| 研究課題/領域番号 |
22H00269
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
徐 超男 東北大学, 工学研究科, 教授 (70235810)
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| 研究分担者 |
西堀 麻衣子 東北大学, 国際放射光イノベーション・スマート研究センター, 教授 (20462848)
鄭 旭光 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40236063)
藤尾 侑輝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (90635799)
王 瑞平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00358392)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
42,250千円 (直接経費: 32,500千円、間接経費: 9,750千円)
2024年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
2023年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
2022年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
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| キーワード | 応力発光 / マルチピエゾ / センサ / IOT / 多元変換機能 / 圧電性 / 結晶構造 / 強誘電 / 発光 / 圧電 / 光機能 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者は強い応力発光性(Piezoluminescence)と圧電性(Piezoelectricity)を備えたマルチピエゾ（Multi-piezo）体を創出している。これは、僅かな機械応力でも高感度に発光し、新コンセプト機能として国際的に関心を集めている。本研究では、マルチピエゾに関するメカニズムの解明とさらなる高機能化について、実験と計算の両面からアプローチし、マルチピエゾフォトニクスの革新領域の開拓と進化を目指す。具体的には、1）力-電気-光の多元エネルギー変換プロセスの機構解明、2）巨大圧電と発光機能のマルチピエゾ体の実現、3）革新的ナノセンサとユビキタス光源の創製を実施する。
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| 研究実績の概要 |
私たちは、強い応力発光性(Piezoluminescence)と圧電性(Piezoelectricity)を備えたマルチピエゾ（Multi-piezo）体を創出している。これは、僅かな機械応力でも高感度に発光し、力-電気-光の多元エネルギー変換する機能を有している。本研究では、マルチピエゾに関するメカニズムの解明とさらなる高機能化について、実験と計算の両面からアプローチし、マルチピエゾフォトニクスの革新領域の開拓と進化を目指している。まず、力-電気-光の多元エネルギー変換プロセスの機構解明、次に、巨大圧電と発光機能のマルチピエゾ体の実現。
今年度は、マルチピエゾの機構解明に関して、理論計算を通じて材料の探索を行い、結晶構造と電子構造に加えて、力学特性・圧電特性・強誘電・強磁性など各種物性を予測し、構造と物性の相関関係を検討することで、有望な多元変換可能なマルチピエゾ体の候補材料が得られた。
マルチピエゾの高機能化に関して、実験的に材料合成と材料の結晶構造と光物性を計測と解析を進め、材料組成・合成プロセス・構造・物性・機能を検討することで、高機能マルチピエゾ材料系を選定することができた。さらに多相境界において応力発光と応力記録の機能発現に成功した。
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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
本年度は、構造と物性、特に機械的物性と応力発光の相関性を理論的に見出し、新たな高機能化材料設計指針を得ることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、理論と実験の相互フィードバックを活用し、理論計算で得られた有望な材料について、合成と各種物性解析・機能評価を進めていく。
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