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2015 年度 実施状況報告書

含希土類正20面体準結晶と関連複雑合金の構造解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K04659
研究機関北海道大学

研究代表者

高倉 洋礼  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30284483)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード準結晶 / 非周期長距離秩序 / 高次元結晶構造解析 / 結晶評価 / X線多重回折
研究実績の概要

準結晶は1984年に初めてその存在が報告された物質の新しい凝集状態である。非周期長距離秩序をもつ物質系の典型である準結晶は、現在では金属系だけでなく、デンドリマー、ABC星型共重合体などの高分子系、メソポーラスシリカ系などスケールで3桁も異なる大きな系でも発見されている。しかし、非周期長距離秩序構造の安定化と形成のメカニズム、その特異な構造と物性との関係は謎である。本研究は、いまだ詳細な原子構造が解明されていない多くの金属系正20面体準結晶の中で、特に希土類を構成元素に含む正20面体準結晶と、その関連複雑合金(近似結晶)の構造解析を行うことを目的としている。準結晶の構造解析例の蓄積により、将来的な非周期結晶工学による物性制御のための基礎を与えることが目標である。平成27年度は、Tsai型クラスターで特徴づけられるR-Cd(R:希土類元素,Gd,Tb,Tm)正20面体準結晶の構造解析のための放射光回折実験(ESRF)をフランス、アメリカとの共同研究の下に実施し、結晶評価を行うとともに、高次元構造解析に着手した。また、同様に、MgによるCd元素置換が最大60%まで可能なYb-Mg-Cd正20面体準結晶の構造解析に着手した。それらの構造解析の途中経過については、Aperiodic国際会議(プラハ)等で発表した。さらに、準結晶の高精度な構造因子データを回折実験より得るための検討として、X線多重回折の実験を、Al-Cu-Ru正20面体準結晶を用いて実験室系X線回折装置を用いておこなった。運動学的回折理論にもとづくシミュレーションを用いて、リニアフェイゾンによる対称性低下がX線多重回折パターンに及ぼす影響について評価した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

純良単準結晶試料を研究協力者から入手することができたため、R-Cd(R:希土類元素,Gd,Tb,Tm)正20面体準結晶の放射光回折実験により、本年度中に構造評価と高次元構造解析に着手できた。同様に、Yb-Mg-Cd正20面体準結晶の高次元構造解析に着手することができた。

今後の研究の推進方策

R-Cd(R:希土類元素,Gd,Tb,Tm)正20面体準結晶とYb-Mg-Cd正20面体準結晶の高次元構造解析は、順調に進行し、最終段階に至っている。これらの成果をまとめるとともに、R-Mg-Zn(R:希土類元素)正20面体準結晶の結晶成長、構造評価、高次元構造解析を進めていく。また、他の構造未知準結晶の構造解明を進めてゆく。

次年度使用額が生じた理由

翌年度繰越残高は、3月中納品、4月支払いの消耗品分である。

次年度使用額の使用計画

翌年度繰越残高は、3月中納品の消耗品分であり、使用済みである。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] SIMaP/CNRS(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      SIMaP/CNRS
  • [国際共同研究] Ames Laboratory/Iowa State University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Ames Laboratory/Iowa State University
  • [学会発表] Tsai型正20面体準結晶の局所クラスター環境II2016

    • 著者名/発表者名
      高倉洋礼
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス(仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Atomic structures of rare-earth containing icosahe dral quasicrystals"2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Takakura
    • 学会等名
      Toyota RIKEN International Workshop 2015
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
    • 年月日
      2015-11-17 – 2015-11-19
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Atomic structure of R-Cd (R=Gd, Dy, and Tm) icosahedral quasicrystals2015

    • 著者名/発表者名
      Tsunetomo Yamada, Hiroyuki Takakura, Tai Kong, Paul Canfield, Alan I Goldman, Guiliaume Beutier, Marc de Boissieu
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] Structure models of icosahedral quasicrystals2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Takakura
    • 学会等名
      Aperiodic2015
    • 発表場所
      チェコ、プラハ
    • 年月日
      2015-08-30 – 2015-09-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multiple diffraction in an icosahedral Al-Cu-Ru quasicrystal: X-ray experiment and simulation2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Takakura, Ryota Mizuno
    • 学会等名
      Aperiodic2015
    • 発表場所
      チェコ、プラハ
    • 年月日
      2015-08-30 – 2015-09-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Atomic structure and diffuse scattering of ternary Yb-Cd-Mg icosahedral quasicrystal2015

    • 著者名/発表者名
      Tsunetomo Yamada, Hiroyuki Takakura, Marc de Boissieu, An Pang Tsai
    • 学会等名
      Aperiodic2015
    • 発表場所
      チェコ、プラハ
    • 年月日
      2015-08-30 – 2015-09-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Tatsuki Uchino, Hiroyuki Takakura2015

    • 著者名/発表者名
      Structure of the orthorhombic e16 phase in the Al-Pd-Ru system
    • 学会等名
      Aperiodic2015
    • 発表場所
      チェコ、プラハ
    • 年月日
      2015-08-30 – 2015-09-04
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-01-24  

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