| 研究課題/領域番号 |
21H04622
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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26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
入舩 徹男 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (80193704)
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| 研究分担者 |
河野 義生 関西学院大学, 理学部, 教授 (20452683)
石川 史太郎 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (60456994)
GREAUX Steeve 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (90543166)
井上 紗綾子 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (70867522)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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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 |
41,210千円 (直接経費: 31,700千円、間接経費: 9,510千円)
2024年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2023年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2022年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2021年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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| キーワード | ナノ多結晶 / 透明セラミックス / 超高圧合成 / 機械特性 / 光学特性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ガラスバルク体を出発物質とした超高圧合成技術を用いて、ナノサイズの結晶からなり透光性の高い様々な「透明ナノセラミックス」の合成を行い、それらの機械特性や光学特性などを明らかにする。またガラスからの結晶化過程を、放射光X線その場観察や回収試料の透過型電子顕微鏡観察により明らかにし、透明ナノセラミックス生成機構の解明を行う。これらの実験結果に基づき、透明ナノセラミックス科学の開拓を行うとともに、高圧相からなる新しいセラミックスの開発を目指す。
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| 研究実績の概要 |
グラッシーカーボンを出発物質としたナノ多結晶ダイヤモンドの合成を、比較的低圧条件下の9-15GPa領域で様々な温度で行い、純粋なナノ多結晶ダイヤモンドの合成可能温度下限の詳細を決定した。また、得られたいくつかの合成試料に対して収束イオンビームを用いた薄膜作製を行うとともに、透過型電子顕微鏡観察を行った。
この結果9-12GPa領域では、2000℃付近の温度でグラッシーカーボンからのグラファイトの準安定的生成と成長が認められた。このグラファイトの生成によりグラッシーカーボンのダイヤモンド化が阻害され、より高温条件においてのみ、純粋なナノ多結晶ダイヤモンドが得られることが明らかになった。また、透過型電子顕微鏡による粒径観察の結果、このような比較的低圧下で得られるナノ多結晶ダイヤモンド中には、一部顕著な粒成長が認められ最大数ミクロンのダイヤモンド単結晶が混在していることがわかった。この結果は、比較的低圧の10GPa付近の圧力下でのグラッシーカーボンの直接変換により、純粋なマイクロ多結晶ダイヤモンドが得られる可能性を示唆しており、今後そのような試料の合成も試みる予定である。
上記のグラッシーカーボンからのナノ多結晶ダイヤモンドの弾性測定には至らなかったが、超高圧合成法を用いて得られた多結晶体、特に含水鉱物の多結晶体に対して高圧下での弾性波速度が行われ、論文として発表された。またナノ多結晶ダイヤモンドを利用した高圧下におけるＸ線吸収実験においてもいくつかの研究成果があがっており、論文として発表されている。
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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
コロナ感染拡大の影響がつづいたが、放射光実験での実験なども少しずつ緩和され、実験成果も上がってきた。実験装置の納期が1年程度ずれ、合成実験等に影響がでたが、納品後、実験頻度を増やしたりして代表者と分担者のそれぞれの努力により一定の成果があがるとともに、研究論文の取り纏めの点では大きな進展がみられた。
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| 今後の研究の推進方策 |
コロナ感染拡大により研究計画に影響がでたが、引き続き当初の目的に沿った研究の推進を図るとともに、ナノ多結晶ダイヤモンドを含む透明ナノセラミックスの多様な応用可能性についても研究を進める。また、得られた透明ナノセラミックスを用いたレーザー衝撃実験による物性評価も共同研究として進めており、更に、超高圧合成法で得られた透明ナノセラミックスの、高温安定性についても新たな共同研究として進める予定である。
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