshinori 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90466855)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Ivan Lobzenko 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 博士研究員 (30802293)
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| Project Period (FY) |
2022-05-20 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥26,260,000 (Direct Cost: ¥20,200,000、Indirect Cost: ¥6,060,000)
Fiscal Year 2024: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
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| Keywords | 金属ガラス / 塑性変形 / 分子動力学法 / アモルファス / 変形素子 / 非平衡系 / 第一原理計算 / 機械学習 / 分子動力学 / アナンケオン / ニューラルネットワーク / 塑性 / 原子応力 |
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| Outline of Research at the Start |
ガラスはその非晶質性から卓越した材料機能を持つ．ガラスの産業利用を拡大するには，容易に割れないように塑性能を付加することが必要不可欠である．しかしながら，ガラスの塑性能発現機構は未解明である．原子レベルの不可逆的構造変化が集団的に励起され相互作用することがすべり帯の発生に繋がると考えられているが，その原子レベルの励起子の素性が明らかでない．本研究では，この励起子をアナンケオンと呼称し，その正体を解明する．一体どのような原子構造・幾何構造・電子構造を持つものか，どのように相互作用し集団励起へと発展するのかを明らかとする．
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| Outline of Final Research Achievements |
This study aims to explore the plastic deformation units in metallic glasses, which have remained poorly understood. Although shear transformation zones (STZs) that evolve into shear bands have long been considered such units, their precise identification has remained ambiguous. In this work, we developed a novel approach called the “frozen atom method” and successfully detected the cooperative atomic motions for the first time. We named this element the STZ core. Applying this method to a CuZr metallic glass, we found that the STZ core consists of approximately 10-100 atoms. Its mechanical properties do not show a distinct difference from the surrounding atoms, its size is independent of the magnitude of the stress drop or the applied strain, and its response is nonlinear and transient.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は，長年不明瞭であった金属ガラスの塑性変形単位の本質が協調運動であることを明確にした．単なる事後解析ではなく，協調運動そのものを検出できるという点に原子凍結法の新規性がある．様々な組成を有する金属ガラスにおいてそのSTZコアをより深く調査・解析することを通じて，それらでのSTZの起こりやすさを明らかとでき，ひいてはそこで起こる塑性現象の理解へ大きく貢献できる．そこで得られる知見は，強靱で長寿命のガラス質材料の設計指針となる．本手法はその他の非晶質材へも展開できる，そのことを通じて，幅広い産業や研究分野での技術進展およびイノベーションの促進が期待される．
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