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2022 年度 実施状況報告書

角度分解偏光ラマン分光の多変量解析-リラクサー強誘電体に潜む不均一性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K05252
研究機関島根大学

研究代表者

塚田 真也  島根大学, 学術研究院教育学系, 准教授 (90570531)

研究分担者 藤井 康裕  立命館大学, 理工学部, 講師 (50432050)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
キーワードラマン分光 / 強誘電体 / 多変量解析
研究実績の概要

角度分解偏光ラマン分光法では,従来のラマン分光で1つのスペクトルデータしか得られなかったところで散乱配置の異なる多くのデータを取得でき,格子振動や格子緩和といった動的な情報だけでなく結晶構造のような静的な情報(ラマンテンソルの対称性)も取得することが可能である。しかし,大量の情報を一度に取得するので,物質に関わる情報を省くことなく効率的に解析する手法が求められていた。
本研究では,誘電材料や圧電材料として使われている物質の「強誘電体」において,角度分解偏光ラマン分光で得られる大量のスペクトルを多変量解析で効率的に解析し,リラクサー強誘電体における不均一構造を明らかにすることを目的としている。

○[2019年度]多変量曲線分解という行列を分解する手法を角度分解偏光ラマン分光法に初めて導入した。大量のスペクトルを効率的に処理し,情報を落とすことなく格子振動の情報を抽出できることを示した。この成果により,スペクトルの解析作業が大きく軽減された。○[2020年度]は,様々なリラクサー強誘電体において,角度分解偏光ラマン分光実験を実施した。多変量曲線分解を用いて効率的に解析を行い,異なる試料間の情報を比較した結果,不均一構造(化学的秩序領域)の情報を抽出することができた。○[2021年度]は,この解析の効率化を基に,様々な強誘電体へと研究対象を広げるとともに,第一原理計算を基にした格子振動の可視化を行った。○[2022年度]は,位置を変えて角度分解偏光ラマン分光を行う「角度分解偏光ラマン顕微鏡」の開発を行った。実験で得られる位置・偏光角度が異なる大量のスペクトルを多変量解析で効率的に処理し,自発分極の配置や揺らぎのはやさを決めることに成功した。

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

濃度傾斜を有するリラクサー強誘電体結晶において角度分解偏光ラマンマッピングを行い,大量のスペクトルから多変量解析で特徴を抽出した。その結果,自発分極の配置や揺らぎのはやさを決めることに成功し(Communications Physics, 印刷中),本研究課題の目標を達成することができた。
学術会議などで成果を公表するために,研究機関をもう1年延長する。

今後の研究の推進方策

学術会議などで成果を公表する。

次年度使用額が生じた理由

成果を公表するため。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Improvement of dielectric and ferroelectric properties by laser sintering of pulsed EPD BaTiO3 films-2023

    • 著者名/発表者名
      H. Miyazaki, Y. Yamashita, T. Tsuji, W. Yeh, and S. Tsukada
    • 雑誌名

      Ceramics International

      巻: 49 ページ: 12745-12749

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2022.12.139

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ラマン分光法による強誘電体の評価-準弾性光散乱に注目して-2022

    • 著者名/発表者名
      塚田真也, 宮崎英敏
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 57 ページ: 609-613

  • [雑誌論文] The ferroelectric phase transition in a 500 nm sized single particle of BaTiO3 tracked by coherent X-ray diffraction2022

    • 著者名/発表者名
      N. Oshime, K. Ohwada, A. Machida, N. Fukushima, S. Ueno, I. Fujii, S. Wada, K. Sugawara, A. Shimada, T. Ueno, T. Watanuki, K. Ishii, H. Toyokawa, K. Momma, S. Kim, S. Tsukada, and Y. Kuroiwa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 ページ: SN1008

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac7d94

    • 査読あり
  • [学会発表] コヒーレント X 線回折を利用したナノ結晶の 3 次元イメージング II2022

    • 著者名/発表者名
      押目典宏,大和田謙二,菅原健人,島田 歩,山内礼士,上野哲朗,町田晃彦,綿貫徹,上野慎太郎,藤井一郎,和田智志,門馬綱一,石井賢司,豊川秀訓,塚田真也,黒岩芳弘
    • 学会等名
      強誘電体学会
  • [学会発表] ラマン分光法による BaTiO 3 微粒子の構造と誘電応答2022

    • 著者名/発表者名
      塚田真也,押目典宏,大和田謙二,Sangwook Kim,黒岩芳弘
    • 学会等名
      強誘電体学会
  • [学会発表] ラマン分光法と第一原理計算を組み合わせたBaTi2O5における強誘電性相転移の微視的描像の解明2022

    • 著者名/発表者名
      江角太智, 藤井康裕, 秋重幸邦, 塚田真也
    • 学会等名
      応用物理・物理系学会 中国四国支部 合同学術講演会
  • [学会発表] 3D Imaging of Nanocrystals by Coherent X-ray Diffraction2022

    • 著者名/発表者名
      K. Ohwada, N. Oshime, K. Sugawara, A. Shimada,N. Fukushima, T. Ueno, A. Machida, T. Watanuki, S. Ueno, I. Fujii, S. Wada, K. Momma, K. Ishii, H. Toyokawa, S. Tsukada, and Y. Kuroiwa
    • 学会等名
      15th International Symposium on Ferroic Domains & Micro- to Nano-scopic Structures (ISFD-15)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 濃度傾斜リラクサー強誘電体の角度分解偏光ラマンマッピングと多変量曲線分解2022

    • 著者名/発表者名
      塚田真也, 藤井康裕, 金川茜里, 秋重幸邦, 大和田謙二
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] 500 nm級BaTiO3の強誘電相転移と常誘電相における不均質構造2022

    • 著者名/発表者名
      押目典宏,大和田謙二,菅原健人,島田 歩,山内礼士,上野哲朗,町田晃彦,綿貫徹,上野慎太郎,藤井一郎,和田智志,門馬綱一,石井賢司,豊川秀訓,塚田真也,黒岩芳弘
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] コヒーレントX線回折による数100 nm級強誘電体一粒子の内部歪観察2022

    • 著者名/発表者名
      押目典宏,大和田謙二,菅原健人,島田 歩,山内礼士,上野哲朗,町田晃彦,綿貫徹,上野慎太郎,藤井一郎,和田智志,門馬綱一,石井賢司,豊川秀訓,塚田真也,黒岩芳弘
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 角度分解偏光ラマンマッピングで観た濃度傾斜(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3結晶II2022

    • 著者名/発表者名
      塚田真也, 藤井康裕, 金川茜里, 秋重幸邦, 大和田謙二
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] BaTi2O5のZr置換効果2022

    • 著者名/発表者名
      江角太智, 藤井康裕, 秋重幸邦, 塚田真也
    • 学会等名
      強的秩序とその操作に関わる第 15 回夏の学校
  • [学会発表] Bragg Coherent X-ray diffraction for visualization of the inhomogeneous structure of a single ferroelectric particle2022

    • 著者名/発表者名
      N. Oshime, K. Ohwada, K. Sugawara, A. Shimada, N. Fukushima, T. Ueno, A. Machida, T. Watanuki, S. Ueno, I. Fujii, S. Wada, K. Momma, K. Ishii, H. Toyokawa, S. Kim, S. Tsukada, and Y. Kuroiwa
    • 学会等名
      The 14th China-Japan Symposium on Ferroelectric Materials and Their Applications
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Angle-resolved polarized Raman mapping on a compositionally graded Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO32022

    • 著者名/発表者名
      S. Tsukada, Y. Fujii, A. Kanagawa, Y. Akishige, and K. Ohwada
    • 学会等名
      The 14th China-Japan Symposium on Ferroelectric Materials and Their Applications
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 塚田研究室

    • URL

      http://physics.edu.shimane-u.ac.jp/

  • [備考] 個人

    • URL

      http://physlab.web.fc2.com/

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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