簡易な空気コンデンサでpmオーダーの結晶変形を精密に測定できるシステムの開発に成功

圧電体は、胎児・心臓病等のエコ検査、建物等の内部劣化の調査、超音波洗浄、漁群探知、原子位置の操作できる超精密位置制御、カメラ―の手振れ補正などに広く利用されている。圧電体に電圧を印加すると、結晶変形が生じる。例えば、時計・共振器などに利用されている水晶のX軸に1Vを印加すると、一番小さいLiイオン半径(59pm)より一桁以上小さい変形(2.4pm)が発生する。圧電材料の電場による変形を解明することは、材料特性の解明・材料開発のみならず、圧電素子の応用においても極めて重要である。これまで圧電体の変位が一般的に高価なレーザー干渉計などで評価される。それらの方法はpmオーダーの変位を測定できる一方、ミクロオーダーまでの広範囲な変位を測定するには難しい。今回、我々は安価な空気容量変位センサーでレーザー干渉計の分解能を凌駕する分解能をもち、かつ、pmオーダーからμmオーダーまで広い範囲の変位とその温度変化を容易に測定できるシステムの開発に成功した。研究成果は高く評価され、研究に示されている測定方法も圧電定数の測定基準(査読のコメント:“This method can potentially be a measuring standard for the piezoelectric constant via converse piezoelectric effect”)として期待されている。本研究成果は、米国物理学協会AIPのJ. Appl. Phys.129号に4月14日付でオンライ掲載された。( Desheng Fu and Eiki Kakihara,“A capacitive displacement system for studying the piezoelectric strain and its temperature variation”, J. Appl. Phys. 129,144101(2021). )

 

Article, “A capacitive displacement system for studying the piezoelectric strain and its temperature variation,” was published online today

今日(04-14-2021)、論文”A capacitive displacement system for studying the piezoelectric strain and its temperature variation,” がオンライ掲載されました。オンライから15日間にDOIのサイトから無料downloadできます。まだ、採択された原稿はこちらからdownloadできます。aRxivからもできます。

国際共同研究論文がActa Materialia(IF=7.656)に掲載決定

“Dynamic dielectric electronic states of BaTiO3 under AC electric fields via time-resolved X-ray absorption spectroscopy”(S. Kato, N. Nakajima, S. Yasui, S. Yasuhara, D. Fu, J. Adachi, H. Nitani, Y. Takeichi, A. Anspoks)がElsevier社Acta Materialiaに掲載されることが決定された. 採択論文のDOIが決定され、論文原稿も公開された

柿原君が日本物理学会学生優秀発表賞を受賞した。

柿原君(修士2年)が領域10の厳しい審査を受けて日本物理学会学生優秀発表賞を受賞しました。賞状が11月30日に届きました。領域10では三回以上発表がないと、賞への申請資格がないという厳しい規則があります。修士の間に、物理学会に3回以上に参加・登壇することは極めて大変です。そのため、これまで受賞者の多くは博士課程の学生です。修士課程の学生の受賞者が極めて少ないです。柿原君は本当によく頑張りました。価値の高い受賞です。おめでとう!(2020年秋季大会日本物理学会学生優秀発表賞リスト

 

 

 

2020年日本物理学会秋季大会

新型コロナウィルスの影響で、2020年物理学会秋季大会はZoomでの開催となります。柿原君はSn置換したBaTiO3セラミックスの圧電特性の温度依存性について発表を行いました。多くの関心を受けました。

超高速光誘起相転二次元材料を予言

復旦大学張浩準教授らとの共同研究で、二次元材料MoTe2における光誘起相転移機構を提案しました。今回の研究成果は、2D材料MoTe2における光照射による半導体2H相から金属1T’相への相転移機構を明らかにすると同時に、超高速光誘起相転移材料開発の新たな方向性を示します。本研究成果は、ネイチャー系オープンアクセス雑誌npj 2D Materials and Applications (IF=9.324)に掲載されています。

新規マルチフェロイック物質を発見

インドIACS(Indian Association for the Cultivation of Science)のSugata Ray教授、東京工業大学の伊藤満教授らとの共同研究で、新規物質設計方針により室温マルチフェロイック材料であるランガサイト化合物Pb3TeMn3P2O14を発見しました。今回の研究成果は、マルチフェロイック材料開発の新たな設計指針を与えると同時に、室温で動作可能な多機能性メモリなどへの応用展開が期待されます。本研究成果は、Rapid Communicationsとして米国物理会学術誌「PHYSICAL REVIEW B」に掲載される予定です。”Covalency driven modulation of paramagnetism and development of lone pair ferroelectricity in multiferroic Pb3TeMn3P2O14”と題した論文は2020年5月20日(現地時間)にオンライで公開されました。

* マルチフェロイック材料とは、磁性と強誘電体の性質を併せ持つ物質です。その物質を利用することにより、磁場で電気分極を制御すること、あるいは電場で磁気的な特性を制御することができます。そのため、新規の多機能性メモリなどへの応用が期待されています。しかし、これまでに発見したマルチフェロイック材料のほとんどは、絶対零度付近の極低温でしかその特性を示しません。実用化のために、室温でその特性を持つ材料の開発が求めらています。

CJFMA11(The 11th China and Japan Symposium on Ferroelectric Materials and Their Applications

The 11th China and Japan Symposium on Ferroelectric Materials and Their Applications (CJFMA11) was held on Sept. 22~25, 2019 in Nanjing, China. More than 235 works were presented in this successful meeting.  Our work ” On the size effects in BaTiO3 ceramics” was presented as an invited talk. Most of the participants from China-side are youth students or researchers, giving a strong impression of rapid growth of this field in China. Nanjing(Nanking) is a very beautiful city that is situated in the Yangtze River Delta region, and has a prominent place in Chinese history and culture. It has served as the capital of the Six Chinese old Dynasties from the AD 229. The feeling of Walking in the street of Nanjing is very nice because Chinese parasol trees( 梧桐,アオギリ)and green are seen everywhere.

EMRS-2018 Fall meeting

EMRS-2018秋季大会に行っていきました。大会は9月17〜20日期間にワルシャワ工科大学で開催されました。会議は壮大で、18セッションにも分けられました。誘電体のセッションに参加しました。発表内容は非常に濃かったです。朝晩を利用し、キュリー夫人の博物館、ショッパンの心臓が埋蔵された十字架教会、ショッパンの博物館にも見学に行きました。非常にいい旅でした。

量子効果を利用した材料特性が温度に依存しない材料を発見

BaTiO3は,積層コンデンサなどに広く利用されているまたとでも有名な物質です。BaTiO3を利用する上で摂氏マイナス5℃だった構造相転移がデバイスの温度安定に大きな障害となます.我々はBaをCaに入れ換えることで量子相転移を発見しました。量子相転移が現れる臨界組成 x=0.233の結晶において,誘電率の他に,弾性,電気機械結合常数,圧電定数等の物理量が水の沸点から-273°C付近までの広範な温度範囲には殆ど変化しないことを判明しました.これによって,誘電・圧電素子応用で極めて重要な温度特性の抜本的改善への可能性を示しました.

新聞記事:

PMNリラクサーにおける巨大誘電率謎の解明

Pb(Mg1/3Nb2/3)(PMN) リラクサーは広範な温度領域にわたる巨大な誘電応答を示す。その起源は数十年の間に謎のままです。我々は東工大、大阪府立大との共同研究でその謎を解けました。電気分極の測定より、巨大な誘電応答が分極ドメインの応答に由来することを判明しました.また、電子顕微鏡の観察より、ナノサイズドメインPNRの温度変化を明らかにした上にPNRは互いにマイクロメートルオーダーの範囲で相互作用し,全体としてより大きなドメイン構造を形成することも判明した.巨大誘電応答起源の解明とドメイン構造の多重スケール不均一性の発見は巨大電気・磁気物性に新たな材料設計の指針を与える。

オンライン出版: AgNbO3に関する第一原理計算の論文はPhys. Rev. Bに掲載

論文”Polarization fluctuations in the perovskite-structured ferroelectric ”は Phys. Rev. Bにオンラインで掲載されています。本論文は、第一原理分子動力学シミュレーションによりの分極機構を明らかにしました。本研究成果はJFCCの主席研究員森分博紀博士(兼任NIMS)らとの共同研究成果です。

M1の大石君と飯田君がIFAAP国際会議にてポスター発表

2018/05/27~06/01の間に五つの国際会議(2018 ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM (IFAPP) Joint Conference)が広島市国際会議場で共催されました。この大きな国際会議にM1の大石君と飯田君が研究発表に行きました。二人とも2度目の国際会議を体験しました。5月28日のポスター発表で多くの質問を受けて非常に良い研究交流となりました。