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R-15
2019

YbTa3O9ナノドメイン構造の直接観察




課題
耐熱性に優れるカチオン欠損ペロブスカイト型酸化物(RTa3O9)は、希土類元素(R)のイオンサイズを小さくすることにより、熱伝導率が著しく低下することが知られているが、熱伝導性に関するメカニズムは充分に理解されていない。

解決手段
透過電子顕微鏡(TEM)を用いて低熱伝導率性を有するYbTa3O9の微細構造観察を行い、さらに、第一原理分子動力学計算からその構造の解釈を行った。

成果・新規性
<001>方向からTEM観察したところ、数nmサイズの規則配列したナノドメイン構造を確認
第一原理分子動力学計算から、ナノドメインの形成要因はTaO6八面体サイトの傾斜と正方晶系であることに起因
著しい低熱伝導の発現は、ナノドメイン界面のフォノン散乱が寄与していると推察され、熱伝導性に関連する微細構造を解明


実験方法: 高分解能透過電子顕微鏡、第一原理分子動力学計算
<001>方向から観察した
YbTa3O9の高分解能TEM像
<001>方向から得ら
れたYbTa3O9の電子回
折図形。破線枠で囲ん
だ回折斑点はナノドメ
イン構造と対応
ドメインモデル。隣接するTaO6八面
体は<110>から互いに逆向きに傾斜



期待される市場・応用
航空機エンジン、ガスタービン等の遮熱コーティング材料

謝辞 本研究は、防衛装備庁H30年度安全保障技術研究推進制度委託事業の一環として実施したものである。


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