| 研究課題/領域番号 |
26400327
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
大和田 謙二 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (60343935)
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| 研究分担者 |
松浦 直人 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び東海事業, 東海事業センター, 副主任研究員 (30376652)
岩田 真 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40262886)
西松 毅 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70323095)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 強誘電体 / 界面 / ドメイン / リラクサー強誘電体 / 電場 / 放射光 / 中性子散乱 / 分子動力学法 |
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| 研究実績の概要 |
H27年度はＸ線散乱や誘電率によるドメイン・界面観察手法を進展させつつ、中性子非弾性散乱へ向けての準備を開始した。
１．SPring-8のBL22XUにおいて1μm集光X線による詳細なドメインマッピングを試みた。Ｘ線回折は幅などから原子レベルでの歪み情報を得ることができる。約10μm幅の90度ドメインを持つBaTiO3（室温、正方晶）において、界面を起点に発生した歪場がドメイン中心に向かって緩和する様子が確認された。また、分極方向に由来する歪場の方向性も確認された。また、マッピングと並行して、自発的に100nmクラスのドメインが生成する事が知られている不均質系結晶リラクサー強誘電体70%Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-30%PbTiO3において、強誘電相転移に伴って現れる90度ドメイン界面由来の微弱なストリーク散乱の観測に成功した。また、ドメインサイズ（＝界面密度）と物性の負の相関が(1-x)%Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x%PbTiO3傾斜組成試料の回折実験から見出された。（大和田、岩田、松浦）
２．強誘電体ドメイン界面の挙動を明らかにしようとするとき、ドメイン壁の安定性と結晶の異方性の問題を明らかにすることは重要であると考えられる。そのような観点からBaTiO3の[111]-方向に電場を印加したときの温度電場相図を明らかにした。分極の大きさと温度電場相図上での相境界の傾きの関係が、クラウジウス-クラペイロンの式で解析できることを確認した。（岩田）
３．分子動力学計算法による界面効果の研究を行った（西松）。一方、中性子散乱実験へ向けた試料缶の設計製作を行った（大和田、松浦）。
４．今年度は9/15に関西学院大学梅田キャンパスにおいて中間報告会を開催（公開）し、代表者・分担者は進捗状況を確認し今後の展開を議論した。得られた関連する成果は学会等を通じて順次発表を行った。
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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
１．ドメイン・界面観察手法の進展に関しては、強誘電相転移に伴って現れる90度ドメイン界面由来の微弱なストリーク散乱の観測に成功した。また、電場制御によるエンジニアードドメインの形成を確認した。等価な二つのドメイン由来の散乱強度比が１：１になる事を確認した。
２．ドメイン界面のダイナミクスを調べるべく予定している超高分解能中性子非弾性散乱について、実験に必要な高電圧印加試料スティック、ハメチクシール付耐熱試料缶の整備を行った。結晶の準備に関しては、ドイツからの輸入が遅れにより年度末納入となった事からH28年度に入ってからの実施となる。秋以降の実施を予定する超高分解能中性子非弾性散乱実験の実施までには準備は整う予定である。
以上、総合的に判断して概ね順調に推移していると思われる。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究は概ね予定通りに推移している。H28年度はH27年度の研究を引き続き継続する。H27年度中に作成された中性子散乱実験用の電界セルに試料ホルダーを取り付け動作テストを行う (大和田、岩田、松浦)。中性子散乱実験用大型試料の準備を引き続き行う。H27年度末までに納入された大型単結晶試料を用いドメインエンジニアリングを実施する。これらの試料を用い超高分解能中性子非弾性散乱を実施し、界面由来のダイナミクスの検出に挑戦する（大和田・松浦・岩田）。一方、予定する施設J-PARCがトラブルから昨年度立て続けにシャットダウンし前年度未実施課題の消化が逼迫していることから、本実験のための十分なマシンタイムが得られない可能性が出てきてしまっている。そこで、相補手段として超単色（neV）Ｘ線を界面に集光して行うＸ線非弾性散乱による界面ダイナミクスの観測も検討している。
H27年度に観測に成功した界面由来の微弱なストリーク散乱に注目した電界効果の実験をBaTiO3に適用し、岩田らによって予言された界面応答メカニズムの検証を行う（大和田・岩田）。分子動カ学計算法による界面効果の研究と実験結果の分析の準備を行う(西松)。
得られた成果は順次学会や学術誌等で発表してゆく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
結晶納入がH27年度末になったため、超高分解能中性子非弾性散乱実験用試料缶に合わせた結晶ホルダーの作成を次年度へ持ち越した。
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| 次年度使用額の使用計画 |
超高分解能中性子非弾性散乱実験用試料缶に合わせた結晶ホルダーの作成を年度前半に行い、後期で計画する中性子散乱実験に資する。
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| 備考 |
研究会案内ＨＰは分担者西松氏により作成された。
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