| 研究課題/領域番号 |
20H02641
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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30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
黒岩 芳弘 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (40225280)
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| 研究分担者 |
大沢 仁志 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 研究員 (00443549)
藤井 一郎 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (20597645)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
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| キーワード | 誘電体物性 / ペロブスカイト / X線回折 / 電場印加実験 / 時分割実験 / 結晶構造解析 / 放射光 / 物性実験 / X線 / 超精密計測 / 構造・機能材料 / Ｘ線 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
立方晶系に帰属する点群の中に極性点群はない．したがって，立方晶の物質に強誘電性は期待できない．しかし，我々のグループで，一見して立方晶に見える非鉛系セラミックス材料が強誘電性を示し，PZTに匹敵する圧電特性をもつことを見出した．本研究では，このような材料の単結晶を育成し，放射光時分割構造解析により分極発現機構とその反転の動的仕組みを理解する．フラクチャード強誘電体という新研究分野を立ち上げ，この種の非鉛圧電材料について議論する場をリードすることが最終目標である．
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| 研究成果の概要 |
フラクチャード強誘電体と呼称することにした鉛を含まない擬立方晶ペロブスカイト型酸化物が優れた強誘電性と圧電性を示す仕組みを，交流電場印加下の放射光時分割単結晶X線回折実験により解明するための構造計測システムを構築した．
この材料には鉛イオンの代わりに電子状態の似たビスマスイオンが含まれており，結晶内で高対称位置からオフセンターしたイオン配置をとることを見出した．電場を印加するとオフセンターしたビスマスイオンが電場印加の如何なる方向にも秩序化しナノドメインを形成することができ，そのナノドメインの再配列が誘電特性に大きく寄与することを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
誘電体の分野では，近年，環境問題に配意して，チタン酸ジルコン酸鉛等の代替品として，有害な鉛を含まない非鉛圧電材料の開発が盛んである．我々のグループでも非鉛材料の探索を行ってきた結果，ペロブスカイト型構造をもつ擬立方晶0.3BaTiO3-0.1Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-0.6BiFeO3（BT-BMT-BF）が優れた強誘電性と圧電特性をもつことを見出した．一般に，立方晶系に帰属する点群の中に極性点群はないことから，立方晶の物質に強誘電性は期待できない．この物質では今までにない新規な仕組みで誘電特性が発現することから，新たな材料設計の指針を示すことができたと考えている．
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