原子・イオンダイナミクスの超高分解能直接観察に基づく新材料創成

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H06094
• 研究種目: 特別推進研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系; 工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 幾原 雄一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70192474)
• 研究分担者: 柴田 直哉 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10376501) ; 中村 篤智 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20419675) ; 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, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50709483) ; 溝口 照康 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70422334) ; 関 岳人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90848558) ; 松永 克志 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20334310)
• 研究期間 (年度): 2017-04-25 – 2022-03-31
• キーワード: 原子・イオン / 格子欠陥 / ダイナミクス / TEM/STEM / その場観察

研究成果の概要

最先端原子分解能(S)TEM法を、“原子・イオンダイナミクスの直接観察法”へと大きく進化させ、高速電子線走査・検出システムの開発や環境制御試料ホルダーを開発するとともに、転位や亀裂の挙動、原子拡散挙動、粒界移動など、これまで不明であった材料現象を原子レベルで明らかにした。これより、ナノ構造と機能発現の本質的メカニズムを解明し、ナノ構造設計・制御指針を確立することにより、新材料開発の基礎・基盤学理を構築した。

自由記述の分野

材料科学、粒界／界面、電子顕微鏡法

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究から生み出された“原子・イオンダイナミクスの直接観察法”は、材料科学における新たな計測手法であるのみならず、これまでブラックボックスであった材料ナノ構造と機能特性との相関性の根本的な理解につながり、その学術的意義は極めて大きい。また、得られた成果は、材料ナノ構造のダイナミクスを利用した構造・機能材料の設計・開発に直結し、材料開発分野ならびに産業応用分野へのさらなる波及効果が期待できる。