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2022 年度 研究成果報告書

ネットワーク断片化がもたらす酸化物ガラスの特異な物性と構造

研究課題

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研究課題/領域番号 20H02429
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分26020:無機材料および物性関連
研究機関弘前大学

研究代表者

増野 敦信  弘前大学, 理工学研究科, 教授 (00378879)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード無容器法 / 高弾性率 / 高屈折率 / 熱伝導率 / 磁気光学効果 / 赤外透過 / ガラス構造解析
研究成果の概要

本研究では無容器法を用いることで,SiO2やB2O3などの網目形成酸化物が少ない様々な組成系において,ネットワークが断片化されたガラスの新規合成に成功した.多様な実験と計算を併用した構造解析によって,これらのガラス中には,一般的なガラス中では頂点共有ネットワークを形成している成分が,完全に断片化され孤立化していることを確認した.結晶構造との類似性から,これらのガラス形成は,最密充填構造からのわずかな「ずれ」に起因していると提案した.一般的なガラスを凌駕する優れた特性(赤外透過性,高熱伝導率,高弾性率,大きな磁気光学効果)を示すガラスも多く見出すことができた.

自由記述の分野

ガラス科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究において多種多様なネットワーク断片化ガラスの合成に成功したことは,こうしたガラスが特殊な例外ではなく,一般的な従来型ネットワークガラスの組成を拡張した領域に存在することを示している.ネットワークが断片化されたことで,より結晶に近い原子配列をとりやすくなったが,逆にガラス形成能が上がったという結果から,結晶のような最密充填構造からのずれが,長距離秩序を失わせ,ガラス形成に至ったという新たなメカニズムを提案した.ネットワーク断片化ガラスで見られた高い弾性率,熱伝導率,赤外透過性,磁気光学効果は,従来型のガラスでは想定できないレベルであり,基礎だけでなく応用の観点からも重要な成果が得られた.

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公開日: 2024-01-30  

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