| 研究領域 | 構造不規則系のレオロジー：アナンケオン動力学の確立 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05041
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 豊田工業大学 |
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研究代表者 |
椎原 良典 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90466855)
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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2022-05-20 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円)
2024年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2023年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2022年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
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| キーワード | 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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| 研究開始時の研究の概要 |
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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| 研究成果の概要 |
本研究では，未解明である金属ガラスの塑性変形要素の探索を目的とした．せん断帯に成長するShear transformation zone (STZ) はそうした要素であると考えられてきたものの，その特定には曖昧さが残されてきた．本研究では凍結原子法と名付けた独自手法を開発し，協調運動そのものを検出することにはじめて成功した．この要素をSTZコアと名付けた．CuZr金属ガラスへ適用した結果，コアのサイズが約 10-100 原子となること，力学的特性は周囲の原子と明確な差を示さないこと，STZコアの大きさは応力降下の規模やひずみに依存しないこと，その応答が非線形で過渡的であることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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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