| 研究領域 | ハイパーマテリアル：補空間が創る新物質科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04601
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
山浦 一成 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, グループリーダー (70391216)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | 酸化物系準結晶 / Au4Al型 / Ti3RhSiO / 高圧合成 / 準結晶 / 亜酸化物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属亜酸化物は電気陰性度が小さい金属がクラスター状に結合する多面体と隙間にある酸素を特徴とする。このため、Cs11O3やRb9O2のように金属過剰組成になる傾向が強い。また金属亜酸化物の多くは大気中で不安定だ。近年、大気中で安定なチタン系亜酸化物結晶がビスマス・フラックス法で育成された。これらはTiに配位されたGaからなる多面体を特徴とするが、準結晶に特徴的な20面体クラスター構造を含まない。このため、主に高圧急冷法を手段として物質開発を進め、大気中でも安定な、さらに20面体クラスター構造を含むチタン系亜酸化物の創製、またさらにはそれを母相とする近似結晶、準結晶の創製を目指す。
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| 研究実績の概要 |
1984年にAl-Mn合金で準結晶が発見されて以来、研究は主に合金系で進展してきた。これらのブレークスルーは、結晶学に革命をもたらしただけでなく、2010年代初頭以降、超伝導［Kamiya et al,Nat.Comm 2018］、反強磁性［Tamura et al,Phys.Rev.B 2010］、量子臨界現象［Deguchi et al,Nat.Mater. 2012］においても重要な発見をもたらした。このような発見は、材料における新たな機能性への道を開いてきた。酸化物系の開発は、実用化に向けてさらに前進するために極めて重要である。
支配的なイオン結合と準周期性を特徴とする"酸化物準結晶"の合成を探ることは、バルクでは依然として困難な課題である。その結果、最近の研究は、金属結合と中間的な酸素含有量を特徴とする金属亜酸化物の探索にシフトしている。
Ti-Cr-Si-O系では、Mackay型準結晶とその近似結晶の発見が特に注目されている。格子間の酸素を特徴とするこれらの構造は、電気伝導性や磁気応答などの材料特性を変化させる上で重要な役割を果たしている。この課題では、Ti3RhSiO試料の放射光X線回折分析により、複雑な正20面体クラスターを特徴とするAu4Al型材料の形成が示された。この構造は、先端技術応用に不可欠な堅牢性と磁気的挙動という点で新たな特性を提供する可能性がある。
β-Mn型材料としても知られるAu4Al型材料は、消費電力を大幅に削減し、処理速度を向上させることができるスピントロニクスなどの分野で大きな期待が寄せられている。本研究で得られた成果は、これらの材料中の酸素含有量を増やすと磁気特性にどのような影響を及ぼすかについて、さらなる研究を進めるための確かな基礎となり、将来に向けて持続可能な高性能材料を開発するという、より広範な目標にも合致するものである。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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