| 研究概要 |
機能性セラミックスでの粒界不純物は単結晶に見られない様々な特性を導くために,本質的に重要である。構造用セラミックスにおいても,例えば窒化ケイ素では,適切な粒界不純物を導入することで粒界強度を制御し,高靱化と高強度化が達成されている。この粒界不純物の存在は古くから仮定されていたが,近年高分解能の電子顕微鏡像観察とサブナノプロープでのEELS技術により,粒界結合状態を系統的に調べることが可能となってきた。。
本研究ではまずSiを不純物として添加したMgOセラミックス焼結体の,酸素についてはK励起端,マグネシウムおよびシリコンについてはL23励起端でのEELS実験とその理論計算によって,とくにその化学結合状態について詳細に調べた。理論計算は,2体間追いテンシャルを用いた格子静力学計算による構造をもとに,DV-X_α法による第一原理計算を原子数100前後のモデルクラスターについて行った。この計算は,本予算で購入のスーパーパーソナルコンピューターによって挙行した。その結果,理論計算で予測されたような歪んだ6配位サイトを占有するSiの存在が示唆された。また,窒化ケイ素の粒界ガラス相について多くの新しい知見を得た。
現在,上記のようなEELS実験は世界中のグループがしのぎをけずって研究に取り組んでいる。本申請者らは近年,DV-X_α法による分子軌道計算が,EELSの解釈に極めて有用であることを報告しており,この点において世界をリードしている。
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