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レーザーによる自然の摂理を超える単結晶パターニングと光アクティブ機能

研究課題

研究課題/領域番号 17H03387
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

小松 高行  長岡技術科学大学, 工学研究科, 特任教授 (60143822)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2017年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
キーワード単結晶パターニング / ガラス / 結晶化 / レーザー / 光アクティブ機能
研究成果の概要

パターニングした単結晶のc軸配向機構を結晶表面エネルギーと結晶・ガラス界面の界面自由エネルギーの観点から明らかにした。強弾性Gd2(MoO4)3結晶の結晶成長方向に沿ってのc軸の回転機構を明らかにした。LiNbO3結晶のパターニングにおいて、c軸配向したLiNbO3微粒子の配列に成功し、レーザーパターニング工学の新たな局面を切り開いた。ガラス組成と結晶相の関係を基にして、多成分酸化物ガラスにおける不均一ナノ構造を“組成ゆらぎの分布モデル”という概念を用いて提案した。本研究により、自然の摂理を超える単結晶パターニングの結晶配列を解明し、革新的光アクティブデバイス創製に展開できることを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、レーザー誘起結晶化法を用い、ガラス表面および内部にらせん状などの様々な形状を有する自然の摂理を超えると呼べる単結晶ラインを自在にパターニングし、革新的光アクティブデバイス創製に展開することを目的としたものである。本研究で得られた単結晶配向機構の解明、結晶軸回転機構の解明、組成ゆらぎ分布モデルを用いた不均一ナノ構造モデルの提案は、レーザー誘起結晶化法をさらに深化させ、結晶成長分野にブレイクスルーをもたらすと共に、 物質材料科学・工学の分野に多大な貢献をしている。得られた成果は、革新的機能材料の創出を目指す独創的な基盤研究であり、社会産業分野への波及効果は大きい。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 5件、 査読あり 17件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 17件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Univ. Chem. Tech. Metall.(ブルガリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] BAM Fed. Inst. Mater. Res. Test(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] BAM Fed. Inst. Mater. Res. Test(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Coe College(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Univ. Chem. Tech. Metall.(ブルガリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Coe College(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] BAM Fed. Inst. Mater. Res. Test.(Germany)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University Chem. Tech. Metall.(Bulgaria)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Features of electronic polarizability and approach to unique properties in tellurite glasses2020

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu, V. Dimitrov
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Glass Science

      巻: 11 号: 2 ページ: 253-271

    • DOI

      10.1111/ijag.14776

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase selective crystallization of Na2Mn0.9Fe0.1P2O7 glass by laser irradiation2020

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Honma, Yu Kumagai, Takayuki Komatsu
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Glass Science

      巻: 11 号: 1 ページ: 112-119

    • DOI

      10.1111/ijag.14102

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural origin of high-density Gd2O3-MoO3-B2O3 glass and low-density β'-Gd2(MoO4)3 crystal: a study conducted using high-energy x-ray diffraction and EXAFS at high temperatures2020

    • 著者名/発表者名
      Kenji Shinozaki, Hiroki Tsuchiya, Tsuyoshi Honma, Koji Ohara, Hirokazu Masai,Toshiaki Ina, Takayuki Komatsu
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 32 号: 5 ページ: 055705-055705

    • DOI

      10.1088/1361-648x/ab4e64

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Laser patterning and growth mechanism of orientation designed crystals in oxide glasses: A Review2019

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu, T. Honma
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 275 ページ: 210-222

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2019.04.020

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization data-driven proposal on distribution model of composition fluctuations in structure of oxide glasses2019

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu, T. Honma
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 288 ページ: 121379-121379

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2020.121379

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressureless all-solid-state sodium ion battery consisting of Na2FeP2O7 glass-ceramics and beta’’-alumina electrolyte2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yamauchi, J. Ikejiri, F. Sato, H. Oshita, T. Honma, T. Komatsu
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramic Society

      巻: 102 ページ: 6658-6667

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of bismuth metal in bismuth borate glass by reductive heat treatment and its electrochemical property as anode in lithium ion battery2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Omori, T. Honma, T. Komatsu
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 126 号: 10 ページ: 820-825

    • DOI

      10.2109/jcersj2.18083

    • NAID

      130007491234

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 年月日
      2018-10-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of self-powdering phenomenon in ferroelastiic beta'-Gd2(MoO4)3 crystallization in boro-tellurite glasses2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kotaka, T. Honma, T. Komatsu, K. Shinozaki, M. Affatigato, R. Müller
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids

      巻: 印刷中 ページ: 85-92

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2017.12.006

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Updated definition of glass-ceramics2018

    • 著者名/発表者名
      J. Deubener, T. Komatsu (他16名)
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids

      巻: 501 ページ: 3-10

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2018.01.033

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Laser patterning of oriented LiNbO3 crystal particle arrays in NiO-doped lithium niobium silicate glasses2018

    • 著者名/発表者名
      M. Shimada, T. Honma, T. Komatsu
    • 雑誌名

      nternational Journal of Applied Glass Science

      巻: 9 号: 4 ページ: 518-529

    • DOI

      10.1111/ijag.12390

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization behavior of beta’-Gd2(MoO4)3 and Gd4Mo7O27 in composition designed Gd2O3-MoO3-B2O3 glasses2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kotaka, T. Honma, T. Komatsu
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids

      巻: 印刷中 ページ: 437-442

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2018.02.027

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tb 3+ -doped BaF 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 glass and glass-ceramic for radiation measurements2018

    • 著者名/発表者名
      Okada Go、Shinozaki Kenji、Komatsu Takayuki、Kawano Naoki、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids

      巻: - ページ: 101-105

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2018.02.013

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Group optical basicity and single bond strength of oxide glasses2018

    • 著者名/発表者名
      V. Dimitrov, T. Komatsu, T. Tasheva
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Technology and Metallurgy

      巻: 53 ページ: 1038-1046

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoluminescence features of new Eu3+-doped Gd4Mo7O27 phosphors synthesized using glass crystallization technique2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kotaka, T. Honma, T. Komatsu,
    • 雑誌名

      Journal of Asian Ceramic Societies

      巻: 6 号: 4 ページ: 314-321

    • DOI

      10.1080/21870764.2018.1511231

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Correlation between thermal expansion coefficient and interionic interaction parameter in ZnO&ndash;Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>&ndash;B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> glasses2018

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu, T. Inoue, T. Tesheva, T. Honma, V. Dimitrov
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 126 号: 1 ページ: 8-15

    • DOI

      10.2109/jcersj2.17176

    • NAID

      130006301636

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Simultaneous surface and bulk crystallization of Bi1.5ZnNb1.5O7-type pyrochlores and related crystals in glasses2018

    • 著者名/発表者名
      K. Shimamura, T. Honma, K. Shinozaki, T. Komatsu
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Glass Science

      巻: 9 号: 2 ページ: 296-304

    • DOI

      10.1111/ijag.12343

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of nonlinear optical Na2TeW2O9 crystals and laser irradiation in tangusten-tellurite glasses2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Wang, T. Honma, T. Komatsu
    • 雑誌名

      Journal of Asian Ceramic Societies

      巻: 5 号: 4 ページ: 489-493

    • DOI

      10.1016/j.jascer.2017.10.006

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A new insight for nucleation and crystal growth in laser-induced crystallization2019

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu, T. Honma
    • 学会等名
      25th International Congress on Glasses (ICG2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spatially designed assembly of nanocrystals in glasses by laser2019

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu, K. Shinozaki, T. Honma
    • 学会等名
      25th International Congress on Glasses (ICG2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optically transparent glass-ceramics in the system Na2O-FeO-MnO-SiO22019

    • 著者名/発表者名
      T. Honma, M. Terasawa, T. Komatsu
    • 学会等名
      25th International Congress on Glasses (ICG2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Laser-induced structural modification in Na2FeP2O7 glass-ceramics2019

    • 著者名/発表者名
      M. Hiratsuka, T. Honma, T. Komatsu
    • 学会等名
      25th International Congress on Glasses (ICG2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis, structure and physical properties of 1La2O3.2WO3.1B2O3 glass containing Nb2O52019

    • 著者名/発表者名
      5.L.I. Aleksandrov, R. Iordanova, M. Milanova, K. Shinozaki, T. Komatsu
    • 学会等名
      25th International Congress on Glasses (ICG2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relationship between composition and crystallization in Gd2O3-MoO3-B2O3 glasses2019

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu, T. Honma
    • 学会等名
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of oxide glass-ceramic derived all-solid-state battery by laser irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      M. Hiratsuka, T. Honma, T. Komatsu
    • 学会等名
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystal growth direction and rotation in crystals patterned by laser in glasses2018

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu, T. Honma
    • 学会等名
      International Congress on Glass (ICG) Annual Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of ferroelastic β’-Gd2(MoO4) bulk glass-ceramics by melt cooling and their characterization2018

    • 著者名/発表者名
      H. Tsuchiya, T. Honma, T. Komatsu, R. Mueller
    • 学会等名
      International Congress on Glass (ICG) Annual Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of bismuth metal particles in bismuth borate glass2018

    • 著者名/発表者名
      T. Honma, Y. Omori, T. Komatsu
    • 学会等名
      International Congress on Glass (ICG) Annual Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructure and mechanical property of ferroelastic β’-Gd2(MoO4)3 bulk glass ceramics prepared by melt slow cooling2018

    • 著者名/発表者名
      H. Tsuchiya, T. Honma, T. Komatsu, R. Mueller
    • 学会等名
      The 35th International Korea-Japan Seminar on Ceramics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of crystal growth direction in laser patterned lines in glasses2017

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu, T. Honma
    • 学会等名
      Seventh Balkan Conference on Glass Science and Technology, October 1-4, 2017, Nessebar, Bulgaria
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stress formation and unique crystal growth in Boro-Molybdate glasses2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kotaka, T. Honma, T. Komatsu
    • 学会等名
      The 34th International Japan-Korea Seminar on Ceramics (JK-Ceramics 34), November 22-25, 2017, Hamamatsu, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Long-Persistent Luminescence of High Temperature Phase of SrAl2O4 Synthesized by Crystallization of Glass2017

    • 著者名/発表者名
      K. Shinozaki, M. Affatigato, T. Komatsu
    • 学会等名
      The 34th International Japan-Korea Seminar on Ceramics (JK-Ceramics 34), November 22-25, 2017, Hamamatsu, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design and Control of Crystallization in Oxide Glasses2017

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu
    • 学会等名
      12th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PACRIM 12), May 21-16, Hilton Waikoloa Village, Waikoloa, Hawaii, USA
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unique crystallization behavior of Na2MnP2O7 glass and its electrochemical performances for eco-friendly sodium ion batteries2017

    • 著者名/発表者名
      T. Honma, M. Tanabe, C. Akatsuka, T. Komatsu
    • 学会等名
      12th International Symposium on Crystallization in Glasses and Liquids, September 10-13, 2017, Segovia, Spain
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unique growth behavior of ferroelastic beta’-Gd2(MoO4)3 crystals in glasses2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kotaka, T. Honma, K. Shinozaki, M. Affatigato, R. M&uuml;ller, T. Komatsu,.
    • 学会等名
      12th International Symposium on Crystallization in Glasses and Liquids, September 10-13, 2017, Segovia, Spain
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Handbook of Solid Sate Chemistry, Volume 2: Synthesis2017

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu (分担)
    • 総ページ数
      31
    • 出版者
      Wiley-VCH, Weinheim Germany
    • ISBN
      9783527325870
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://mst.nagaokaut.ac.jp/amorph/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] http://mst.nagaokaut.ac.jp/amorph/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-05-23  

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