材料物性

様々な材料の特性を原子の結合や配列状態から捕らえ、画期的な性能を持つ材料の開発に応用するべく、下記のような研究を行っています。
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Ⅹ線、電子線及び中性子線を用いて磁性合金や層状構造物質などの原子配列や結合状態を調べ、温度・圧力による構造変化(相転移)や物性変化との関係について研究しています。

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中性子線とX線回折測定から求めた1次元有機半導体の結晶構造(左)と原子核密度分布(右)
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新しい機能を有する金属材料の開発への応用を目指し、10-8m程度の構造を持つ金属材料(超薄膜やナノ結晶)や原子がランダムに固まった非晶質合金などが示す特異な物性について調べています。

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溶けた金属を銅ロールに吹き付け急速冷却して非晶質合金を作製している様子
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原子配列、ナノ組織、組成などを制御することで、生体に優しい、より高温まで使える、ゴムのように柔軟、などの新しい機能をもつ超弾性合金や形状記憶合金、ゴムメタルの研究開発を行っています。

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Ti-Ni形状記憶合金のナノ双晶組織と原子配列
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原子の挙動の直接観察と様々な物性が同時に解析可能なアトムファクトリー法を開発するとともに、数原子幅で並んだ原子列(ナノワイヤ)に代表されるナノテク材料に関する研究を行っています。

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10個の金原子が1列に並んだナノワイヤを直接観察した電子顕微鏡写真
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 太陽電池やディーゼル粒子除去フィルターなどエネルギー・環境応用向けの新しい無機材料の開発。

 
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熱分解反応焼結法で作製したMgTi2O5多孔体
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極低温と強磁場を使って鉄鋼など金属材料の基礎研究をしています。自動車用特殊鋼、水素プラント用形状記憶合金、磁性材料への応用を目指しています。

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炭素鋼の円偏光微分干渉顕微鏡写真
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金属錯体や金属酸化物を主な研究対象物質として、例えば光などの外部刺激に応答して光学的・磁気的・電気的特性が変化するなど、新規な物性現象を示す材料の開発を行っています。

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様々な機能性を示すヘキサシアノ金属錯体
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1993年につくばで発見された、単層カーボンナノチューブの優れた物性を活かした応用を目指し、精密構造分離による物性研究と新規デバイス開発を行っています。

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分散液をゲルに注ぐだけで分離した、構造の異なる7種類の単層カーボンナノチューブ分散液の写真(中段)、構造(下段)、光吸収スペクトル(上段)。
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