幾原研究室（結晶界面工学）浅野キャンパス

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材料の粒界や界面は、周期性の乱れに起因する特異な原子構造を有しており、完全結晶には見られない機能発現の起源となっています。本研究室では、原子を直接観察することのできる最先端の走査透過型電子顕微鏡法(STEM)、高分解能電子顕微鏡法(HRTEM)、エネルギー分散型Ｘ線分光法(EDS)や電子エネルギー損失分光法(EELS)を駆使して、材料における粒界・界面の原子・電子構造を計測するとともに、その場観察法や特殊試料ホルダーを開発し、機能発現の原子・イオンダイナミクスの超高分解能直接観察を目指します。このように、材料の機能発現メカニズムを本質的に解明し、新しい材料設計指針の構築や高機能材料の開発を行っています。

欠陥・粒界における動的相互作用の解明

Science. 2007Nature Mater. 2003Science Adv. 2016

バイクリスタルによる粒界原子構造研究

バイクリスタル作製 粒界原子構造直接観察

原子分解能粒界組成マッピング

機能性セラミックス粒界のデザイン

多結晶イオン伝導マップ

Science 2006, Phys. Rev. Lett.2006, 2009

転位工学によるナノ細線デバイス創成

400 nm

転位のネットワーク化

転位による導電ナノワイヤーの創成

転位磁石

高密度薄膜貫通転位

1010本/cm2NiO

STO

N

S

N

S

N

S

N

S

Nature Mater. 2003, Science 2007Nature Nanotech. 2013

1 nm

min max

モデル粒界構造の設計

理論計算による粒界物性解明

Zr Y

1 nm

Science 2006, Nature 2010, Nature Mater. 2012,2018

Nature Comm. 2016転位・粒界相互作用の直接観察

転位形成過程の直接観察TEMその場観察手法の開発