純良単準結晶の育成と原子的構造の解明

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K04982
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26010:金属材料物性関連
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 高倉 洋礼 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30284483)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 正20面体準結晶 / 近似結晶 / Bergman型クラスター / セルフフラックス法 / 結晶成長 / 結晶評価 / 構造解析

研究成果の概要

正20面体準結晶の単準結晶試料を育成するための条件を探索・確立し、純良な単準結晶試料を育成し、それらを用いた結晶構造解析により、構造未知な準結晶の原子的構造を解明することを目的として行われた。本研究では、セルフフラックス法によるAl-Cu-Ru正20面体準結晶の良質な単準結晶の育成条件を明らかにした。そして、Zn-Mg-Tm正20面体準結晶の構造解析にも成功している。また、いままで正20面体準結晶の近似結晶として報告例のない、新しい低次近似結晶をAl-Zn-Mg系において見出した。

自由記述の分野

非周期結晶構造解析

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在、工学的に応用されているほとんどの物質・材料は、3次元の周期を持った結晶か、周期をもたない非晶質である。この範疇に入らないものとして、3次元の周期をもたない代わりに3次元よりも高次元で周期をもつ非周期結晶がある。非周期結晶の典型である正20面体準結晶の単準結晶試料を育成するための条件を探索・確立し、構造完全性の高い単準結晶試料を育成し、それらを用いた構造解析により原子的構造を解明した。これにより、準結晶の非周期長距離秩序形成のメカニズムと安定性の起源についての構造的知見を得るとともに、物性理解のための構造情報を提供することができた。