| 研究課題/領域番号 |
20J10498
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中澤 克昭 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
採択後辞退 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 非晶質 / 走査型透過電子顕微鏡 / 電子回折 / 組成計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ガラスには弾性不均一性と呼ばれる，位置ごとに弾性が異なる現象があり，ガラス形成時には動的不均一性と呼ばれる，原子の運動が集団的になり運動の速い領域と遅い領域に分離する現象がみられる．このような不均一性は，結晶性材料には見られないガラス特有の性質であり，この不均一性の起源や，不均一性間の相関は十分に明らかになっていない．これらの不均一性は小さな空間的な領域で生じており，これまで観察が難しかった．これらの空間的な不均一性を電子顕微鏡で計測することを目指す．その後，不均一性間の関係を調べる．最終的には，局所的な構造の観察を電子顕微鏡で実現することを目指し，原子構造と不均一性を関係づけることを目指す．
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| 研究実績の概要 |
ガラスは原子がランダムに配列したアモルファス構造をとる．このランダムな原子配列が，振動数異常（ボゾンピーク）や弾性率の不均一性などのガラス特有の現象の原因であることが示唆されている．しかし，このランダムな原子配置を直接観察する手法がなく，3次元原 子構造は未解明 である．ガラス材料及びガラス転移現象に見られる特異な現象を，原子構造と関連づけて理解するために，アモルファスとの 3 次元原子構造の解明が望まれてきた．そこで，本研究では，まずナノメートルスケールでの組成と試料厚の計測手法の開発に取り組んだ．解析には高い空間分解能を持つ走査型透過電子顕微鏡を用いて観察を行った．
従来，走査型電子顕微鏡では，回折法や分光法によって組成・試料厚を測定することが主であった．しかし，回折法は，規則的な原子構造を持たない非晶質材料への適用が難しく，分光法は多量の電子線照射が必要となるため，電子線ダメージが問題となる．そのため，走査型透過電子顕微鏡による非晶質材料の組成・試料厚計測には決定的な手法が存在しなかった．
本研究では，非晶質の回折図形から組成・試料厚の決定を試みた．非晶質材料の高角度側の散乱強度分布は，組成と試料厚に依存する．この強度分布からの組成・試料厚の計測を試みた．実験で得た回折図形とシミュレーションによって作成した様々な組成・試料厚での回折図形を比較し，実験で用いた試料の組成・厚さを計測した．また，走査全点の回折図形を記録することが可能な，4D-STEM法を用いて試料の組成・試料厚分布の計測を行った．
その結果，BaO-SiO2二元系ガラスに対して，組成・試料厚分布の計測をEELSの1/2000以下の電子線照射量で測定することに成功した．
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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