• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実績報告書

量子ビーム連携利用による高エントロピー合金の弾性特性の微視的解明

公募研究

研究領域ハイエントロピー合金:元素の多様性と不均一性に基づく新しい材料の学理
研究課題/領域番号 21H00157
研究機関公益財団法人高輝度光科学研究センター

研究代表者

筒井 智嗣  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (70360823)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワードX線非弾性散乱 / 中性子非弾性散乱 / 高エントロピー合金 / 力学特性 / フォノン分散
研究実績の概要

本年度は、SPring-8のX線非弾性散乱及びJ-PARC MLFの中性子非弾性散乱を用いたFCC系の高エントロピー合金の動的構造因子からフォノン分散、力学特性の評価を目指した。研究協力者から単結晶試料の提供を受け、当初より計画していた動的構造因子の観測に成功した。X線非弾性散乱では、各対称性の高い方位方向で縦波・横波に関係なく、ゾーン境界に向けての線幅の単調な増加が観測された。これはBCC系高エントロピー合金の第一原理計算による動的構造因子から議論されていた結果と定性的に一致する。また、X線非弾性散乱と中性子非弾性散乱の動的構造因子においてフォノン分枝に不一致が生じていることを見出した。X線と中性子では各構成元素の散乱断面積が異なっており、ハイエントロピー合金の中性子散乱ではある特定の元素が強調される。不一致は、構成元素の質量やX線と中性子の散乱断面積の差に起因していると考えられる。この結果については現在詳細な解析を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

研究計画では、ダイナミクスに関する知見が得られる非弾性散乱及び局所構造に関する知見が得られる回折実験を両輪に研究を推進することを検討していた。しかしながら、非弾性散乱実験の解析において、当初考慮していなかった非干渉性散乱の効果を考慮することとなった。このため、非弾性散乱が主たる実験、回折実験が非弾性散乱実験を補う実験と位置づけ、主従を付けた研究計画に変更して、目的の達成を目指すことにした。
X線非弾性散乱と中性子非弾性散乱の現時点での成果は、BCC系高エントロピー合金の第一原理計算による動的構造因子から議論されていた線幅の広がりをFCC系高エントロピー合金で実証することとなった。X線非弾性散乱と中性子非弾性散乱における動的構造因子の不一致やゾーン境界に向かって線幅が広がるという結果は計算との定性的な一致を見たことから、普遍性の検証に向けた準備を進めている。

今後の研究の推進方策

来年度は新学術領域の最終年度にあたるため、成果創出に重きを置いて研究を推進させることを考えている。「現在までの進捗状況」に書いたように、X線と中性子の非弾性散乱の結果を比較することにより、第一原理計算の予測を定性的に実証する知見が得られた。今後は、高エントロピー合金だけではなく、中エントロピー合金を含めた動的構造因子における普遍性の検証を実施する。この計画を進めるためには、従来の試料提供など実験分野での連携だけではなく、理論家との連携も必要不可欠である。その意味で、他の計画班や公募班との連携をより深めながら、計画の実施を進めたいと考えている。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Sm valence determination of Sm-based Intermetallics using 149Sm Mossbauer and Sm LIII-edge X-ray absorption spectroscopies2021

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui Satoshi、Higashinaka Ryuji、Nakamura Raito、Fujiwara Kosuke、Nakamura Jin、Kobayashi Yoshio、Ito Takashi U.、Yoda Yoshitaka、Kato Kazuo、Nitta Kiyofumi、Kawamura Naomi、Mizumaki Masaichiro、Matsuda Tatsuma D.、Aoki Yuji
    • 雑誌名

      Hyperfine Interactions

      巻: 242 ページ: 32-1 - 32-10

    • DOI

      10.1007/s10751-021-01759-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of synchrotron-radiation-based Mossbauer spectroscopy to 193Ir 73?keV transition2021

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui Satoshi、Hanate Hiroki、Yoda Yoshitaka、Masuda Ryo、Matsuhira Kazuyuki
    • 雑誌名

      Hyperfine Interactions

      巻: 242 ページ: 21-1 - 21-10

    • DOI

      10.1007/s10751-021-01743-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 高エントロピー合金のX線・中性子非弾性散乱2022

    • 著者名/発表者名
      筒井智嗣、飯田一樹、梶本亮一、松浦直人、寺本武司、Mohamad Qayyumbin Mohamad Izlan、下原諒大、田中克志
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年会
  • [学会発表] Application of Synchrotron-Radiation-Based Mossbauer Spectroscopy to 193Ir 73 keV Transition2021

    • 著者名/発表者名
      S. Tsutsui, H. Hanate, Y. Yoda, and K. Matsuhira
    • 学会等名
      International Conference on the Application of the Mossbauer Effect
    • 国際学会
  • [学会発表] Sm Valence Determination of Sm-Based Intermetallics using 149Sm Mossbauer and Sm LIII-edge X-ray Absorption Spectroscopies2021

    • 著者名/発表者名
      S. Tsutsui, R. Higashinaka, R. Nakamura, K. Fujiwara, J. Nakamura, Y. Kobayashi, T. U. Ito, Y. Yoda, K. Kato, K. Nitta, M. Mizumaki, T. D. Matsuda, and Y. Aoki
    • 学会等名
      International Conference on the Application of the Mossbauer Effect
    • 国際学会
  • [学会発表] 放射光実験の横断利用による原子ダイナミクスの研究2021

    • 著者名/発表者名
      筒井智嗣
    • 学会等名
      第7回 大型実験施設とスーパーコンピュータとの連携シンポジウム
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2022-12-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi