金属ナノ結晶材料の格子収縮と結晶子＋粒界層二相共存化の原因機構

• 研究課題/領域番号: 25390027
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料工学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 谷本 久典 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70222122)
• 研究協力者: 席 特日格楽 ; 佐藤 隆洋
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: ナノ構造 / 結晶粒界 / 空孔型欠陥 / 結晶格子収縮 / 相転移 / 擬弾性 / ナノ材料 / 金属物性 / 格子欠陥 / 表面・界面物性

研究成果の概要

平均結晶粒径が～100nm以下の金属多結晶材料（金属ナノ結晶材料）では特徴的な強度の粒径変化や粒界擬弾性などが観測され、結晶粒超微細化に伴って結晶粒界部が温度や応力で状態変化し、そのために特異物性が発現していることを示唆する。その検証及び原因機構解明のため、金ナノ結晶材料において力学特性や熱物性などの測定を行った。その結果、結晶子内に含まれている過剰な空孔型欠陥により粒界層が準安定化し、結晶子＋結晶粒界層の二相共存状態となっていること、さらには空孔型欠陥の結晶子から粒界層への移動・それに伴う粒界層の状態変化が大きな擬弾性や結晶子格子収縮などの特異物性を生じさせていることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Growth Inhibition of Hexagonal Silver Nanoplates by Localized Surface Plasmon Resonance (2015)
  • 著者名/発表者名: Hisanori Tanimoto, Kazuhiro Hashiguchi, and Satoru Ohmura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 119 号: 33 ページ: 19318-19325
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b04664
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 単色可視光照射によるサイズ選択的六角板銀ナノ粒子の形成‐光励起場を利用した金属ナノ粒子の形態制御に向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷本久典
  • 雑誌名: まてりあ（日本金属学会会報） 巻: 53 ページ: 537-540
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light-induced hydrogen evolution from hydrogenated amorphous silicon: hydrogen diffusion by formation of bond centered hydrogen (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tanimoto, H. Arai, H. Mizubayashi, M. Yamanaka, and I. Sakata
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 115 号: 7
  • DOI: 10.1063/1.4865166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solvent design methodology to recycle chamber parts and recover platinum by highly-selective wet treatment for Ni-Pt sputtering system (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Futase, Yoshichika Sabae, and Hisanori Tanimoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 52 号: 11R ページ: 116505-116505
  • DOI: 10.7567/jjap.52.116505
  • NAID: 40019883594
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluoride Contamination Induced NiSi2 Film Formation in a Gate NiSi Line (2013)
  • 著者名/発表者名: Futase, T, and Tanimoto, H
  • 雑誌名: IEEE Trans. Semicond. Manuf. 巻: 26 号: 3 ページ: 355-360
  • DOI: 10.1109/tsm.2013.2268872
  • 査読あり
• [学会発表] 金ナノ結晶材の格子収縮と低温電気抵抗・熱物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 隆洋、席 特日格楽、谷本 久典、水林 博
  • 学会等名: 日本金属学会春季講演大会
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス（東京都葛飾区）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Lattice Contraction of Nanocrystalline Au and Rapid Increase in Internal Friction above 200K (2016)
  • 著者名/発表者名: Xi Terigele、Hisanori TANIMOTO、Takahiro SATO、Hiroshi MIZUBAYASHI
  • 学会等名: 日本金属学会春季講演大会
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス（東京都葛飾区）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 銀薄膜に特有な低温内部摩擦の発現機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 猪田 健登、谷本 久典
  • 学会等名: 日本金属学会秋季講演大会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] 金ナノ結晶材の格子定数の低温温度変化と結晶子・粒界状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 隆洋、席 特日格楽、谷本 久典、水林 博、熊井 玲児、佐賀山 基
  • 学会等名: 日本金属学会秋季講演大会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Surface State of Ligaments in Nanoporous Gold Prepared by Selective Etching (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Tanimoto, T. Hattori, S. Arai and K. Mori
  • 学会等名: 9th Int. Conf. on Porous Metals and Metallic Foams (MetFoam 2015）
  • 発表場所: Balcerona, Spain
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Reversible Change in Electrical Resistivity of Nanoporous Gold by Gas Absorption and Desorption (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hattori, S. Arai and H. Tanimoto
  • 学会等名: 9th Int. Conf. on Porous Metals and Metallic Foams (MetFoam 2015）
  • 発表場所: Balcerona, Spain
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] 金ナノ結晶材料の特異物性と結晶子・粒界状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤隆洋、鈴木孝侑、谷本久典、水林博
  • 学会等名: 2015年日本金属学会春期講演会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス
  • 年月日: 2015-03-19
• [学会発表] 金ナノ結晶材料の特異物性と粒界状態－格子定数と内部摩擦－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木孝侑、佐藤隆洋、谷本久典、水林博
  • 学会等名: 日本金属学会秋期講演会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] 金ナノ結晶材料の特異物性と粒界状態-熱分析と電気抵抗測定- (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤隆洋、鈴木孝侑、谷本久典、水林博
  • 学会等名: 日本金属学会秋期講演会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] 金ナノ結晶材の特異力学特性と粒界状態
  • 著者名/発表者名: 木村高敏、鈴木孝侑、谷本久典、水林博
  • 学会等名: 日本金属学会秋期講演会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] 光による金属ナノ粒子の形態制御
  • 著者名/発表者名: 谷本久典
  • 学会等名: 日本金属学会春期講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 招待講演
• [学会発表] 光照射クエン酸銀水溶液の状態変化に対するX線小角散乱測定
  • 著者名/発表者名: 橋口和弘、鈴木孝侑、谷本久典、水林博、高木秀彰、清水伸隆
  • 学会等名: 日本金属学会春期講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [備考] 谷本研研究内容
  • URL: http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~mizutani_lab/page/naiyou/naiyou.htm
• [備考] ナノ金属材料研究室（谷本研究室）
  • URL: http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~mizutani_lab/index.htm
• [備考] 谷本研究室研究内容
  • URL: http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~mizutani_lab/index.htm