界面機能コア解析

2023 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 機能コアの材料科学
• 研究課題/領域番号: 19H05788
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 柴田 直哉 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10376501)
• 研究分担者: 山本 剛久 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20220478) ; 石川 亮 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20734156) ; 馮 斌 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20811889) ; 栃木 栄太 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (50709483) ; 関 岳人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (90848558) ; 近藤 隼 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (00780777)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2024-03-31
• キーワード: 原子分解能局所電磁場観察 / 機能コア電磁場 / 機能コア3次元原子構造 / 機能コア電子状態 / 機能コアその場観察

研究成果の概要

本研究では、材料特性発現を担う界面機能コアに着目し、その本質を解明するため、新規界面機能コア解析法を開発した。具体的に最先端の原子分解能走査透過型電子顕微鏡法を大きく高度化させ、機能コア局所電磁場観察手法、機能コア原子分解能3次元計測手法および機能コアその場観察手法を開発した。これにより、種々の界面機能コアにおける局所電磁場の定量化や機能コア3次元原子構造の観察に成功し、界面構造と機能発現との相関性を本質的に解明した。さらに、他班との連携研究により、機能コアに基づく新たな材料科学の学問領域を構築することに成功した。

自由記述の分野

電子顕微鏡材料学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、界面機能コア局所電磁場の定量観察や3次元原子構造観察を可能にする新しい電子顕微鏡観察手法を開発した。その結果、異相界面や結晶粒界、さらには個々の原子における電磁場の定量観察を実現した。また、触媒粒子の3次元原子ダイナミクスの直接観察にも成功した。一連の成果は、電子顕微鏡技術の大幅な進化を促し、電子顕微鏡材料学の分野の発展に大きく貢献した。さらに、これらの新規観察手法を用いた領域内連携研究により多様な材料の機能コアの本質的な解明に成功した。これらの研究により、機能コアに基づく新たな材料科学分野の開拓を実現し、機能コアを利用した新規材料設計・創製への明確な道筋をつけることに成功した。