セラミックス中ドーパント近傍の局所原子配列及び化学結合状態の定量化と機能設計

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1)新プログラムを用いた化学結合情報のELNES及びXANES実験スペクトルからの抽出ELNES及びXANESに代表されるスペクトルを材料工学に応用するためには,それらの実験スペクトルから所望の情報を抽出することが不可欠である.研究代表者は,電子遷移の際に内殻軌道に生じる電子空孔(内殻空孔)の影響にいち早く注目し,先駆的な研究を行ってきたが,それをさらに発展させ実験スペクトルから化学結合の情報を定量的に抽出する解析法の確立に成功した.この方法を用いることで,各ピークがどのような化学的な相互作用により形成されているかを明らかにすることが出来る.本プログラムをメタル/セラミックス界面の計算に応用し,その有効性を実証した.2)先端的TEM技術を用いた添加物の三次元構造解析近年の球面収差補正技術の進歩により,TEMの空間分解能はサブオングストロームにまで至っている.しかし,得られる像から得られる情報は投影(二次元)である.一方で結晶粒界中に析出したナノサイズの添加物(ドーパント)は,特異的な物性をしめし,その起源を明らかにするためには三次元情報が不可欠である.研究代表者は,米国カリフォルニアローレンスバークレー国立研究所電子顕微鏡センターのUliDahmen所長とともに,A1結晶粒界中に偏析したPb析出物の三次元構造の解析を行った.本研究により,粒界析出物には,トモグラフィー技術と,走査型TEM(STEM)技術を組み合わせることが有効であることを明らかにした.粒界中のPbの三次元構造の特定に成功し,複雑な形状を有する粒界析出物が,異なる結晶面(ファセット)の組み合わせから構成されていることを明らかにした.