ガラス原子配列への秩序度の導入とその制御

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K18800
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分26:材料工学およびその関連分野
• 研究機関: 京都大学 (2023); 弘前大学 (2021-2022)
• 研究代表者: 増野 敦信 京都大学, 工学研究科, 特定教授 (00378879)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• キーワード: 無容器法 / ガラス構造

研究成果の概要

本研究では，無容器法で合成したガラスの原子配列に対して「秩序度」を導入し，定量評価を行う基盤を構築することができた．とくに還元原子配列（RAA）マップの改良が進められ，MDシミュレーションなどで作製した三次元構造モデルから，種々のパラメータを調整しつつ速やかにRAAマップの作成が可能となった．また新たな高秩序ガラスとして，R2O3-SiO2ガラスやR2O3-MoO3ガラスの合成に成功した．実験と計算を組み合わせた構造解析により，これらのガラスについても主構成成分であるR3+やO2－などの大きなイオンが，最密充填構造に近い擬秩序構造をとっていることを明らかにした．

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

長距離秩序の有無という二元論で語られてきたガラスと結晶の世界では，見落とされていた領域に，原子配列に高い秩序性をもつガラスという新しい材料空間が確かに広がっていることを強く示すことができた．これは，本研究において導入された原子配列の秩序度という概念を定量的に可視化する手法を確立したことが大きい．さらに，新たな高秩序ガラスの合成にも成功したことは，物質科学のフィールドを強力に押し広げたと言え，ガラス科学に大きなインパクトを与えた．秩序度を通じて物性を制御できる可能性があり，今後の材料開発の指針となり得る成果である．