| 研究課題/領域番号 |
19H02020
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
梅野 宜崇 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40314231)
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| 研究分担者 |
島 弘幸 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (40312392)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | 座屈 / マルチフィジックス / 原子モデリング / 欠陥 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ナノ構造体において、座屈による急峻な変形に起因する巨大物性変化のメカニズムを原子モデリング解析によって明らかにするとともに、座屈変形を積極活用したナノデバイスの設計を行う。ひずみ－物性巨大応答を発現する最適構造・欠陥構造を検討することで、新奇デバイス創製のための指導原理を獲得する。申請者が独自に開発してきたマルチフィジックス原子シミュレーション法を用い、ナノ構造体で発現する特異な物性の解明（基礎）と、その効果を最大化するデバイス構造設計（応用）の両者を視野に入れた複眼的研究を推進する。
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| 研究成果の概要 |
原子モデル解析・電子状態解析を組み合わせたマルチフィジックスアプローチにより，ナノ構造体の座屈挙動とそれに伴う物性変化について詳細に検討した．ナノチューブの軸方向圧縮座屈において，アスペクトによって座屈モードやバンドギャップ変化の挙動を調整でき，さらに欠陥導入により座屈挙動制御を行えることが示された．深層学習モデルを用いた，変形に伴う電子状態変化を高速に予測する新たなマルチフィジックスポテンシャル構築の方法論も提示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
座屈による急峻な物性変化を利用した，新しい機序によるデバイス創製の可能性を示した．特に，構造パラメータや欠陥が座屈および物性変化の挙動に及ぼす影響を定量的に評価した結果は，座屈利用ナノチューブデバイス設計の道を拓く有用な知見と考えられる．電子状態予測のニューラルネットワークモデルは，様々な材料や物性に応用が可能であり，特に大変形に伴う物性変化に注目したナノ材料のマルチフィジックス研究を飛躍させるための，新しい有用な手法となり得る．
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