| 研究課題/領域番号 |
21K18800
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 京都大学 (2023)
弘前大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
増野 敦信 京都大学, 工学研究科, 特定教授 (00378879)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 無容器法 / 還元原子配列 / 孤立構造ユニット / XAFS / Raman散乱分光 / ガラス構造解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
無容器法で合成した様々な高秩序ガラスに対して，「原子配列の秩序度」という概念を導入し，実験的裏付けのある構造モデルを利用した定量化パラメータを導出する．これにより，これまで個別の高秩序ガラスごとに議論されていた構造の特異性を，定量的に相互比較し，原子配列と物性の相関を探ることが出来るようになる．また数値化された秩序度を用いれば，注目しているガラスの秩序性をどこまで上げられるかが推定できる．本研究では実際にガラスに高圧を印加することで，秩序度の制御可能性を探る．
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| 研究実績の概要 |
本研究は，無容器法によって合成した様々なガラスに対して，「原子配列の秩序度」という概念の導入を，第一の目的としている．新規ガラス組成としてR2O3-SiO2やR2O3-MoO3-WO3（Rは希土類元素あるいはSc）ガラスを見出し，NMRやRaman散乱分光，XAFS，X線回折などにより，これらのガラスの原子配列が結晶に近い高い秩序を有していることを実験的に明らかにした．とくに今年度報告した25La2O3-75MoO3ガラスは，「ほぼ結晶のガラス」として，原子配列だけでなく物性も通常のガラスとは異なるものであった．また，これまでの研究ではR2O3を主成分とするR2O3-B2O3ガラスでは，Bは孤立BO3としてのみ存在しているとしていたが，孤立BO3だけでなく孤立BO4の存在を強く示唆する実験結果を得た．そして孤立BO4の存在割合は，希土類イオンのイオン半径に強く依存していた．これらのガラスではイオン性が高く，酸化物イオンや希土類イオンの充填密度が高い．これを表現するための手法として，本研究では還元原子配列（Reduced Atomic Arrangement: RAA）マップを用いている．研究期間を通じてソフトウェア開発と論文執筆が進められた結果，MDシミュレーションなどで作製した三次元構造モデルから，RAAマップの作成が可能となった．論文掲載後はソフトウェアの公開を予定している．近年，ガラスという一見無秩序な固体においても一定の秩序があり，それを表現する方法が多く開発されている．その中で，RAAマップは無容器法で合成できるガラスが持つ高秩序原子配列を，定量評価する革新的な手法である．
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