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Direct local structure determination of quasicrystals in physical space

公募研究

研究領域ハイパーマテリアル:補空間が創る新物質科学
研究課題/領域番号 20H05273
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関広島大学

研究代表者

STELLHORN JENSRUEDIGER  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (90868431)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワードAperiodic crystals / local structure / atomic holography / x-ray holography / quasicrystal / atomic structure / local atomic environment / Hypermaterials / Atomic structure / X-ray holography
研究開始時の研究の概要

The project contributes to understand complex atomic arrangements as found in quasicrystals using x-ray holography. This will establish a new way to visualize the intricate structures with a direct and element-selective approach and support existing models with complementary experimental data.

研究実績の概要

This project contributed to the understanding of complex atomic arrangements of hypermaterials using atomic-resolution X-ray holography. This method circumvents the phase problem of traditional crystallography, thus providing unique 3-dimensional structure information in a direct manner (i.e. without the need for an a priori model or data refinement). It represents new way to visualize intricate aperiodic structures with an element-selective approach and to support existing models with complementary experimental data (in addition to e.g. superspace crystallography approaches).
The experiments using large-scale synchrotron facilities were performed for several decagonal and icosahedral quasi-crystalline systems. The data could be interpreted as 3-dimensional local pair distribution functions in the range of about 2 nm around a specific element. These features represent distinct advantages in contrast to comparable methods aimed at local structure characterization like X-ray absorption spectroscopy. It could also be demonstrated that the 3D data also indicate distinct structural features, for example the connectivity between the icosahedral clusters, which are difficult to determine by traditional crystallographic and spectroscopic approaches.
Furthermore, a new detecting system was introduced, which uses a 2-dimensional area detector. With this system, a wide variety of target elements is now feasible for measurement.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Material Science Institute SIMAP(フランス)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Philipps University Marburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Science et Ingenierie des Materiaux/et Procedes/SIMaP(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Philipps University Marburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] The Local Structure of the Fibonacci Chain and the Penrose Tiling from X-Ray Fluorescence Holography2021

    • 著者名/発表者名
      Stellhorn Jens R.、Takakura Hiroyuki、Hosokawa Shinya、Hayashi Kouichi
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 62 号: 3 ページ: 342-349

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-MB2020005

    • NAID

      130007990783

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2021-03-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] X-ray fluorescence holography to study the 3D local structure in aperiodic crystals2022

    • 著者名/発表者名
      J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, K. Hayashi, K. Kimura, N. Happo, N. Fujita, S. Ohhashi, F. Labib, M. de Boissieu
    • 学会等名
      14th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI 2022)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Recent progress of Atomic Resolution Holography for icosahedral systems2022

    • 著者名/発表者名
      J. R. Stellhorn, K. Kimura, K. Hayashi, N. Happo, N. Fujita, S. Ohhashi, M. de Boissieu
    • 学会等名
      8th Hypermaterials Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Local 3-dimensional structure around Yb in the icosahedral Ag-In-Yb system2021

    • 著者名/発表者名
      Jens R. Stellhorn
    • 学会等名
      6th Hypermaterials Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
  • [学会発表] Atomic resolution holography for characterizing the local structure in quasicrystals2021

    • 著者名/発表者名
      J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, K. Kimura, K. Hayashi, N. Boudet, N. Blanc, G. Chahine, M. de Boissieu
    • 学会等名
      25th Congress of the International Union of Crystallography (IUCr Congress 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Insights into Aperiodic Structures by Atomic Resolution Holography2021

    • 著者名/発表者名
      J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, K. Kimura, K. Hayashi, K. Ohoyama, N. Fujita, M. de Boissieu
    • 学会等名
      IRN-Aperiodic 2021 (International Research Network Open space between aperiodic order and physics & chemistry of materials)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Local Atomic Structure of Quasicrystals investigated by X-Ray Fluorescence Holography2021

    • 著者名/発表者名
      J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, K. Kimura, K. Hayashi, N. Happo, N. Boudet, N. Blanc, N. Fujita, M. de Boissieu
    • 学会等名
      Materials Research Meeting (MRM2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X-ray fluorescence holography to study the 3D local structure in aperiodic crystals2021

    • 著者名/発表者名
      J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, K. Hayashi, K. Kimura, N. Happo, N. Fujita, S. Ohhashi, F. Labib, M. de Boissieu
    • 学会等名
      14th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI 2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent progress of Atomic Resolution Holography for icosahedral systems2021

    • 著者名/発表者名
      J. R. Stellhorn, K. Kimura, K. Hayashi, N. Happo, N. Fujita, S. Ohhashi, M. de Boissieu
    • 学会等名
      8th Hypermaterials Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] The Local Atomic Structure of Quasicrystals investigated by X-Ray Fluorescence Holography2021

    • 著者名/発表者名
      J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, K. Kimura, K. Hayashi, N. Happo, N. Boudet, N. Blanc, N. Fujita, M. de Boissieu
    • 学会等名
      Materials Research Meeting (MRM2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Experimental Investigation of the Local Atomic Structure in Decagonal Quasicrystals by X Ray Fluorescence Holography2020

    • 著者名/発表者名
      Jens R. Stellhorn
    • 学会等名
      24th Quasicrystals meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct local structure determination of quasicrystals in physical space2020

    • 著者名/発表者名
      Jens R. Stellhorn
    • 学会等名
      3rd Hypermaterials Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] X-ray holography for quasicrystals - a theoretical approach2020

    • 著者名/発表者名
      Jens R. Stellhorn
    • 学会等名
      4rd Hypermaterials Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Atomic structure determination by X-ray holography2020

    • 著者名/発表者名
      Jens R. Stellhorn
    • 学会等名
      Physical Property Science Cross-disciplinary study group
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Atomic-scale holography for decagonal quasicrystals2020

    • 著者名/発表者名
      Jens R. Stellhorn
    • 学会等名
      5th Hypermaterials Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-12-25  

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