【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.26】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22KU0104
利用課題名 / Title
多結晶超伝導材料の微細構造・組成解析
利用した実施機関 / Support Institute
九州大学 / Kyushu Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
電子顕微鏡/Electron microscopy,集束イオンビーム/Focused ion beam,X線回折/X-ray diffraction,電子回折/Electron diffraction,量子効果/ Quantum effect,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,超伝導/ Superconductivity,ナノ粒子/ Nanoparticles,ナノ多孔体/ Nanoporuous material
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
山本 明保
所属名 / Affiliation
東京農工大学大学院工学研究院先端物理工学部門
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
山中晃徳
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
波多聰,斉藤光,GAO HONGYE
利用形態 / Support Type
（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KU-007：収差補正高分解能電子顕微鏡
KU-010：三次元原子分解能透過電子顕微鏡
KU-011：三次元走査電子顕微鏡
KU-013：キセノンプラズマ集束イオンビーム加工・走査電子顕微鏡複合機
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
固相焼結は、固体の集合体において、融点以下の温度で系全体のエネルギーが減少するように原子が移動し、緻密化する現象である。固相焼結現象は熱処理などの簡便なプロセスで生じ、緻密な多結晶焼結体を得られることから、金属やセラミックス材料の製造などに広く応用されている。少数の粒子の焼結過程に関してはメカニズムが明らかになされているが、現実の多結晶材料は大きさや形状の異なる多粒子から構成され、焼結過程は複雑となり、組織変化の予測や解析は容易ではない。 本研究では固相焼結過程の組織変化を、秒オーダーと60 nmオーダーの時間・空間分解能で直接観察可能なin situ SEMによる実験観察と、フェーズフィールド(PF)モデルによる数値計算とを、データ科学も用いて融合させることで、現実の材料の組織形成過程を解析する数値計算手法基盤を確立することを目的とした。また、PFモデルによる予測精度の向上に向けて、in situ観察データに機械学習を適用することでPFモデルにおける未知パラメータを推定する手法の構築を併せて検討している。
実験 / Experimental
温度制御加熱ホルダ内に観察試料を設置し、三次元走査電子顕微鏡（Thermo Fisher Scientific Scios）内で高温における時系列二次電子像データを取得した。
結果と考察 / Results and Discussion
既知の物性値に富む、Ag多結晶圧粉体等を観察対象に選定した。温度制御加熱ホルダ内にAg多結晶体を設置し、電子顕微鏡内で高温における固相焼結過程の組織変化を観察することで、時系列二次電子像データを取得した。取得した数分間にわたる焼結過程からは、固相焼結の特徴であるネック成長等が明瞭に観察された。これらの実験データをPFシミュレーションにデータ同化し、組織形成予測モデルを構築する検討を進めつつある。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
実験支援者の高紅叶博士，馬一銘氏（九州大学）に感謝する。本研究の一部は、科学技術振興機構（JST）CREST(JPMJCR18J4)の支援を受けて実施された。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
-
Dongyi Qin, K-doped Ba122 epitaxial thin film on MgO substrate by buffer engineering, Superconductor Science and Technology, 35, 09LT01(2022).
DOI: 10.1088/1361-6668/ac8025
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Akiyasu Yamamoto1,4, Shinnosuke Tokuta1,4, Yuta Hasegawa1, Shinjiro Kikuchi1, Akimitsu Ishii1,4, Yusuke Shimada2,4, Satoshi Hata3,4, Akinori Yamanaka1,4 、Process Machine Learning of Iron-based Superconducting Polycrystalline Bulks、MRS2022 Spring
- Akiyasu Yamamoto1,4, Shinnosuke Tokuta1,4, Yuta Hasegawa1, Shinjiro Kikuchi1, Akimitsu Ishii1,4, Yusuke Shimada2,4, Zimeng Guo3,4, Satoshi Hata3,4, Akinori Yamanaka1,4 、Process Machine Learning, Trapped Magnetic Field, and Key Microstructural Features of Ba122 Superconductors、Applied Superconductivity Conference 2022
- Yusuke Shimada1,4, Sinnosuke Tokuta2,4, Yuta Hasegawa2,4, Zimeng Guo3,4, Hongye Gao3,4, Satoshi Hata3,4, Akiyasu Yamamoto2,4; Multiscale grain structure of Ba-122 superconducting polycrystalline bulks、Applied Superconductivity Conference 2022
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件