日本原子力研究開発機構:プレス発表

独立行政法人日本原子力研究開発機構/国立大学法人東北大学金属材料研究所/公立大学法人広島市立大学/国立大学法人熊本大学

独立行政法人日本原子力研究開発機構
国立大学法人東北大学金属材料研究所
公立大学法人広島市立大学
国立大学法人熊本大学

蛍光X線ホログラフィー法により
リラクサー強誘電体の局所構造の3次元可視化に成功
- 新規高機能誘電・圧電材料実現へのブレークスルー -

【発表のポイント】

独立行政法人日本原子力研究開発機構(理事長 松浦祥次郎。以下「原子力機構」という。)の胡雯(Hu Wen)博士研究員、国立大学法人東北大学(総長 里見進)金属材料研究所の林好一准教授を中心とする研究グループは、公立大学法人広島市立大学(学長 青木信之)、国立大学法人熊本大学(学長 谷口功)との共同研究により、蛍光X線ホログラフィー法※1を用い、リラクサー強誘電体※2の局所的な原子配列(構造)を立体的(3次元的)に明らかにすることに初めて成功しました。

リラクサー強誘電体に代表される鉛系強誘電体は誘電率や圧電※2率が非常に高いことから、少ない電気入力で大きな変形を得ることが可能であり(高機能物性)、医療用超音波プローブの送受信用振動子、超音波モーターの駆動部等の材料として市場に供されています。一方、これらは毒性を持つ鉛を含むため、廃棄による環境への流出、生態系への悪影響が懸念され、非鉛材料の開発が急務となっています。そのためには、高機能物性の発現メカニズムを原子配列の観点から知る必要があります。これらの材料は原子レベルで不均質(不均質系結晶)であることから、特に局所的な構造の解明が重要です。

本研究では、蛍光X線ホログラフィー法をペロブスカイト※3構造を持つ典型的リラクサー強誘電体Pb(Mg1/3Nb2/3)O3に適用し、不均質系結晶における3次元局所構造の解明に世界で初めて成功しました。

今回の成果により、今後、リラクサー強誘電体の高機能物性の起源の解明が進み、鉛等の有害物質を使用することなく高性能な誘電・圧電性を有する強誘電体を実現するためのブレークスルーがもたらされます。また、蛍光X線ホログラフィー法は、不均質系結晶の構造解析を強力に押し進め、我が国の推進するグリーンイノベーションを支える、エネルギー利用の高効率化・スマート化を促す新規デバイス材料の開発等を促進することが期待されます。

本研究成果は近日中に米国科学誌「Physical Review B (Rapid Communications)」誌にオンライン掲載される予定です。

参考部門・拠点:量子ビーム応用研究センター

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