酸素四面体を基本構造とする環境親和型強誘電体の新規開発

• 研究課題/領域番号: 24760543
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 名古屋大学 (2013-2014); 東京工業大学 (2012)
• 研究代表者: 谷口 博基 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80422525)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 誘電体 / 構造相転移 / 酸素四面体 / セラミックス / 強誘電体 / 焦電体 / 酸化物 / ｾﾗﾐｯｸｽ / 圧電体 / シリケート

研究成果の概要

本研究では、層状シリケート型新強誘電体であるBi2SiO5の強誘電性発現機構の解明を通して、地殻に豊富に存在する酸素四面体型酸化物を用いた環境に優しい強誘電体の設計原理の創出に成功した。また、そこで得られた知見に基づいて充填トリジマイト型酸化物および充填ソーダライト型酸化物における機能性誘電体材料開発に取り組んだ。これらの物質系においては、強誘電性相転移に伴う誘電率の発散的な増大を伴わない外因性強誘電性の制御に成功し、特に充填ソーダライト型酸化物においては、焦電型赤外線センサとして現行のPZTに匹敵する特性の創出に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Photo-induced change of dielectric response in BaCoSiO4 stuffed tridymite (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Taniguchi, Hiroki Moriwake, Akihide Kuwabara, Takuma Okamura, Takafumi Yamamoto, Ryuji Okazaki, Mitsuru Itoh, and Ichiro Terasaki
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 115 号: 16 ページ: 164103-164103
  • DOI: 10.1063/1.4872032
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hierarchical dielectric orders in layered ferroelectrics Bi2SiO5 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kim, J. Kim, A. Fujiwara, H. Taniguchi, S. Kim, H. Tanaka, K. Sugimoto, K. Kato, M. Itoh, H. Hosono, and M. Takata
  • 雑誌名: IUCrJ 巻: 160 ページ: 1-1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural changes and microstructures in stuffed tridymite-type compounds Ba1-xSrxAl2O4 (2014)
  • 著者名/発表者名: E. Tanaka, Y. Ishii, H. Tsukasaki, H. Taniguchi, and S.Mori
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 号: 9S ページ: 09PB01-09PB01
  • DOI: 10.7567/jjap.53.09pb01
  • NAID: 210000144487
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Strucutral Phase transition and microstructures in stuffed tridymite-type compounds, Ba(Al,Fe)2O4 (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Mori, T. Ozaki, E. Tanaka, Y. Ishii, K. Kurushima, Y. Kubota, and H. Taniguchi
  • 雑誌名: Ferroelectrics 巻: 464 ページ: 116-121
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Epitaxial Growth of Metastable Multiferroic AlFeO_3 Film on SrTiO_3 (111) Substrate (2014)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Hamasaki, Takao Shimizu, Hiroki Taniguchi, Tomoyasu Taniyama, Shintaro Yasui, and Mitsuru Itoh
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: vol.104 号: 8 ページ: 0829061-5
  • DOI: 10.1063/1.4866798
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferroelectricity Driven by Twisting of Silicate Tetrahedral Chains (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Taniguchi, Akihide Kuwabara, Jungeun Kim, Younghun Kim, Hiroki Moriwake, Sungwng Kim, Takuya Hoshiyama, Tsukasa Koyama, Shigeo Mori, Masaki Takata, Hideo Hosono, Yoshiyuki Inaguma, and Mitsuru Itoh
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: vol.52 号: 31 ページ: 8088-8092
  • DOI: 10.1002/anie.201302188
  • 査読あり
• [雑誌論文] High photodegradation efficiency of Rhodamine B catalyzed by bismuth silicate nanoparticles (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Duan, Y. Liu, X. Pan, Y. Zhang, J. Yu, K. Nakajima, H. Taniguchi
  • 雑誌名: Catalysis Communications 巻: 39 ページ: 65-69
  • DOI: 10.1016/j.catcom.2013.04.029
  • 査読あり
• [学会発表] ペロブスカイト型酸化物における強誘電性発現機構と新規強誘電体設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷口博基
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] 透過型電子顕微鏡による充填トリジマイト型酸化物Ba1-xSrxAl2O4(x>0.7)における微細構造観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 塚崎裕文，田中慧里，石井悠衣，長田実，谷口博基，森茂生
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 充填トリジマイト型酸化物(Ba,Sr)Al2O4の熱膨張特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中慧里，石井悠衣，塚崎裕史，北橋史成，井山彩人，久保田佳基，谷口博基，森吉千佳子，黒岩芳弘，森茂生
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] アルミネートゼオライトCa8[Al12O24](WO4)2[CAW]における強誘電性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田悠作，森吉千佳子，黒岩芳弘，廣瀬左京，岡崎竜二，寺崎一郎，谷口博基
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 酸素四面体を基本構造とする新規酸化物強誘電体の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口博基
  • 学会等名: 公益社団法人日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] 充填ソーダライト型酸化物における強誘電性相転移の元素置換効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前田悠作，岡崎竜二，寺崎一郎，谷口博基
  • 学会等名: 公益社団法人日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] 充填トリジマイト型強誘電体BaZnGeO4の元素置換効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 永井隆之，浅井晋一郎，岡崎竜二，寺崎一郎，谷口博基
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 充填トリジマイト型酸化物Ba1-xSrxAl2O4での構造相転移 (2014)
  • 著者名/発表者名: 塚崎裕文，田中慧里，石井悠衣，長田実，谷口博基，森茂生
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Ferroelectric phase transition driven by twisting of silicate tetrahedral chains (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Taniguchi
  • 学会等名: 2014 Workshop on the Fundamental Physics of Ferroelectrics and Related Materials
  • 発表場所: Washington
• [学会発表] 充填トリジマイト型強誘電体BaZnGeO4の元素置換効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 永井隆之、岡崎竜二、寺崎一郎、谷口博基
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2014年 年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
• [学会発表] 充填トリジマイト型BaCoSiO4における光誘電効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口博基、岡村卓真、山本貴史、岡崎竜二、寺崎一郎、森分博紀、桑原彰秀、伊藤満
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2014年 年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
• [学会発表] Lattice Dynamics and Ferroelectric Phase transition in Ferroelectric Oxides (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki TAaniguchi
  • 学会等名: 2014国際電子材料科学家講座
  • 発表場所: 中国科学院上海硅酸塩研究所
• [学会発表] 元素置換した充填トリジマイト型強誘電体BaAl2O4における構造揺らぎと誘電特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中慧里，尾崎友厚，石井悠衣，久保田佳基，谷口博基，森茂生
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会、、2014年3月27日-30日
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] トリジマイト型強誘電体Ba(Al1-x,Fex)2O4の微細構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森茂生，尾崎友厚，田中慧里，石井悠衣，久保田佳基，谷口博基，伊藤満
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] 単鎖イノ珪酸塩Bi2SiO5における強誘性電相転移と格子振動の第一原理計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑原彰秀，谷口博基，金榮勲，金廷恩，森分博紀，小山司，森茂生，高田昌樹，伊藤満
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会、、2013年9月25日-28日
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] 化学結合から見たペロブスカイト型酸化物における強誘電性発現機構と新強誘電体設計への展望 (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷口博基
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 招待講演
• [学会発表] 酸素四面体ネットワークを用いた強誘電体設計新原理 (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷口博基
  • 学会等名: 第６回ワークショップ「固体材料合成および評価技術の新展開」
  • 発表場所: 福島
  • 招待講演