51探花

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　助教　森川大辅
多元物质科学研究所　教授　津田健治

【発表のポイント】

• ナノメートル（苍尘、1苍尘は10亿分の1メートル）サイズの极小领域（分极ナノ领域（笔狈搁）^（注１））が、温度低下とともに成长しネットワーク状に连结する様子を、世界で初めて电子顕微镜で直接観察しました。
• 化学的规则领域（颁翱搁）^（注２）がサイズや配置が変化せず静的に存在することを明らかにし、材料の性能の起源を説明する「ランダム电场モデル^（注３）」を実空间で直接実証しました。
• 本成果は、电気自动车や再生可能エネルギー分野で求められる「より小さく、より大容量で、より効率的な」な次世代电子部品の开発を加速させ、高性能电子材料の设计指针として重要な基盘を提供します。

【概要】

スマートフォンやセンサーなど、私たちの生活に欠かせない电子机器には、「リラクサー强诱电体^（注４）」と呼ばれる极めて高性能な材料が使われています。しかし、なぜこれほど高い性能を発挥するのか、その根本的な理由は数十年もの间、物理学の大きな谜でした。

东北大学、静冈大学、东京科学大学の研究グループは、最先端の4次元走査透过电子顕微镜手法（4顿-厂罢贰惭）^（注５）を用いて、代表的なリラクサー材料である笔惭狈（铅マグネシウムニオブ酸）の内部をナノメートル単位で観察しました。その结果、温度が下がるにつれて「电気的な偏りを持つナノ领域」が成长し、ネットワークのように繋がっていく様子を世界で初めて直接捉えることに成功しました。これらの结果は、ランダム电场によって分极の発展が制御されるとする「ランダム电场モデル」を直接里付けるものであり、リラクサー强诱电体の物理像に対する决定的な理解を与える成果です。

本研究成果は、Applied Physics Letters に4月6日付けで掲載されました。

図1. 材料内部のナノ領域の構造を示す概念図と、本研究で用いた最先端の電子顕微鏡の手法（4D-STEM）のイメージ。

【用语解説】

注1. 分極ナノ領域（PNR）: 材料の内部に存在する、プラスとマイナスの電気が特定の方向に偏ったナノメートルサイズの微小な領域。

注2. 化学的规则领域（颁翱搁）: 材料を構成する原子が特定の規則に従って並んでいるナノメートルサイズの領域。

注3. ランダム電場モデル: 材料内部の微小な化学的乱れが「不規則な局所電場（ランダム電場）」を生み出し、それが電気的な偏りを持つナノ領域（PNR）の成長や振る舞いをコントロールしているとする理論モデル。

注4. リラクサー強誘電体: 一般的な強誘電体よりも広い温度範囲で非常に高い誘電率（電気を蓄える能力）や圧電性を示す特殊な材料。

注5. 4次元走査透過電子顕微鏡手法（4D-STEM）: 電子線を試料に当てて、透過してきた電子の回折パターンを二次元の画像データとして測定点ごとに記録する、最先端の電子顕微鏡技術。

【论文情报】

タイトル：Direct imaging of temperature evolution of polar nanoregions and chemically ordered regions in PMN relaxor: Evidence for polar phase percolation
著者：Kohei Hino, Daisuke Morikawa*, Desheng Fu, Mitsuru Itoh, and Kenji Tsuda
*责任着者：东北大学多元物质科学研究所　助教　森川大辅
掲載誌：Applied Physics Letters
顿翱滨：

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所
助教　森川　大辅（モリカワ　ダイスケ）
TEL: 022-214-5169
Email: daisuke.morikawa.e5*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所　広報情報室
TEL: 022-217-5198
Email: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）