Rewriting mechanism of material strength by anomalous electrons

• Project/Area Number: 20H00216
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 平方 寛之 京都大学, 工学研究科, 教授 (40362454)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 嶋田 隆広 京都大学, 工学研究科, 准教授 (20534259)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥47,320,000 (Direct Cost: ¥36,400,000、Indirect Cost: ¥10,920,000); Fiscal Year 2020: ¥37,960,000 (Direct Cost: ¥29,200,000、Indirect Cost: ¥8,760,000)
• Keywords: 材料強度 / Anomalous電子 / 電子

Outline of Research at the Start

本研究では、Anomalous電子（余剰電子/ホール）が原子間結合に干渉することで材料の強度・機械的特性を書き換える根源的なメカニズムを解明する。このため、電子を制御した微小体積試験体への強度実験と量子論的（第一原理）解析により、Anomalous電子による強度変化特性を解明する。さらに、その特異な電子状態を評価し、「電子応力」を抽出する独自理論により、電子的強化機構と法則を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、最も微小な要素である電子に着目し、Anomalous電子（余剰電子/ホール）が原子間結合強度を変化させる機構を解明して、材料の強度・機械的特性を書き換える学理を構築することを目的とする。このため、電子を材料に注入・保持・吸引する技術、その変形・強度特性を評価する実験技術を発展させ、Anomalous電子による材料強度の書き換えを実証・評価する。また、実験結果を量子論的解析（第一原理解析）により評価することで、注入電子がどのような力学状態を形成するかを解析する。さらに、Anomalous電子の電子状態を解析し、その力学的特性である「電子応力」を抽出する独自理論により、理論的解明の基礎モデルを構築する。
本年度は、１．実験システムの構築と２．第一原理解析のための計算環境の整備を計画していたが、令和2年8月31日に重複規定の対象である基盤研究（S）の交付が内定したため、いずれも途中の段階で研究を終了した。なお、本研究と基板研究（S）の研究内容は関連しており、基盤研究（S）の計画に含まれる部分については継続して研究を進める。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。