固体物質の塑性変形挙動に及ぼす光照射効果のメカニズム解明

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物質・材料に外部から力が加わった際、どのように形状を変化させ壊れていくのかという基礎的現象の研究は重要な課題となっている。これまで、金属以外の無機材料は、室温では可塑性が非常に小さく、脆く壊れやすいと考えられてきた。これに対して，代表者らは材料の可塑性に光環境が大きく影響する現象を発見している。現在、光環境制御下において、半導体に限らず様々な固体材料の変形挙動について、光がどのような影響を及ぼしているのか調査している。令和４年度では昨年までに構築した実験方法を利用した実験研究を実施した。特に、光環境制御下で荷重負荷速度や光の強度や波長を制御するという視点から検討を行った。その結果、ナノスケール実験においてはひずみ速度の影響が比較的小さいこと、一方で大型結晶を用いたマクロな力学試験ではひずみ速度の影響が大きいように見える結果が確認された。この違いの由来については今後の検討課題となっている。ナノスケール試験では、光の透過可能領域の違いにより、光の効果が変化することも確認できている。これは光の透過性の低い材料では、表面近傍にのみ光環境効果が表れていることを示唆している。また、結晶では方位によって塑性変形挙動が異なるが、実際には、シュミット因子の高い主すべり系次第で、光環境効果に違いが生じているような結果が得られている。これらに基づき、次年度はすべり系による光環境効果の差異をさらに調査すべく、より細かな力学試験条件の違いによる実験結果の違いを評価していく予定である。