| 研究領域 | 機能コアの材料科学 |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
19H05788
|
|---|
| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 審査区分 |
理工系
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
研究代表者 |
柴田 直哉 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10376501)
|
|---|
| 研究分担者 |
山本 剛久 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20220478)
石川 亮 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20734156)
馮 斌 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20811889)
栃木 栄太 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (50709483)
関 岳人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (90848558)
近藤 隼 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (00780777)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
210,210千円 (直接経費: 161,700千円、間接経費: 48,510千円)
2023年度: 29,770千円 (直接経費: 22,900千円、間接経費: 6,870千円)
2022年度: 40,430千円 (直接経費: 31,100千円、間接経費: 9,330千円)
2021年度: 43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円)
2020年度: 57,330千円 (直接経費: 44,100千円、間接経費: 13,230千円)
2019年度: 38,870千円 (直接経費: 29,900千円、間接経費: 8,970千円)
|
|---|
| キーワード | 原子分解能局所電磁場観察 / 機能コア電磁場 / 機能コア3次元原子構造 / 機能コア電子状態 / 機能コアその場観察 / 機能コア３次元原子構造 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
先進材料の諸特性は、材料内部に形成される種々の欠陥における量子場、すなわち「機能コア」に起因している。本研究では最先端の超高分解能電子顕微鏡を更に進化させ、局所量子場の直接観察手法を確立し、機能コアにおける構造と量子場の同時直接観察を目指す。これらの技術を様々な機能コアに応用し、本領域の理論解析班およびプロセス制御班と密接に連携する事で、機能コアにおける材料特性発現メカニズムの本質的解明と機能コアに基づく材料創製指針の構築を目指す。これらの研究を通じて機能コアに基づく新たな材料科学の学理構築を最終的な目標とする。
|
| 研究実績の概要 |
①ケイ素鋼粒界機能コア原子構造解析：本研究では試料位置を磁場フリー条件に保ちつつ原子分解能観察が可能な新型電子顕微鏡（MARS）を用いて、強磁性体であるケイ素鋼のΣ9粒界の原子構造直接観察を行った。その結果、観察された粒界構造は先行研究で理論的に予測された最安定構造とは異なり、観察奥行き方向に単純な周期をもたない非整合な原子構造を有することが明らかになった。
②イオン伝導体粒界機能コアの電場直接計測:本研究では異なる粒界性格を有するYSZ粒界を対象に、回折コントラストを大幅に低減することが可能なtilt-scan averaging DPC (tDPC)法を用いて、粒界における空間電荷層の直接定量観察に成功した。その結果、粒界電場の強さは粒界構造に強く依存し、Yの偏析強度とも明瞭な相関が得られた。
③触媒機能コア3次元原子ダイナミクスの直接観察：本研究では独自開発の高速走査システムを搭載したSTEMを活用し、白金ナノ粒子を担持したTiO2を対象にTEM内にて加熱し、白金3量体原子レベル拡散過程の直接観察を試みた。その結果、白金3量体はTiO2の酸素原子と結合/切断過程を繰り返し、準安定構造を経由しながらTiO2基板上で並進と回転により拡散することが明らかとなった。
④機能コアその場観察・物性計測手法の開発と応用：本研究では、MEMSデバイスなどを用いたその場観察手法を用いて金の変形過程の原子分解能観察や半導体デバイスの電圧印加時の局所電場変化の直接観察に成功した。
⑤他班との機能コア材料連携研究:本領域の若手交流会を運営し、領域の交流活動に積極的に貢献した。さらに他班との緊密な連携を図り、多様な材料における機能コアの機能発現機構を共同で解明した。一連の共同研究を通じて、機能コアの局所量子場直接計測手法の確立に成功し、機能コアに基づく新たな材料科学の学問領域を構築することに成功した。
|
| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
