| 研究課題/領域番号 |
20H01832
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
羽田 真毅 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70636365)
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| 研究分担者 |
仁科 勇太 岡山大学, 異分野融合先端研究コア, 研究教授 (50585940)
恩田 健 九州大学, 理学研究院, 教授 (60272712)
大村 訓史 広島工業大学, 工学部, 准教授 (90729352)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 時間分解電子線回折法 / 構造ダイナミクス / 超高速現象 |
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| 研究実績の概要 |
本研究提案では、フェムト秒からピコ秒の時間幅を持つパルス電子線を用いた斜入射型の時間分解電子線回折装置を構築し、既存の透過型の時間分解電子線回折装置と組み合わせることで、時間一次元、空間三次元の超高速構造ダイナミクスの可視化技術を創出する。そして、本技術を活用して、無機物質、有機分子、炭素材料など多彩な物質の非平衡状態の構造変化と機能との関係を世界に先駆けて展開し、非平衡超高速構造変化と機能の関係解明のための次世代の超高速三次元構造ダイナミクス観測の科学技術基盤を開拓する。
2020年度は、斜入射型の時間分解電子線回折装置を構築するとともに、既存の透過型の時間分解電子線回折装置を用いて、カーボンナノチューブのナノスケールで生じるフォノン振動とマクロな熱伝導の関連性を解明することができ、Carbon誌に論文が掲載された。超高速時間分解電子線回折法では、物質の局所的な構造を追うことが特異とされてきたが、本研究はこのナノ特性をバルクの物性と結び付けた学術的な価値の高い研究である。さらに共同研究者と超高速時間分解電子線回折法に関するレビュー論文をAccounts of Chemical Research誌に掲載することができ、今後の超高速時間分解電子線回折法に関する研究の指針を示すことができた。さらに、超高速時間分解電子線回折法により酸化グラフェンのz軸方向のダイナミクス計測（グラフェンの二層化の構造ダイナミクス）にも成功しており、現在論文を投稿中である。
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| 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
本研究提案では、斜入射型の時間分解電子線回折装置を構築するとともに、既存の透過型の時間分解電子線回折装置を用いて、物質構造ダイナミクス計測を行う。
現在のところ、斜入射型の時間分解電子線回折装置はほぼ完成しており、装置の最終調整に向けて開発を進めているところである。また、既存の透過型の時間分解電子線回折装置を用いて、カーボンナノチューブのナノスケールで生じるフォノン振動とマクロな熱伝導の関連性を解明することができ、Carbon誌に論文を掲載した。さらに共同研究者と超高速時間分解電子線回折法に関するレビュー論文をAccounts of Chemical Research誌に掲載することができ、今後の研究の指針を示すことができた。さらに、超高速時間分解電子線回折法により酸化グラフェンのz軸方向のダイナミクス計測にも成功しており、現在論文を投稿中である。
このような達成状況にあるため区分（２）を選択した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度は、斜入射型の時間分解電子線回折装置を完成させ、新規装置及び既存の時間分解電子線回折装置を用いて研究提案の中で開発された物質の光照射下における構造ダイナミクス計測を実施する予定である。また、これらの結果は時間分解赤外分光装置や理論計算と整合することで、論文として発表していく予定である。
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