| 研究課題/領域番号 |
20H00189
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
杉山 和正 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (40196762)
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| 研究分担者 |
吉朝 朗 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 特任教授 (00191536)
湯葢 邦夫 九州大学, 超顕微解析研究センター, 学術研究員 (00302208)
川又 透 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (90638355)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
44,070千円 (直接経費: 33,900千円、間接経費: 10,170千円)
2024年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 27,040千円 (直接経費: 20,800千円、間接経費: 6,240千円)
2020年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
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| キーワード | Mineral / Structure / synchrotoron / AXS / singularity / 特異構造 / 放射光 / 異常散乱 / 鉱物 / 新素材 / ランダム構造 / 複雑構造 / 散漫散乱 / structure / anomalous scattering / disordered structure / diffuse scattering / approximant / 結晶構造 / 秩序化 / 地球惑星環境 / mineral / synchtron radiation / X-ray diffraction / spinel / pentlandite / はやぶさ / singurality / meteorite / metamict |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，最新鋭の散乱強度マッピング装置と波長選択性や偏光性を積極的に利用できる高輝度放射光Ｘ線源をドッキングすることによって，ブラッグピークの隙間空間に表現される鉱物の特異構造を解明することを目的とする．特異構造は，材料科学関連分野においてナノメータサイズのクラスター構造が発現する特異な物性の制御の切り札として注目を集め，次世代日本先導の材料素材創生プログラムのエンジンとなることが確実である．
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| 研究実績の概要 |
本研究プロジェクトは，最新の３次元強度マッピング装置と波長選択性や偏光性を積極的に利用できる高輝度放射光Ｘ線源をドッキングすることによって，逆空間に表現される鉱物の特異構造を解明することを目的としている．2023年度は，合金系試料に存在するの複雑構造の解明にデザインされている既設装置を利用し，惑星活動の履歴を記録するケイ酸塩鉱物やホウ素化合物および含水リン酸塩鉱物の特異構造の解析を進展させた．また硫化鉱物に関しては，放射光源を併用することによってスピネル構造およびペントランダイト構造に記録される特異な元素秩序化とその温度依存性に関しての解析に成功し，学会報告を積極的に進めた．鉱物に記録される特殊構造の解析には，たとえ原子番号が隣り合う元素が共存する場合でも的確に目的元素の環境構造を解明できるX線異常散乱法の適用が有効である．本システムは，この異常散乱法の積極的な利用展開を想定しており，関連学会では，異常散乱法の有効性を数多くの適用例を示すことによる啓蒙活動も行っている．本年度より，天然鉱物由来の特異構造を積極的に応用する素材開発の研究にも着手し，希土類発光材料，LFP系Liイオン電池材料および低温脱水したポーラス空間を保持する新規電池材料の開発研究に関する研究報告も行った．低炭素操業を目指す鉄鋼製錬プロセスの研究をも開始し，これまで未報告の焼結鉱物の存在を確定した．この新物質は，鉄製錬プロセスに大きな変革をもたらす可能性があり，継続的な素材研究が期待されている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究プロジェクトの主眼とする，波長選択性をもつ放射光線源を積極的に利用する３次元逆空間強度マッピングシステムを完成させ，さらに，線源の偏光特性を十分に機能させる位相子のパフォーマンスを改善することに成功している．そして，研究プロジェクトの後半は，開発済みの装置を積極的に応用する特異構造を持つ各種鉱物物質の構造解析を積極的に推進する研究を実施し，得られた成果を学術冊子および国内外で開催される研究集会で積極的に公表している．したがって，おおむね順調に推移していると判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで４年間の研究推進は，特異構造を解明するために必要な微弱な回折強度データの取得が可能であることを実験室装置の改作を通じて確認することにはじまり，２年目以降は初年度の成果を活かした３次元強度マッピングを可能とする装置を設置整備した．以降，装置に附属する位相子の改作および２次元強度カウンターに関するソフト改作を含め，本研究の推進に不可欠な装置整備は2023年度（2022年度計画の延長）で終了した．そして2023年度以降は，作製したシステムを駆使して，鉱物に記憶された特異構造の解明に集中している．本研究プロジェクトは，あと１年でまとめの時期を迎えるので，これまで解析が終了した物質の研究成果を積極的に広報することを念頭に，解析に問題点が指摘され追加実験が必要な特異構造に関する研究を，物質構造科学研究所に設置した３次元回折強度マッピング装置を積極的に利用する研究を展開したいと考える．
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