日本金属学会会報■■

2020年 4 月 1 日発行（ 毎月 1 回 1 日発行）

Vol.59 No.4 ISSN 1340-2625

金属なんでもランキング！
〜イオン化エネルギー〜

科学・技術と社会の関係を考える
̶4. 科学技術者の責任̶

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59

MTERE2 59（4）177〜228（2020）

https://jim.or.jp/

ODS 鋼のナノ酸化物粒子形成機構・安定性

磁気キャパシタンス効果の新展開

有機表面修飾金属酸化物ナノ粒子の水熱合成

新企画

あのころ のまてりあ

2020

https://www.jim.or.jp/journal/m/（←まてりあ記事オンライン）

https://www.jim.or.jp/journal/m/

2020
Vol.59No.4

金属なんでもランキング No. 8

イオン化エネルギー

科学・技術と社会の関係を考える

プロムナード柴田……………………………………………………177―4.

科学技術者の責任―

清……………………………………………………………………………………………………179

ODS 鋼のナノ酸化物粒子形成機構・安定性

最近の研究

大野直子 ……………………………………183

酸化物分散強化(ODS)鋼中のナノ酸化物粒子の析出・高温での成長ついて，複数の分析手法から丁寧に追究した結果を紹介．

磁気トンネル接合における電圧誘起磁気キャパシタンス効果

海住英生……………191

磁場によりキャパシタンス(＝電気容量)が変化する磁気キャパシタンス効果について最新の研究成果を紹介．磁気トンネル接合において新たな展開が期待

有機表面修飾金属酸化物ナノ粒子の水熱合成見誠一 …………………………………199

金属酸化物ナノ粒子の水熱合成法・表面修飾法を紹介．その利用方法や，反応過程の理解による形状・サイズ分
布・複合構造の制御についても．

新進気鋭

小角電子回折を用いた磁性体の磁場応答の観測

はばたく

博士課程に進学して企画にあたって連載「“あのころ”のまてりあ」について“あのころ”のまてりあ「日本金属学会会報発刊の辞」について

科学館めぐり札幌市青少年科学館(札幌市)

美しい金属の写真

Mater. Trans., 56(2016), 513518; Figure 5 ……………………………………………………………217

スポットライト

動け

本会記事

中島

宏 ………………………………207

田慎平 ………………………………………………………………………211

私のものづくり編集チーム ……………………………………212

竹田

修 …………………………………………213

徳永透子 …………………………………………………………216

神谷幸佑 ………………………………………………………………218

会告 ………………………………………………219

次号予告 …………………………………………226

掲示板 ……………………………………………223

新入会員 …………………………………………226

会誌・欧文誌 4 号目次 …………………………225

行事カレンダー …………………………………227

まてりあ・会誌・欧文誌の投稿規定・投稿の手引・執筆要領，入会申込書，刊行案内はホームページをご参照下さい．
https://jim.or.jp/
今月の表紙写真CeO2 ナノ粒子の STEM 像および EELS スペクトルより評価した粒子内部における Ce3＋/Ce4＋ 比．
(見誠一 著 202頁 図 8 より一部改変して掲載）

表紙デザイン北野玲

複写をご希望の方へ

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6
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3475
5619 E
mailinfo＠jaacc.jp http://www.jaacc.jp/
複写以外の許諾（著作物の引用，転載，翻訳等）に関しては，直接本会へご連絡下さい．

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1

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2

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3

参考文献改訂 5 版

化学便覧

基礎日本化学編，丸善（2004)．

次号金属素描
ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan

No. 9

ガリウム



公益社団法人日本金属学会への入会のおすすめ
公益社団法人日本金属学会は，本多光太郎先生のご提唱により1937年 2 月14日に創設され，金属及びその関連材
料分野の学術および科学技術の振興を目的として，学術誌や学術図書の刊行，講演会や講習会の開催，調査・研究，表彰・奨励の事業を行っています．社会基盤材料をはじめエネルギー材料，エコマテリアル，電子・情報材料，生体・福祉材料，材料と社会等の分野でご活躍の研究者，技術者，学生の皆様，当該分野に関心のある方の入会をお待ちしております．
会報「まてりあ」は，会員のみに提供されます．さらに，会員には，講演大会への会員参加費での参加及び登壇費の免除，刊行物の会員価格での購入，本会主催のセミナー・シンポジウム・講演発表会等への会員割引価格の参加等の特典があります．
最新の研究や技術の動向をいち早く得ることができます会報「まてりあ」が毎月無料で配付されます(電子ジャーナルも閲覧できます)．まてりあでは，専門外の方のための入門講座や講義ノート，解説記事で分野の基礎を学ぶことができます．
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最新の研究成果が発表される年 2 回の講演大会に会員参加費で参加できます．
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最先端の研究を討議する研究会が開催する研究集会に参加できます(新たな研究会を設立することも可能です）．
多様な研究者や技術者と交流ができます様々な場で大学や企業の研究者や技術者と学術・技術の交流ネットワークを作ることができます．
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全国に 8 つの支部があり，身近な研究者や技術者と交流できます．
研究成果を発表，討議して，研究を深めることができます講演大会で研究成果を発表して，分野の専門家と討議できます(非会員が講演するには大会参加費および登壇料が必要になります)．
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Materials Transactions の投稿料の割引が受けられます(日本金属学会誌の投稿は無料です)．
技術者・学生の能力開発や進路選択への支援が受けられます教科書，データブック，セミナーテキスト等の学術図書類を会員価格で購入できます．
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科学・技術と社会の関係を考える―4.

科学技術者の責任―柴田清

本連載においては科学・技術の歴史的な変遷，科学的知識

ものを生み出してしまった責任を意識して行動すべきだといの正統性，科学技術の制御についてみてきた．今回はそのう

うものである．また，現代の科学はその活動を支援する研究

えで科学技術の専門家の果たすべき役割と，科学と技術の今

資金出資者などに依存しており，それらの負託に対して応え後について考慮すべきことを確認していきたい．

るべきだという責任の捉え方もある．これは技術者倫理によく見られる責任論である．科学活動が政府の資金に基づく場

.

研究者の社会的責任論

合には，その原資は税金であるので，国民全体に対する責任を意識すべきであるということになる．藤垣によれば，科学

日本学術会議は2013年に科学者の基本的責任を，「科学者者の責任を分類すると，外部の社会に対して研究の自主・自は，自らが生み出す専門知識や技術の質を担保する責任を有由を守るために科学者共同体内部を律する研究遂行上のルー

し，さらに自らの専門知識，技術，経験を活かして，人類のルを守る責任(品質管理責任)，研究成果が社会に与える影響

健康と福祉，社会の安全と安寧，そして地球環境の持続性にに配慮あるいはその後始末に関わる責任(製造物責任)，ステ

貢献するという責任を有する．」と定めている(1)．社会に対ークホルダーからの問い掛けに応じる責任(応答責任)がある

して貢献する責務を明確に意識している点は，Science といという(2)．

う言葉が生まれた頃とはかなり違ってきている．

これらの責任を果たすためには，科学技術が社会実装され

近年，科学技術者の不正行為が批判される事件が後を絶たた後，どのように展開し，どのような影響が発生するかを意ない．福島原発事故後には，科学者の言説の混乱が市民の科

識し，社会における研究の位置付けを考える能力が必要であ

学不信を招いた．現在の科学者は，具体的にどのような役割

る．さらに，研究予算の公的資金からの予算化の仕組みや，を果たせばよいのだろうか．

科学技術人材育成や一般向け理科教育のあり方，科学技術の科学者の責任を考えるとき，科学的知識は価値中立であ

ガバナンスへの市民参加，科学について市民がどのようなイ

り，その善悪は使い方によって分かれ，責任を負うべきなのメージを持っているかなど，科学の社会的役割についての理はその知識を利用する者であるという考え方がある． 1957

解も求められる．また，厳密さを損なわずに分かりやすい説年に始まるパグウォッシュ会議では，科学者が自らの研究成明をする能力も必要である．

果の利用に関する責任を意識し始め，核兵器開発につながる
可能性のある原子核研究などの科学的知識の非軍事化と民主.

科学研究における不正的管理を目指した．そのなかに，科学研究は基本的に善であり，その悪用を防ごう，という素朴な二元論もあったと言え前節で述べたように，科学者・研究者の責任としてはいく

る．それに対し，科学知には本質的に悪として働くものがあつかの立場があるが，それらの共通的な基本となるのは，研り，科学者には悪の側面が利用されないように注意する責任

究実務上の不正行為防止である．

があるという考え方もある．原子核研究は核兵器を生み出す

研究上の不正行為としてまず採り上げられるのが，実在し能力があり，そもそも悪としての性質を有する．そのようなないデータ・研究結果を報告する捏造( Fabrication )，デー

千葉工業大学社会システム学部教授(〒2750016 習志野市津田沼 2171)
Interaction among Science, Technology and Society ―4. Responsibility of Science and Technology Experts; Kiyoshi Shibata (Chiba Institute of Technology, Narashino)
Keywords: social responsibility, research integrity, dual use, ELSI (ethical, legal and social implications), open science
2020年 1 月14日受理[doi:10.2320/materia.59.179]

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japanタや結果に変更を加える改ざん(Falsification流用，使いまを求める傾向にあるようだが，それが防止策として妥当で有

わし，および重複利用を含む)，他者のアイディア，結果，効である保証は無い．単に研究倫理やそのための手続きの教著作などを適切な引用標記無く流用する盗用(Plagiarism)の育だけでなく，科学研究活動の特性，特に社会への影響を理

通称 FFP であり，これらに関して多言は要しないであろ解させた上での正/不正判断能力を養うことが重要であろう．

う．その他にも，二(多)重投稿や分割投稿(サラミ論文，ボ
ローニャ出版)，恣意的なデータの取捨選択，偏った先行研.

科学ジャーナル共同体・学会の役割

究の引用，実験方法の不十分な公開，業績の誇張，他者の成果の誹謗，論文における不適切な共著者の掲載(ギフトオー「ジャーナル共同体」という概念については連載の前々サーシップ)，さらには法令上の禁止事項や届け出義務，臨回(5)において紹介した．多くのジャーナルでは同じ分野の専

床研究における倫理的手続きに関する遵守違反，ハラスメン

門家(ピア)による査読(ピアレビュー)がなされ，掲載の可否

トなどの背徳行為，空出張や研究費目的外使用などの不正が判断される．査読は投稿された論文の真偽の判断をするの( Dishonest)など，好ましくない研究行為は数多くリストア

ではなく，掲載に値する内容，つまりその共同体にとって価ップできる．研究上の慣行は分野によって異なるし，時代に値ある新しい知見が含まれているかを判断するものだという

よっても変化するので，その許容境界線の設定は難しい．世考え方が一般的である．まして，前述のような不正が査読で界におけるこれらの事例については，白楽のサイト(3)が詳し見抜けるかは期待薄である．

い．

科学的不確実性があり，当該分野の学会内部でも意見の一

外部の経済主体との共同研究が重視されるようになった現致が得られないときに，その学会は社会の意思決定を支援す

在，利益相反に留意した中立性・客観性の確保も重要であるようなひとつの見解を出すべきだろうか．福島原発事故のる．研究上の過失や過誤，先行研究の不十分な調査や不正確際の政府や多くの学会による情報や見解の提示は中途半端にな引用，不明瞭な文章表現などを無くす努力も欠かせない．

統一されたもので，批判を招いた．行動指針となるような統ところで，なぜこれらの行為が「不正」とされるかという一見解を示すのと，多様な見方の存在を示し，幅のある助言ことを考えてみると，基本的に前節で述べた研究者としてのをして，選択を委ねるのとでは，後者の方が科学の役割とし責任を果たしていないためだが，社会に対する責任(研究者て相応しく，責任を果たすことになるのではないだろうか．

集団の信頼性の確保)と，科学者集団に対する責任(研究者のそもそも，事実認定や現象説明の論理についての議論が定権利確保)が混在している．なかでも，社会に与える危害をまっていない「作動中の科学」については，その(暫定的な)防ぐための研究成果の品質保証や製造物責任，あるいは科学結論に関する責任はどう問えば良いのか．「作動中」というの進歩を阻害する要因の排除よりも，他の研究者の権利を損認識が無くても，結論が定まったと思える場合でも，後世になわずに，科学者集団の自立性を確保するための集団内でのおいてその結論が誤りであることが判明することも少なくなルールを遵守するという面が出ているようで気になる．

い．ある時点での科学的に最善の知見に基づいた判断が，何松澤によれば，研究不正事件はライフサイエンス関係に多年か後の時点の知見から見て間違っていた場合の責任はどうい(4)．もっとも研究者自体も発表論文数もこの分野は多いのするのか．原発事故裁判では過去の科学的知見の誤りについで，それだけでライフサイエンス分野に不正が起こりやすいて責任が問われた一方，薬害エイズ裁判では，過去の時点でとは言えない．しかし，学術分野ごとに不正の傾向は違いがの科学的知識の不十分さはやむを得ないものとされた．割りあるようで，人文社会系では盗用が多い．これは研究や論文

切れないものが残る．

執筆のスタイルとして，文献引用が多く，オリジナリティが不明確になりやすいこと，単著の論文が主体であるため発表.

デュアルユース

前のチェックの機会が無いことが原因と考えられる．一方で，自然科学系では捏造・改ざんが多い．実験でデータを生

大学機関の軍事技術研究協力(軍学共同)に関する是非の議

成する研究スタイルが中心であるところに，研究資金や安定論でデュアルユースが俎上に上るが，そもそも民生技術が軍的な職位獲得のために研究成果公表へのプレッシャーがかか事転用(スピンオン)されることも，逆に軍事技術が民生に応ることが推察できる．人文社会系ではベテラン研究者が多用(スピンオフ)されることも，それぞれ事例は数多い．むしく，自然科学系では若手が多い傾向にも，このような背景がろ，そのような二面性(両義性)は技術にとっては当たり前のあると理解できる．不正が行われるのは，もちろんそれによことと言える．軍事転用の可能性がある技術は研究対象としって，研究業績の獲得や研究期間の短縮などのメリットが得ないとしたら，出来ることはほとんどなくなってしまう．特られるためだが，公表される研究結果に違いが無いのであれに，材料技術のように上流に位置し，多様な用途をもつ技術

ば手段は問わないという結果主義的な研究者の態度もあるとはその性格が強い．それでも，軍事研究に関係すれば，研究考えられる．

の方向性や成果の公開など科学研究としての自律性が損なわ

従来，研究不正の防止は研究者の責任と考えられてきたが，近年では組織レベルで対処するよう，研究者の責任意識を高めるための教育や研究組織としての規約制定などの対応



れることになる可能性は高い．軍からの研究助成は受けない(6)というのは一つの矜持の示し方であろう．
技術の悪用あるいは誤用による被害発生は軍事利用に限ら

プロムナードない． Winny の開発者は，違法コピー幇助の意図の有無ともは response に能力を示す ble が付いたもので，応答能力は無関係に，使用実態の主目的が違法コピーではなくファイとでもいうべき意味である．人々からの問い掛けに対してきル共有であるということで無罪となった．このように，開発

ちんと応答をしていくことが RRI の根底にある．

の責任を限定する考えもあるが，一方で，マンハッタン計画

RRI は EU の 科 学 技 術 政 策 の 基 本 計 画 で あ る

で原爆開発に関わった科学者の中には，非人道的兵器使用に「HORIZON2020」の柱の一つとして「社会と共にある/社会

対する自責の念を抱いた者が少なくはない． 2011 年に強毒のための科学(Science with and for Society)」プログラムの性鳥インフルエンザウィルス H5N1 の哺乳類への感染メカ

中心的な概念になっている．科学技術の成果が適切に社会にニズムに関する論文がバイオテロに悪用される恐れがあると定着するために，社会的受容性や持続可能性，社会的欲求にして公表の差し控えを求められ，一時的であるにせよ，ウィ

関して，社会の諸アクターとイノベータとの間の透明で相互

ルス改変研究の自粛に至った事件があった．人間の悪意によ作用のあるプロセスと定義されている．その背景には，英国る行為は根絶できないであろうが，悪用されないために何をにおける BSE 牛海綿状脳症(狂牛病)や GM 遺伝子組換すべきか．遺伝子組み換えのモラトリアムを決めた 1975 年に関する欠如モデル(科学技術に対する市民の不安や抵抗はのアシロマ会議のような叡智に期待するしかないのかもしれ

科学的知識の不足が原因であり，正しい知識を与えればそれない．

らは解消され，科学技術の受容も進む，という考え方)に基づく理解増進や社会的受容促進の失敗から，市民関与(Pub-

.

ELSI

lic engagement)への転換，および多国籍企業が CSR 実現のための情報公開を求められたことなどがあると思われる．
ELSI(Ethical, Legal and Social Implications あるいは Is-

平川は R. Owen を引用し，次のように RRI の特徴をまとsues)とは，科学技術の社会実装に伴う倫理的，法的，社会めている(10)．

的な問題のことである．1990年に，DNA の構造解析によっ熟議的であること(Deliberative)研究・イノベーションてノーベル賞を受賞したワトソン(James D. Watson)がヒトを進める目的・動機，将来のインパクトや社会像，取りゲノム計画の責任者となった際に，この分野に総研究費の組むべき問題点・課題等について，一般市民も含む多様

3  を 割 く と 表 明 し ， 有 名 に な っ た(7) ． 欧 州 で は ELSA

なステークホルダーとの対話を通じて，幅広い観点から(Ethical, Legal and Social Aspect)と言っているが，ELSI と検討する．

の間に本質的な違いはない．新技術の実用化によって発生し先見的であること(Anticipatory)研究・イノベーション

得る問題を予見し，その対策を検討するという意味では，前で意図されているインパクト(経済・社会・環境その他に回(8)でも触れたテクノロジーアセスメントと問題意識を共有

対する正負な様々な影響)と非意図的なインパクト，それしている．多様なアクターの連携のもとに，新技術導入の早らの複数のシナリオを推測・分析する．

期に，望ましくない副作用を発見し，最小化することが求め反省的であること(Reflective)研究・イノベーションのられる参加型や構築型のテクノロジーアセスメントと似てい前提にある目的・動機，潜在的なインパクト，既知のこる．

とと未知 のこと ，不確実 性，リス ク，知識 の欠如， 仮

ヒトゲノム研究では，個人のゲノム情報がその人の疾病発症可能性などのプライバシーに関わるものであることから，

定，問題，ジレンマについて吟味・検討し，研究・イノ
ベーションに反映させる．

その管理の在り方や健康の向上のためにどのような研究がな

応答的であること( Responsive )より良い技術や社会のされるべきかといった対応策が課題となった．また，ゲノム実現を目指して，これら(熟議・先見・反省)の再帰的科学の発展が社会をどのように変えるかや，新たな政策や規( Reflexive )なプロセスを通じて，研究者・政策立案者・制の具体策なども研究の対象となり，生命科学の専門家だけ

事業者・ステークホルダーが互いの期待・懸念に応えあでなく，人文社会科学分野の様々な立場の人々の参画が求め

い，研究・イノベーションの方向付け・軌道修正を図るられた．その後，材料科学関連では 2000 年頃からナノテク「応答的プロセス」である．

ノロジーの ELSI が議論されたことがあり(9)，多岐にわたる

ELSI との対比で言えば， ELSI がイノベーションの最終分野で採り上げられている．

段階で倫理的・法的な根拠によって科学技術を抑制しがちなのに対し， RRI では研究やイノベーションの早い段階で正

.

RRI

と負の規範的課題を取り扱う点に違いがある．また， RRI
ではイノベーションのポジティブな効果を高めるために，関RRI(Responsible Research and Innovation)は「責任ある係者の熟慮・熟議を通して科学技術の専門家側に社会的責任

研究とイノベーション」と訳される．そういうと研究開発にを意識させることを制度化しようという動きのように見られおける不正の排除を思い浮かべてしまうが，もちろんそれをる．日本の第 5 期科学技術基本計画( 2016 2020 )における含むものの，重点は研究やイノベーションが招く社会的影響「共創的科学技術イノベーション」というコンセプトも RRIにしっかりと対応していこうというところにある．Respon-と類似のものとみなせる(11)．

sible という単語は，責任と訳されることが多いが，そもそ

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan

RRI が理想を語る精神的規定にとどまるのか，標準規格のような実務的・制度的なものに発展するのか注意して見て.

いく必要がある．

.

オープンサイエンス，再び連載を終えるにあたって

まず，4 回の連載記事に目を通していただいた方にお礼を申し上げる．

前回の連載(8)の最後に，サイエンスコミュニケーションか

プロムナードとは散歩道を意味する．散歩は特定の目的をら市民参加型のテクノロジーアセスメントへの流れとして，もって出かけるものではないが，その途中で思わぬ発見や気

オープンサイエンスに関して触れた．オープンサイエンスに付きに出会うことがある．この連載で，そのような出会いがは，大まかに言って，研究成果の公開と研究への市民参加

生まれれば，それが筆者の意図とは離れたものであっても，(シティズンサイエンス)の 2 つの面がある．研究やイノベ

有難いことだと思う．

ーションを広く一般に開くものとして， RRI を実現するた

なお，「科学・技術と社会」というタイトルにも関わらず，めの手段としても注目されている．日本では，研究データの技術についてはあまり触れてこなかった．それはこの連載とオープン化に関して， 2015 年以降，政府がイノベーション

ほぼ並行して執筆していた原稿(15) に収めているつもりであの源泉として活発に関わり，環境整備・プラットフォーム構るので，ご関心のある方はそちらもご覧いただきたい．

築が議論されている．

(完)研究の世界では専門分化が進むのに対し，イノベーション

文には融合や交流が必要である．情報通信技術を利用した学術

献

論文のオープンアクセス，研究データのオープン化は産業を含む社会を変え，科学と社会の関係も変える活動と注目されている(12) ．同時に，一般の人々によるシティズンサイエン
スは，職業的な科学者や研究機関と協調して行われること
で，市民の科学リテラシを向上させ，科学者と市民の相互理解を促進することが期待される(13)．
ピアレビューの公開やオープン査読はジャーナル共同体のあり方を変え，研究者の行動様式や責任・倫理観に影響するかもしれない．M. ニールセンによれば，オープンサイエン
スの文化が普及すれば，科学コミュニティが一般社会に対しても開かれ，両者の間で情報とアイディアの交換・共有の倫理が確立され，それに従って科学的情報の創造や再利用が自由に行われるようになるという(14)．
もちろん，参加者が増えれば，質の低下やフェイク情報の混入などが避けられないし，意図的な妨害があるかもしれな
いが，科学の民主化という観点に立てば，支払われるべきコストと捉えるべきだろう．あるいは，オープン化に関わっていける者とそうでない者との分断を憂慮すべきであろう．
生活環境を改善する技術を作り出すことや，ものの理を解き明かすことは人類の永遠の営為であろう．しかし，特に後者に関してはその在り方が歴史的に変化してきており，このオープンサイエンスが新しい科学のあり方の方向を示しているのかもしれない．サイエンス 2.0， eサイエンス，第四の( 1 ) 日本学術会議声明，科学者の行動規範―改訂版―，(2013)，
http: // www.scj.go.jp / ja / info / kohyo / pdf / kohyo 22 s168 
1.pdf, (2019.12.25参照)( 2 ) 藤垣裕子科学者の社会的責任，岩波書店，(2018).
( 3 ) 白 楽 ロ ッ ク ビ ル ， 研 究 者 倫 理 ， https: // haklak.com / ,(2019.12.25.参照)( 4 ) 松澤孝明情報管理，56(2013), 222235.
( 5 ) 柴田 清科学・技術と社会の関係を考える，まてりあ， 59(2020), 7377.
( 6 ) 池内 了科学者と戦争，岩波書店，(2016).
( 7 ) 吉澤 剛責任ある研究・イノベーション―ELSI を越えて―研究 技術 計画，28(2013), 106122.
( 8 ) 柴田 清科学・技術と社会の関係を考える，まてりあ， 59(2020), 153157.
( 9 ) 竹村誠洋ナノテクノロジーの倫理・法・社会的課題に関する国内外の取り組み，科学技術社会論研究，6(2008), 1322.
(10) 平川秀幸:http://www.lit.kobeu.ac.jp/mst/pdf/15th_01.pdf，(2017)( 11 ) 内 閣 府 ， 科 学 技 術 基 本 計 画 https: // www8.cao.go.jp / cstp /kihonkeikaku / 5honbun.pdf ， 平 成 28 年 1 月 22 日 ( 2016 )(2019.12.25.参照)( 12 ) 林 和弘オープンサイエンスの進展とシチズンサイエンスから共創型研究への発展，学術の動向，23(2018), 1229(13) 林 和弘オープンサイエンスをめぐる新しい潮流(その 5)オ
ープンな情報流通が促進するシチズンサイエンス(市民科学)の可能性，科学技術動向，150(2015), 2125( 14 ) マイケル・ニールセン，高橋洋訳，オープンサイエンス革命，紀伊國屋書店，(2013)( 15 ) 柴田 清技術とは何か，藤垣裕子編，科学技術社会論の展
望，東京大学出版会，(2020)

科学，材料科学の分野ではマテリアルズ・インフォーマティ

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

ックスなどの動きも，オープンサイエンスと関連して注目さ1980 年れるべきだろう．また，それに応じてジャーナル共同体・学会，大学などの高等教育機関，科学者や専門家の役割・責任も継続的に検討していかれるだろう．

柴田清

東北大学大学院工学研究科材料化学専攻博
士前期課程修了
新日本製鉄，東北大学素材研，海上技術安全研究所などを経て 2007 年より千葉工業大学教授，博士(工学)
専門分野材料プロセス工学，環境工学，リスク科学，科学技術社会論◎鉄鋼・非鉄製錬および関連環境技術の研究開発に携わったのち，環境などの技術リスクにかかわる研究に従事する一方で，科学技術と社会の関係に関心を持ち続けている．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★



プロムナードODS 鋼のナノ酸化物粒子形成機構・安定性
大

野

直

子

0.35 Y2O3(単位は mass)のプレミックス粉末を準備し，遊

.

は じ

め

に

星型ボールミルを用いて 300 rpm, Ar 雰囲気， 48 h の MAを施し，その後，真空炉(～ 10－3 Pa )において各温度で 4 h

酸化物粒子分散強化(ODS)鋼は，鉄母相中に数 nm～十数

熱処理した後の粉末を SPring8 の放射光を用いて SAXS 分

nm の高温で安定な酸化物粒子を1023 m－3 程度のオーダーで析した結果である(30) ． MA 直後の段階では熱処理粉末のよ緻密に分散させた材料で，酸化物粒子－母相界面が転位をピうなナノ粒子由来の散乱ピークは見られない．この傾向は非ン止めすることから優れた高温強度を発揮し，更に原子炉環

ODS と ODS の MA 試料の SAXS プロファイルを比較した

境では同界面が点欠陥シンクとなって中性子照射による劣化

Alinger らの報告(8)と類似しており，MA の段階では酸化物を防ぐため，次世代の原子力材料として有望である．これま粒子が形成していないことを示す．図 1 には600°
C以上の熱でに原子炉燃料被覆管用・核融合炉壁用の ODS 鋼作製過程

処理粉末にナノ粒子由来のピークが見られ，従来の焼結温度における酸化物粒子形成は高分解能，走査透過を含む各種透よりも遥かに低い温度から粒子が形成することが明らかとな過電顕( TEM, HRTEM, STEM )(1)(7) ，中性子または X 線

った．図は図 1 に用いた粉末と同じバッチから採取した

小 角 散 乱 ( SANS / SAXS )(8)(12) ， 3D ア ト ム プ ロ ー ブ

MA および600°
C熱処理試料の 3DAP 元素マップ(30)である．

( 3DAP)(13)(20)， X 線吸収分光(XAFS)(21)(26)によって分析されてきた．しかし多くの研究は焼結温度である 850 °C～
1150 °
C 加熱後の試料を観察しており，酸化物粒子の形成初期に着目して観察した研究が少ない．また，近年原子炉の過酷事故に対応した炉心材の開発が求められており，事故時の高温に晒された場合の材料評価が次世代原子炉用材料においても行われてきている．本稿では酸化物粒子の析出初期過程と高温における成長に着目し，筆者のここ数年の研究から
ODS 鋼の作製に有用な知見を紹介する．

. Y2O3 の分解とナノ粒子の形成
これまでの先行研究により，メカニカルアロイング(MA)の衝撃によって添加した Y2O3 の結晶性が消失しアモルファ
ス構造に変化すること(27) ， 1 mass 以下の Y2O3 添加ではY, O は 鉄 合 金 マ ト リ ク ス 中 に 存 在 す る こ と(28) ， MA は
Y2O3 の分解とその後のナノクラスター核形成を促し，クラスター形成は MA による衝撃の強さに関係なく起こること(29) が分かっている．図は筆者が Fe 15Cr 2W 0.2Ti 

図1

Fe 15Cr 2W 0.2Ti 0.35 Y2O3 の MA 後・熱処理粉末の SAXS プロファイル(30)．

北海道大学大学院工学研究院助教(〒0608628 札幌市北区北13条西 8 丁目)
Nanooxide Particle Formation Mechanism and Stability in Oxide Dispersion Strengthened (ODS) Steel; Naoko OonoHori(Faculty ofEngineering, Hokkaido University, Sapporo)
Keywords: ODS steel, nanooxide particles, nucleation, hightemperature stability, reactive elements, smallangle Xray scattering (SAXS)/Xray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), 3D atom probe
2019年10月11日受理[doi:10.2320/materia.59.183]

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia JapanMA のみを施した試料において Y, O は観察範囲全体に分布中の Y(および Ti)の拡散距離を L＝ (Dt)として概算するとし，所々緩やかに濃化した部分が存在する．600°
C 熱処理試0.5～5.2 nm の間であり，Y がマトリクス中を長距離移動し料中では MA のみ試料の場合よりも Y, O の濃淡がはっきりてクラスターを形成することは難しい．しかし MA によっと表れ，下段右端の高倍率元素マップからはクラスターの形て導入された粒界・亜粒界の短回路拡散を介すれば計算値よ成が明らかである．同600°
C熱処理試料の STEMEDS 元素

りも遥かに長い距離を移動可能で，クラスター形成が十分にマップを図に示す(30)．HAADF 像から，600°
Cの熱処理で可能であるといえる．同粉末の700°
C熱処理試料からは一時は MA の衝撃によって導入された粒界および亜粒界が残存

再結晶粒が観察され，ナノ粒子が粒内に緻密に存在することすることが分かる．図 2 と図 3 を見比べると， Y, O, Ti はが確認された(30)．以上からナノ粒子は MA によって導入さ主にこれらの粒界または亜粒界に分布しているといえる．これた粒界・亜粒界上に形成するが， ODS 鋼の製造温度であの結果は室温～焼結温度において Fe 中の Y, O の固溶限がる 850°
C以上では一時再結晶が起こり，MA 時に導入された

ほぼ 0 であることを考えると合理的で， MA の段階で結晶欠陥は消失すると考えられる．焼結材において欠陥のないマ性を失った Y O 複合体(または Y, O 原子)が主に導入されトリクス中に酸化物粒子が緻密に分散しているように見えるた粒界・亜粒界上およびその近傍に緩やかに分布しているとのは以上のメカニズムによる．

推測できる．600°
C，4 h の場合，体拡散の文献値(31)から Fe

図に，図 1 と同じ試料を用いて XRD 測定を行った結果を示す(30) ． 0.35 mass 程度の少ない Y2O3 添加では，酸化物由来のピークはバックグラウンドに埋もれる程度の大きさで見分けることが難しいが，元となるイメージングプレートの輝線から酸化物の有無を読み取った．図 4 より，700°
C以上 1000 °C 未 満 の 熱 処 理 で は 単 斜 晶 Y2O3 ( 空 間 群 No. 12 
C2/m(32))が形成することが分かる．同じバッチから採取した試料の HRTEM 解析より，この単斜晶 Y2O3 はマトリクスと整合であることを確認している(30) ．単斜晶 Y2O3 の析
出 は 幾 つ か の 先 行 研 究 の 結 果 と 一 致 する(19)(22)(25)(26)(33)(34) ． よ り 低 温 の 熱 処 理 に お い て 立 方 晶
Y2O3(空間群 No. 206Ia3̃(35))や Y2Ti2O7(空間群 No. 227
Fd3̃m(36) )ではなく単斜晶 Y2O3 が形成する理由としては，

析出物の種類による弾性歪エネルギーおよび界面エネルギーの差を考慮しなくて良いほど小さな析出の場合，密度がより大きいものが析出しやすいこと(単斜晶，立方晶 Y2O3 および Y2Ti2O7 の 密 度 は そ れ ぞ れ 5448 kg / m3 ， 5032 kg / m3 ，4980 kg / m3 )(37)(38) ，また単斜晶 Y2O3 の最小格子ミスフィットは他の酸化物に比べて小さく，酸化物粒子が三次元立体
図2

図 1 と同じ試料の MA 直後および 600 °C，4 h 熱処理試料の 3DAP 元素マップ(30)．

図3

図 1 と 同 じ 試 料 の 600 °C，4h熱処理試料のHAADF 像(最上段左)と対応する STEM EDS
元素マップ(30)(スケールバーは20 nm)．



図4

図 1 と同じ粉末の XRD プロファイル(30)．

最近の研究

図5

図 1 の SAXS プロファイルのフィッティングから見積もったナノ粒子サイズの温度依存性(30)．

構造の他の面(非整合)の影響が出る大きさになるまでは弾性
歪エネルギーが一番小さくなること(30)が挙げられる．図は図 1 で示した SAXS プロファイルから求めたピーク粒子

図6

Fe15Cr2W(0, 1.5Ti, 3Al, 3.82Zr)3.5 Y2O3の MA 後・熱処理粉末の SAXS プロファイル(40)．

半径の温度変化であり，同実験で行った Ti 無添加の試料から得られた結果も共に示している(30)．図 5 を見ると，Ti 添加による酸化物粒子微細化効果が顕著に表れるのは 1000 °C図/ 図  は 筆 者 が Fe 15Cr 2W 3.5 Y2O3 ( 単 位 は以上の熱処理を施した後であることが分かる． 1000 °C 以上

mass )を基本組成として 1.5Ti, 3Al, 3.82Zr をそれぞれ添の熱処理後は， Ti 無添加試料においては立方晶 Y2O3 が，加したプレミックス粉末を準備し，2 節と全く同じ手法で試

Ti 添加試料において Y2Ti2O7 が析出する(30) ． Ribis ら(7) の料を作製し SAXS / XRD 測定した結果である(40) ．形成したsupersphere approach に よ る 界 面 エ ネ ル ギ ー 計 算 で は ，酸化物の種類を検出しやすくするため，通常の10倍の Y2O3

( 100 )面で鉄マトリクスと接する Y2Ti2O7 と立方晶 Y2O3 のを添加している．図 6 の SAXS プロファイルには，どの組

界 面 エ ネ ル ギ ー は そ れ ぞ れ 260 mJ / m2 ， 350 mJ / m2 で ，成においても， MA 後熱処理なしの粉末から既にナノ粒子

Y2Ti2O7 酸化物粒子は Y2O3 酸化物粒子よりも成長しづらい．

に由来するピークが存在する．図 7 の MA 試料のプロファ

ODS 鋼に Ti を添加すると酸化物粒子が微細になることは広イルに存在する 2u ＝ 10.6 °のピークは三方晶 Y2O3 (空間群

く知られており，これは Y2Ti2O7 の結晶構造に由来するも

No. 164  P3̃m1(41) )の( 012 )面または( 102 )面に相当する．

のであると考えられる．

この結果は通常の10倍の量を添加すると Y2O3 が完全には分解しないが，立方晶から三方晶に変化するほど激しく歪むこ.

酸化物粒子形成に及ぼす活性元素添加の効果とを示唆する． Zr 添加試料には MA 後熱処理前から既にODS 鋼には高温での耐酸化性を確保する目的でしばしば

合 酸 化 物 に は Y2Zr2O7 ( 空 間 群 No. 227  Fd3̃m(42) ) やAl が添加される．しかし， ODS 鋼に Al を添加すると， Al

Y4Zr3O12 (空間群 No. 148  R3̃(43) )など複数の結晶構造が存が粗大な YAl 複合酸化物の形成を促し，分散強化応力を低在し，これらのピークは非常に近接しているため，図 7 か下させてしまう(39) ． Al 添加による ODS 鋼の強度低下を抑ら同定することは難しい．その他の MA 後熱処理前試料にえるには， Hf, Zr といった酸化物形成エネルギーが Al のそは他の酸化物に由来する明瞭なピークは見られないが， 2u

れよりも低い活性元素の添加が有効である(39) ．軽水炉用事

＝7.5°
～9.3°
の間に緩やかな盛り上がりがみられ，特に基本

故耐性燃料被覆管として開発されている FeCrAlODS は Zr

組成の試料においては熱処理温度の上昇とともに盛り上がり

Y Zr 複合酸化物に相当するピークが見え始める． Y Zr 複を少量添加し， Y Al 複合酸化物よりも Y Zr 複合酸化物のが大きくなる．この角度範囲には単斜晶および立方晶 Y2O3形成を促すことで強度の低下を抑えている(38) ．筆者は活性に相当するピークが含まれている． Ti 添加試料においては元素(Ti, Al, Zr)が Y との複合酸化物を形成するメカニズム

800 °
C 以上の熱処理後に Y2Ti2O7 ， Al 添加試料においてはに興味を持ち，これを明らかにするため，Ti, Al, Zr を別々

900 °C 以 上 の熱 処 理 後に 六 方 晶 YAlO3 ( YAH ， 空 間群 No.

に添加したモデル合金を作製し，酸化物粒子形成の模擬実験

Cの熱処理後にペロブスカイト型
194P63/mmc(44))，1150°を行った．

の YAlO3 ( YAP ，空間群 No. 62  Pnma(45) )および Y4Al2O9

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan




図8

600 °
C で 熱処 理 し た Al, Zr 添 加 試料 の 3DAP 元
素マップ(40)．

子マトリクスの界面エネルギーである．DGV は平衡における粒子構成元素の過飽和度から求めることができる(40)．平
衡 の と き の DG V は ギ ブ ス の 自 由 エ ネ ル ギ ー D0 G に 相 当
し，例えば YAM の場合は以下のように表される

D0 GYAlO3＝RT ln

(

p4

p2

p9

)

c Y ･c Al･c O
rY4Al2O9
a4
a2
a9 ･
･
･
c Y c Al c O mY4Al2O9(2)

ここで c p or a は粒子中またはフェライトマトリクス中の各酸化物構成元素の濃度，r は酸化物の密度，m は酸化物のモル重量である．式( 1 )の DGs は Gs ＝ 4 md ( 3 )で表される．ここで m はマトリクスの剛性率，d は粒子とマトリクス界面の
図7

格子ミスフィットで，粒子とマトリクスの面間隔をそれぞれ

図 6 と同じ粉末の XRD プロファイル(40)．

dP, dM とおくと，d ＝(dP－ dM)/dM である．式( 1 )の g はリードショックレーの式を用いて(YAM ，空間群 No. 14 P21/c(46))に相当するピークが見られる．図は600°
C熱処理後の Al, Zr 添加試料の 3DAP 元素

g＝E0･u(a－ln u)(4)bu＝ ＝ dh(5)

マップである(40)．Zr 添加試料において Y, O, Zr が酸化物をで表される．ここで E0～0.1 mb( 6 )であり，b はマトリクス

形成することは XRD の結果からも予測できるが， 600 °Cのに生じる転位のバーガースベクトルである．a は定数で，個熱処理では XRD プロファイルに酸化物のピークが生じない々の転位のコアエネルギーに依存する．式( 1 )～( 6 )のうAl 添加試料においても， Y, O の分布と Al の分布は類似し

ち， r, m, m, b は文献から求められる． c p or a は図 8 の元素ており，Al がクラスター中に濃化することが分かる．

マップから最小クラスター法により，クラスター中・マトリ

酸化物粒子の大きさは 2 つの要素に影響される．1 つは核

クス中の各元素濃度を解析することで得られる．d は形成頻度で，もう 1 つは成長速度である．核形成頻度は臨

HRTEM による酸化物粒子マトリクスの結晶方位解析から

界核の平衡分布と，そこへさらに一個の原子が加わる確率か得ることができる． a を 1 とおき，各物性値にいくつかのら成り，このうち臨界核の平衡分布は析出が始まる臨界半径

Y Al, Y Zr 複 合 酸 化 物 の値 を 代 入 し ， 600 °
Cにおいて式rでの核形成自由エネルギーを DGとして exp(－DG/RT)( 1 )の r と DG の関係を表したグラフを図に示す(物性値に比例する(R は気体定数，T は温度)．核形成自由エネルギのリストは参考文献(40) に掲載)．図 9 において Y4Zr3O12 はー DG は以下の式から成る

非 常 に 小 さ な r と DGを 持 つ の に 対 し ， Y4Al2O9 お よ び

DG＝－

4p r 3
3(DGV－DGs)＋4pr 2g(1)

Y2Zr2O7 の DGV は臨界値をとらずに発散する．この計算は

図 7 において Zr 添加試料のみが MA 後から既に Y Zr 複合

ここで r は粒子(またはクラスター)半径， DGV は酸化物形

酸化物を形成する結果を支持しており， Zr 添加が酸化物粒成の化学的駆動力，DGs は粒子の弾性歪エネルギー，g は粒子サイズの縮小に貢献する理由が， Y4Zr3O12 の核形成のし



最近の研究

図9

600°
Cにおける酸化物粒子核形成自由エネルギーと臨界半径の関係(40)．

図10高温保持した ODS 鋼の酸化物粒子概観(53)(54)．

図 11

酸化物粒子サイズ・数密度の保持温度・時間による変化(54)．

易さにあることを示唆している．勿論，今回行った計算は界面エネルギーγに含まれる異種界面の化学的結合の影響を無視しており，その点で厳密であるとはいえない． HRTEM
解析を中心とした研究から酸化物粒子/マトリクスの結晶方位関係が明らかとなってきているので(47)(49) ，今後，与えられた結晶方位関係を基に第一原理計算によってこれらの正確な界面エネルギーが求められることが望ましい．

.

高温における酸化物粒子の安定性

福島原発の事故以来，過酷事故時の高温において炉心溶融を防ぐ燃料被覆管の開発が国内外で進められている．著者の所属する研究グループでは ODS 鋼の事故耐性を調査しており，これまでに FeCr(Al)
ODS 鋼の1000°
C以上の高温強度，
FeCrAl ODS 鋼の 1500 °C までの耐酸化特性を明らかにして保持前後の試験片から 3 mmq の TEM ディスクを作製し，きた(50),(51)．例えば軽水炉の過酷事故時には1300°
C程度の高粒子の成長挙動を TEM により解析した．図は高温保持試

温が数十時間続くことが想定される(52) ． Y 酸化物は一般に験後の酸化物粒子概観である(53)(54) ． 1 ， 2 節で説明した通融点が高く， ODS 鋼の製造温度である～ 1150°
C までは安定り， Ti 添加 ODS 鋼には Y2Ti2O7 ， Al 添加 ODS 鋼には Y に存在するが，それ以上の温度域における酸化物粒子の安定

Al 複合酸化物である YAP および YAM ， Al ， Zr 添加 ODS性については研究報告が無かったため，筆者は FeCr ( Al )

鋼には Y4Zr3O12 が主に含まれていることを確認している．

ODS 鋼を用いて模擬的な高温保持試験を行い，これを解析

図10のうち，Ti 添加 ODS 鋼のみスケールバーが小さいことすることで酸化物粒子の高温における安定性を調査しに注意すると， Al および Zr 添加 ODS 鋼の 1350°
C ， 27 h 高

た(53)(54)．

温保持後は，Ti 添加 ODS 鋼に比べて双方とも酸化物粒子がTi 添 加 ODS 鋼 と し て Fe 9Cr 2W 0.2Ti 0.13C 0.35

大きく成長していることが分かる．図は図 10 の観察結果

Y2O3，Al 添加 ODS 鋼として Fe
15Cr
7Al
0.5Ti
0.5 Y2O3，

より解析した酸化物粒子サイズと数密度の保持温度・時間にAl および Zr 添加 ODS 鋼として Fe15Cr7Al0.5Ti0.4Zr

よる変化である(54) ． Zr は Al 添加による酸化物粒子の粗大

0.5 Y2O3 を準備した(単位は全て mass )．これらの ODS

化を抑制する元素として知られているが，図 11 ( a )と( b )を

鋼はプレアロイ粉末，金属粉末， Y2O3 粉末をアトライター

見比べると， 1270 °C 以上では Al 添加試料よりも Zr 添加試

にて Ar 雰囲気， 220 rpm, 48 h メカニカルアロイングし，料において酸化物粒子がより成長していることが分かる．どその後 1150 °C で熱間押出したものである．押出棒からブロの試料においても高温保持によって数密度は最大 2 桁までック状の試験片を切り出し，～ 10－3 Pa の真空炉において低下し，酸化物粒子がオストワルド成長をしたことを意味す1200 °
C ～ 1350 °C ， 3 h ～ 200 h の高温保持を行った．この後る．得られた粒子平均サイズをもとに，オストワルド成長に

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japanおける拡散の活性化エネルギーを以下の通り求めた．オスト

YAl 複合酸化物よりも粗大化する結果が得られた．式( 7 )ワルド成長式は(55)

で与えられたオストワルド成長式を書き下すと以下の通り表r n－r n0＝k･exp(－Q/RT)･t(7)

される(55)
r n－r n0＝a{(DC0 g(Vm)2)/(RT)}t

ここで r と r0 はそれぞれ酸化物粒子の成長後半径と初期半径， k は成長速度定数， Q は拡散の活性化エネルギー， t は＝a{(C0 g(Vm)2)/(RT)}･D0 exp(－Q/RT)･t(11)

時間である． n は拡散機構に依存する整数で， n ＝ 3 のとき式( 11 )において a は主に酸化物粒子が転位や粒界に接するは格子拡散，n＝4 のときは粒界拡散，n＝5 のときは転位拡数に依存した係数で，拡散機構によって異なる．D, D0 は拡散である．式( 7 )の両辺の対数をとると:散係数と前指数項， C0 は酸化物構成元素のマトリクスへのln(r n－r n0＝A＋ln t(8)

A＝－(Q/RT)＋ln k

固溶限，g は粒子マトリクスの界面エネルギー，Vm は粒子(9)のモル体積である．図に 1350 °C ， 27 h 高温保持した試料式( 8 )の r, r0, t は測定値から得ることができ，図(a)のよの HRTEM 解析からミスフィットを算出し計算した g の値

うに特定の n について ln(r n－r n0 )～ ln t のグラフを作成しフと粒子サイズの関係を示す(54)．この図から 1350°
C においてィッティングを行うことで，拡散機構を推定することができは粒子サイズと g の間に相関は見られないといえる．式

る．本研究では Ti 添加，Al 添加 ODS 鋼において n＝5，Zr( 11 )に示されるパラメータのうち，残るは C0, D, Vm, a で

添加 ODS 鋼において n ＝ 4 であった． n の値を式( 7 )に代あるが，a の値を正確に求めることは大変困難であるため，入して作成した r n － r n0 ～ t のグラフを図 12 ( b )に示す．このここでは C0, D, Vm に言及する． Y2Ti2O7,

図の傾きを a ＝ k ･ exp (－ Q / RT )とおいて両辺の対数をとる

Y4Zr3O12 の Vm はそれぞれ 7.71 × 10－5 m3 / mol ， 3.06 × 10－5と以下の式が導かれる

m3 / mol ， 1.26 × 10－4 m3 / mol ， 1.56 × 10－4 m3 / mol で ，

ln a＝－Q/RT＋ln k＝－Q/R･(1/T)＋ln k

(10)

YAP,

YAM,

Y4Zr3O12 の値が一番大きい(40) ( YAP のみ(58) より計算)．ま図 12 (b )では各温度において a の値が得られるため， ln a ～た，C0 および D はそれぞれ一番低い元素(ここでは Y )に律

1/T のグラフを図12(c)のように作成すると，最終的に近似速されるので試料ごとの差は無いはずであるが，前述のとお

直線の傾きから Q，切片から k を算出できる．以上のようなり D は Q を含むため，各酸化物の保持温度における安定性

解析によりそれぞれの試料の活性化エネルギー Q は， Ti 添が D の値に影響し，式( 10)を支配する可能性がある．熱力

加，Al 添加，Zr 添加試料についてそれぞれ891 kJ/mol, 480

学関数から求められる Y2Ti2O7, YAP, YAM, Y4Zr3O12 のkJ/ mol, 747 kJ / mol となった(54) ．オストワルド成長の拡散

1300°
Cにおけるギブスエネルギーはそれぞれ－4515 kJ/mol,を律速するのは，酸化物構成元素のうちマトリクス中で一番－2080 kJ/mol, －6515 kJ/mol, －275.8 kJ/molで，Y4Zr3O12

拡散の遅い元素であり，ここではすべての試料において Yの値が Y2Ti2O7, YAP, YAM に比べて著しく高い(57)(59)(61)．

が相当する．しかし aFe 中の Y の拡散の活性化エネルギー

酸化物の平衡状態図からも，Y2Ti2O7, YAP, YAM が1350°
Cは格子拡散の場合でも 299 kJ/mol(56) であり，本研究で求めよ り 遥 か 上 の 温 度 ま で 安 定 で あ る の に 対 し ， Y4Zr3O12 はた Q はこれよりも遥かに大きい． Q が大きくなる理由とし1387 °C で分解することが分かっており(57)(59)(61) ， 1270 °C以ては， Y 系酸化物の強い共有結合性が考えられる．酸化物

上の高温保持において Zr 添加試料の酸化物粒子が最も大きの安定性を拡散の活性化エネルギーにパラメータとして直接くなった理由の有力な候補として， Y4Zr3O12 の熱力学的不加えることは難しいが，例えば Y2O3 の熱力学関数を基にし安定性があると考えられる．

て計算される 1350 °C におけるギブスエネルギーは－ 2218
kJ/mol(57)で，これは酸化物が高温においても非常に安定であることを意味する．
また， Zr は優先的に Y4Zr3O12 を形成することで Al 添加
による酸化物粒子粗大化を抑制するはずが，本研究では寧ろ

図 12



図 11 の 測 定 値 か ら オ ス ト ワ ル ト 成 長 の 拡 散 機
構，拡散の活性化エネルギーと反応速度定数を得るために作成したグラフの例(図 11 ( a )より計算)(54)．

図 13

HRTEM 解析から見積もった 1350 °C における酸化物粒子の界面エネルギーと粒子サイズの関係(54)．

最近の研究

. ま

と

め

本稿では，筆者のここ数年の酸化物粒子析出・成長についての研究から， ODS 鋼の固化成形時に起こる酸化物粒子形
成メカニズム，粒子形成に及ぼす Ti, Al, Zr 添加の効果，原子炉過酷事故時に想定される高温環境での酸化物粒子の安定性を論じた． SAXS / XRD, TEM, 3DAP を同時に駆使し，幅広い温度範囲で系統的な熱処理を行って粒子の形成過程を追跡してきたが，酸化物粒子の形成温度は合金中に含まれる酸素量や酸化物構成元素の添加量によっても容易に変化し，粒子サイズや分散状態に影響する． 3 節の元となる論文では，通常の10倍量の Y2O3 および活性元素の添加によって，酸化物粒子を微細化させる元素であるはずの Ti, Zr が逆に粒子を粗大化させる結果が得られている．また，高温においては酸化物自体の安定性が粒子の成長に大きく影響する可能性が 4 節の研究により示唆された． ODS 鋼の酸化物粒子形
成・成長メカニズムについては考慮すべきパラメータが多数存在することから，作製条件・その後の加工熱処理条件によってどの要素が支配的となるかを見極める必要がある．析
出・成長解析に必要なパラメータはしばしば正確な値を得ることが難しい．3 節で用いた析出時の自由エネルギーを求めるには溶解度積の計算が必要で，これには 3DAP 測定が有効である．4 節の式(11)中の a は TEM による微細組織解析
から直接測定することは不可能ではないが，統計的な値を得るのに膨大な時間と労力が必要であるため，適切な画像解析技術が発達することが待たれる．また本稿では界面エネルギ
ーを HRTEM 解析による格子ミスフィットの算出により求めたが，第一原理計算により化学的結合を考慮したエネルギ
ーを求めることが期待される．
最後に，本研究は JSPS 科研費(課題番号 JP26820325 )，
文部科学省の原子力システム研究開発事業(H2528年度「事故時高温条件での燃料健全性確保のための ODS フェライト
鋼燃料被覆管の研究開発」)の支援を受けたものである．放射 光 分 析 は SPring 8 の BL19B2 ( 課 題 番 号 2014B1666 ，2015A1669)，3DAP 測定は東北大学金属材料研究所附属量子エネルギー材料科学国際研究センター(H26，27)の共同利
用支援を受けて行われた． TEM / HRTEM / STEM EDS 解析は北海道大学(共同利用施設:ナノ・マイクロマテリアル分
析研究室，超高圧電子顕微鏡室)において「北海道大学マテ
リアル分析・構造解析共用ユニット」および「文部科学省
ナノテクノロジープラットフォーム事業」の技術的支援を受けて行われた．本稿の元となる論文の共著者である(以下，
所属は当時のもの)北海道大学の鵜飼重治名誉教授，冨永桂太氏，中村顕氏，林重成准教授，東北大学の海老澤直樹氏，
戸村恵子氏，原子力機構の大塚智史氏，皆藤威二氏，京都大学の木村晃彦名誉教授，日本核燃料開発株式会社の鳥丸忠彦
氏，坂本寛氏に感謝申し上げる．

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
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(48) P. Dou, A. Kimura, R. Kasada, T. Okuda, M. Inoue, S. Ukai, S.
Ohnuki, T. Fujisawa and F. Abe: J. Nucl. Mater., 444(2014),
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(49) P. Dou A. Kimura, R. Kasada, T. Okuda, M. Inoue, S. Ukai, S.
Ohnuki, T. Fujisawa, F. Abe, S. Jiang and Z. Yang: J. Nucl.
Mater., 485(2017), 189201.
(50) Y. Yano, T. Tanno, H. Oka, S. Ohtsuka, T. Inoue, S. Kato, T.
Furukawa, T. Uwaba, T. Kaito, S. Ukai, N. Oono, A. Kimura,
S. Hayashi and T. Torimaru: J. Nucl. Mater., 487(2017), 229
237.
(51) T. Maeda, S. Ukai, S. Hayashi, N. Oono, Y. Shizukawa and K.
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448(2014), 420435.
(53) N. Oono, K. Nakamura, S. Ukai, T. Kaito, T. Torimaru, A.
Kimura and S. Hayashi: Nucl. Mater. Energ., 9(2016), 342
345.
(54) N. H. Oono, S. Ukai, S. Hayashi, S. Ohtsuka T. Kaito, A.
Kimura, T. Torimaru and K. Sakamoto: J. Nucl. Mater., 493(2017), 180
188.
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(60) O. Fabrichnaya, H. J. J. Seifert, T. Ludwig, F. Aldinger and A.
Navrotsky: Scand. J. Metall., 30(2001), 175183.
(61) T. A. Schaedler, O. Fabrichnaya and C. G. Levi: J. Europ. Ceram. Soc., 28(2008), 25092520.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
2008年 東北大学大学院工学研究科博士課程修了
2008年 4 月2011年 3 月 京都大学エネルギー理工学研究所 特定研究員
現職
2011年 4 月専門分野原子力材料工学，金属材料工学◎ 2011 年より酸化物分散強化( ODS )合金の開発と照射効果の研究を続けている．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
大野直子

最近の研究

磁気トンネル接合における電圧誘起磁気キャパシタンス効果
海

住

英

生

ないが，磁場により誘電率が変化すること，そして，当該材

.

は じ

め

に

料において MC 効果が初めて見出され，その延長線上にマ
ルチフェロイックスが存在することから，マルチフェロイッ近年，磁場によりキャパシタンス(＝電気容量 C )が変化

ク材料の 1 つとして分類される場合が多い(18)(21) ．なお，

する磁気キャパシタンス(MC)効果は，高感度磁気センサ，

Cr2O3 は1959年にジャロシンスキーにより電気磁気(ME)効省エネメモリ，大容量蓄電材料への応用が期待されているこ果の発現(18)が予測された材料であり，その後 1960年にアスとから，国内外で大きな注目を集めている．MC 効果は時間

ト ロ フ に よ り ME 効 果 ( ＝ 電 場 に よ り 磁 化 が 変 化 す る 現

反転対称性と空間反転対称性が破れている系で観測されるこ象)(19)が， 1961年にラドらにより磁気誘電効果( MC 効果にとから基礎物理学の観点からも興味深い．これまでに MC相当)(20)が実験的に観測された．マルチフェロイック材料は

効果はマルチフェロイック材料(1)(4) ，スピントロニクスデ

強磁性を示し，かつ，その結晶構造が空間反転対称性を破っ

バイス(5)(11) ，磁気スーパーキャパシタ(12)(13) ，有機ヘテロているため，MC 効果の発現要請を満たしている．表に示

接合(14)(17) など，様々な物質・材料・デバイスにおいて発すように，このような材料群は ``Magnetic polar'' と呼ばれ見されてきた．本稿では，まず初めにそれらの MC 効果にている(22) ．なお，強磁性を示すが空間反転対称性が破れてついて紹介する．次に，著者がこれまで推進してきた磁気トいない材料は ``Magnetic nonpolar'' と呼ばれ， MC 効果の

ンネル接合( MTJ )におけるトンネル磁気キャパシタンス

発現要請を満たさない．また，空間反転対称性を破っている( TMC )効果について，その発見から高性能化に至るまで概が 強 磁 性 を 示 さ な い 材 料 は ``Non-magnetic polar'' と 呼 ば説し，その後，最近見出した電圧誘起 TMC 効果について紹介する．最後に，今後の展望について述べる．

表1

磁気キャパシタンス(MC)効果の発現要請．(オンラインカラー).

種々の材料における MC 効果

MC 効果は，上述のように，近年様々な系で見出されている．中でもマルチフェロイック材料は，MC 効果を示す最も代表的な材料の 1 つであり， BiFeO3, TbMnO3 などの強磁性と強誘電性が共存する系がその一例である(1)(2)．特に，当該研究分野は 2003 年の木村らの発見を契機に著しい発展を遂げた．一方で，磁場を印加することにより強誘電分極を誘起する材料の 1 つである Cr2O3 は，無磁場下では強誘電性を示さないことから純粋なマルチフェロイック材料とは言え慶應義塾大学理工学学部物理情報工学科准教授(〒2238522 横浜市港北区日吉 3141)
Voltage-induced Magnetocapacitance Effect in Magnetic Tunnel Junctions; Hideo Kaiju(Department of Applied Physics and PhysicoInformatics, Faculty of Science and Technology, Keio University, Yokohama)
Keywords: spintronics, magnetocapacitance, magnetic tunnel junction, thin film, DF (Debye-Fr äohlich) model, dielectric property, relaxation
time, voltage-induced phenomenon
2019年10月24日受理[doi:10.2320/materia.59.191]

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japanれ，本系でも MC 効果の発現要請を満たさない．
一方，近年，MC 効果を示すデバイスとして，スピントロ

200 を超える TMR 比が観測された(29)(30) ．現在では最大で604の TMR 比が得られている(31)．

ニクスデバイスも大きな注目を集めている．スピントロニク

一方で，筆者は MTJ のキャパシタンスに着目することにスとは，電子の電荷とスピンの 2 つの自由度を利用した新よ り ， 2002 年 に TMC 効 果 を 発 見 し た(23) ． TMC 効 果 とたな研究分野であり，今世紀に入り輝かしい発展を遂げてきは，両磁性層の磁化が平行であるときキャパシタンス C がた ． そ の 中 で ， MTJ(5)(7)(23)(26) ， 磁 気 ナ ノ グ ラ ニ ュ ラ

大きくなり，反平行であるとき C が小さくなる現象であー(8)(9) ，強磁性単電子トランジスタ( SET )(10)，分子スピンる．この発見を契機に，国内外では TMC に関する研究が精

バルブ素子(11)など様々な系でここ数年相次いで MC 効果が力的に進められた(24)(25)(32)(34)．しかし，約10年間 TMC 比見出されており，スピントロニクス研究分野においてホットは伸び悩み，最大でも 50 程度に留まっていた．また，な話題の 1 つとなっている．これらの材料は，磁性体と絶TMC 効果のメカニズムには不明な点が多かった．

縁体(あるいは，分子)の複合薄膜デバイスであり，磁性体とこのような中， 2014 年に磁気ナノグラニュラーにおいて絶縁体(あるいは，分子)の界面(interface)で空間反転操作を

TMC 効果が見出された(8)．磁気ナノグラニュラーとは絶縁

行うと，その対称性を破っている．したがって，MC 効果の体中に磁性ナノ粒子が分散した材料である．ここでの TMC発現要請を満たしている．表 1 に示すように，このような比は 36.2程度と小さい値を示すが，興味深いことに，実デ バ イ ス ・ 材 料 群 は ``Magnetic interface'' と 呼 ば れ て い験結果がデバイフレーリッヒ(DF)模型を用いた理論計算にる(22)．

より定量的に説明できることが報告された．DF 模型とは，他にもカーボンマイクロチューブに Fe, Co, Ni コア/シェ

電気双極子の誘電分散を記述する模型であり，絶縁体，半導ル磁気微粒子を分散させた磁気スーパーキャパシタではロー体，金属，有機分子液体などの様々な系への適用が実証されレンツ力に由来した MC 効果が発現する(12)(13)．室温で40ている(35)(38)．筆者はこの模型が極薄絶縁層を有する MTJ程度の比較的大きな MC 比が得られており，磁石を遠近さにも適用可能であると考えた．一般に， MTJ の等価回路はせることで蓄電容量を向上できることから，高性能蓄電材料

トンネル抵抗 R とキャパシタンス C の並列回路で表すことへの応用が期待されている．また，電子輸送有機材料(例えができる(図 1(b ))．この C の算出に DF 模型を用いた．本ば ， 2,5 Bis ( 5 tert butyl 2 benzoxazolyl ) thiophene

模型によれば，複素誘電率は(BBOT)など)と正孔輸送有機材料(例えば，N,N′
diphenyl

e＝e∞＋

di(mtolyl)benzidine(TPD)など)，そして，透明絶縁
N,N′e0 － e∞1＋(ivt)b(1)ポリマー(例えば， Polymethyl methacrylate ( PMMA )など)で表される(39)．ここで，e∞ と e0 は，それぞれ高周波での誘を混合させてデバイス構造化した有機ヘテロ接合では，光照

電率と静的な誘電率である．v は角周波数で，t は電気双極

射時のみ MC 効果が観測される興味深い現象が報告されて子の緩和時間である．b は緩和時間の分散を表すパラメータいる(14)(17)．MC 効果の原理としては，現在のところ未解明(0＜b1)である．なお，この b の導入により上述の様々なな部分は多いが，シングレット/トリプレット励起子の生成系への適用が可能になった(35)(38) ．複素誘電率の実部は C

確率が磁場により変化するメカニズムで説明されている．

に比例する．したがって， MTJ の両磁性層が磁化平行，反このように，MC 効果は種々の材料で見出されており，その動作原理も様々である．その中で，筆者はスピントロニク

平行状態となるときのキャパシタンスをそれぞれ， CP, CAP
すると，スデバイスの MTJ に注目し，これまで研究を進めてきた．

[

CP(AP)( f )＝Re C∞＋ 巨大な MC 効果が期待できること，
その理由として，

C 0－ C ∞1＋(i2pftP(AP))b](2)

 室温で動作可能であるこ
低磁場で駆動すること，そして，で表すことができる．ここで， C∞ と C0 は，それぞれ高周とが挙げられる．次節以降， MTJ における TMC 効果につ波でのキャパシタンスと静的なキャパシタンスである．f はいて，その発見から最近の成果に至るまで概説する．

周波数で，tP(AP)は磁化平行(反平行)状態のときの磁性層/絶. TMC 効果の発見とメカニズムの解明
2 つの磁性層の間に極薄の絶縁層(膜厚数 nm )が挟まれた MTJ ( 図( a ) ) は 室 温 に て 巨 大 な ト ン ネ ル 磁 気 抵 抗(TMR)効果を示すことから国内外で盛んに研究が進められてきた．TMR 効果とは，両磁性層の磁化が平行であるとき
抵抗 R が小さくなり，反平行であるとき R が大きくなる現象であり，その抵抗変化率は TMR 比と定義される． 1995
年に，絶縁層として Al2O3 を用いた MTJ が開発され，18
の TMR 比が観測された(27)(28)．それ以来，当該研究分野は
急 速に発展 し， 2004 年には MgO を 用いた MTJ にお いて



図1

磁気トンネル接合の(a)概略図と(b)等価回路．
(オンラインカラー)

最近の研究縁層界面に形成される電気双極子の緩和時間である．ジュリ

くなり，キャパシタンスが小さくなる．ここで，式( 3 )よエの式より，tP と tAP の関係は，り，磁化平行状態では緩和時間が短く，反平行状態では長い

tAP＝1＋ P 2
1－ P 2tP(3)で与えられる(8)(40) ．ここで， P は磁性層のスピン分極率である．TMC 比は
TMC ratio＝ため，キャパシタンスの周波数特性は磁化平行状態では高周
波側にシフトし，反平行状態では低周波側にシフトする．このシフトした領域で MC 効果が生じる(図 3(b))．
つまり，周波数を固定した場合，磁化平行状態のときは，CP( f )－CAP( f )CAP( f )(4)

緩和時間が短いため，双極子の振動が俊敏となる．このとき，双極子は交流電場に対して追従する．したがって，電気で定義されるため，式( 2 )と式( 3 )の C∞, C0, b, tP, P を決分極は大きくなるため，誘電率(＝キャパシタンス)が大きく定することで，TMC 比の周波数特性を計算することができなる(図( a))．一方，反平行状態のときは，緩和時間が長る．実際に，式( 2 )( 4 )を用いて TMC 比の周波数特性をいため，双極子の振動が緩慢となる．したがって，電気分極計算し，従来の実験結果(23) と比較した．その結果を図にが小さくなるため，誘電率(＝キャパシタンス)は小さくなる示す．用いた計算パラメータはそれぞれ C∞＝5 nF, C0＝455(図 4( b ))．これが約 10 年間未解明であった TMC 効果のメ

nF, b＝0.97, tP＝0.7 ms, P＝15.6である．ここで，C∞，C0

カニズムである．

は，キャパシタンスの周波数特性における高周波側と低周波側の外挿値から求めることができる．また，P は第一原理バ
ンド計算，あるいは，実験的には点接触アンドレーエフ反射法(41)から算出することができる．したがって，フィッティ
ングのための計算パラメータは b，tP となる．図 2 からわかるように，従来の実験結果と計算結果が良い一致を示すことがわかる．ここでは示していないが，他の実験結果も概ねこの理論計算により説明できることがわかった．
このことから TMC 効果の物理的描像を明らかにすることができる．図 1(a)に示したように，交流電場下では MTJ の磁性層/絶縁層界面に正孔と電子からなる電気双極子が形成され，振動する．この双極子の動的な振る舞いが式( 1 )，あるいは，式( 2 )に示した DF 模型に従う．すなわち，低周波領域では外部電場の速度が遅いため，双極子は電場の変化に追従する．これは電気分極が大きいことを意味する．したがって，図( a )に示すように誘電率が大きくなり，キャパ
シタンスが大きくなる．一方，高周波領域では，その逆で，
外部電場の変化が速いため，双極子は電場に追従することができず，電気分極が小さくなる．したがって，誘電率が小さ

図2

TMC と TMR の周波数特性．プロットは TMC効果を発見したときに取得した実験データ，実線は DF 模型による計算結果．(オンラインカラー)

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan

図3(a)誘電率の実部と(b)MTJ における磁化平行状
態と反平行状態のときのキャパシタンスの周波数特性．(オンラインカラー)

図4

TMC のメカニズム．(a)磁化平行状態と(b)反平
行状態におけるキャパシタンス．(オンラインカラー)クト層である．成膜にはマグネトロンスパッタ法を用いた．

.

巨大 TMC 効果の観測

最高到達真空度は 2 × 10－8 Torr である．スパッタ中の Ar
ガス圧力は 1.0 mTorr 程度とした． MTJ の微細加工にはフTMC 効果のメカニズムが明らかになったので，巨大なォトリソグラフィーと Ar イオンミリング法を用い，接合面

TMC 効果の発現可能性について検討した．図に TMC の積 は 1800 mm2 と し た ． 素 子 作 製 の 最 終 工 程 と し て ， 1 ×

計算結果を示す．計算パラメータはそれぞれ C∞ ＝ 0.95 nF,

10－6 Torr, 310 °C, 4 h の条件で磁場中熱処理( H ＝ 4.5 kOe )C0＝85.5 nF, b＝0.94, tP＝1.25 ms, P＝58とした．図 5 かを行った．TMR と TMC の測定には磁場中交流 4 端子法をらわかるように，300 Hz 付近で TMC が150程度の大きな用いた．最大磁場は 1.4 kOe ，周波数帯域は 50 1 MHz ，交

値を示すことがわかる．スピン分極率 P が 58 であると

流振幅電圧は0.26 mVrms とした．

き，ジュリエの式(40) を用いて TMR を計算すると， TMR作製した MTJ の TMR 効果を図(a)に示す．測定周波数は 100 となることから， TMC は TMR よりも大きくなる

は 200 Hz である．典型的な TMR 曲線が観測され， TMR

こともわかる．

比は108であった．これらの結果は直流 4 端子法により得

そこで， DF 模型による理論予測のもと， MgO ベースのられた結果と良い一致を示した．図 7 ( b )に TMC 効果を示

MTJ を作製し， TMC の周波数特性を調べた．図に作製

す．TMC 効果では磁化平行状態のときに C が大きくなり，した MTJ の概略図を示す．膜構成は SiO2 / Ta ( 5 nm )/ Co50

反平行状態のときに C が小さくなる．その変化率である

Fe50 ( 2 nm )/ IrMn ( 15 nm )/ Co50Fe50 ( 2 nm )/ Ru ( 0.8 nm )/TMC 比は 155となり，従来の最大値である 50 を大きく

Co40Fe40B20(3 nm)/MgO(2 nm)/Co40Fe40B20(3 nm)/コンタ

超えた．また，前節の理論予測の通り， TMR よりも TMCの方が大きくなることがわかった．
次に，TMC 効果が DF 模型により定量的に説明できることを明らかにするため，TMC の周波数特性を調べた．図に TMC 比と TMR 比の周波数依存性を示す．図中の実線は式( 2 )( 4 )による計算結果である．計算パラメータは，それぞれ C∞＝0.95 nF, C0＝84.55 nF, b＝0.95, tP＝1.25 ms, P

図5

DF 模型による TMC の計算結果．(オンラインカラー)

図7

MTJ の(a)TMR 効果と(b)TMC 効果．
(オンラインカラー)

図8
図6



作製した MTJ の概略図．(オンラインカラー)

TMC 比と TMR 比の周波数特性．
(オンラインカラー)

最近の研究一 方 ， よ く 知 ら れ て い る よ う に ， VDC を 大 き く す る と
TMR は低下する(29)(43) ．これはジャンの理論によると磁化反平行状態のときにホットエレクトロンの影響でスピンがフリップすることに起因する(44) ．つまり， VDC に対して感度は極大値をもつことになる．それに対し， TMC では， VDCに対するロバスト性が報告されている．すなわち，TMR と比較すると，電圧に対する TMC の低下は緩やかとなる．これは， Vhalf (＝ゼロバイアス付近の TMC 比が 1 / 2 となるときの電圧)が大きくなることに相当する(6)(25)．例えば，Co70
Fe30 / MgO / Co40Fe40B20 MTJ で は ， TMR の Vhalf は 0.35 V

図9

巨大 TMC の理論予測．(オンラインカラー)

であるのに対し， TMC の Vhalf は 0.7 V となる(25) ．また，
Fe/AlO/Fe3O4 MTJ では，電圧を印加すると，TMR は減少

する一方，TMC は増加する(6)．つまり，TMC の Vhalf は定＝59.3とした．図 8 より計算結果と実験結果が良い一致を義できないほど大きく，TMC は電圧に対してロバストであ示すことがわかる．これは TMC 効果が DF 模型により定量ることを示している．
このロバスト性は応用工学の観点のみならず，基礎物理の的に説明できたことを意味する．
この DF 模型を用いて，更に巨大な TMC 効果の発現可能観点からも興味深い．前節で述べたように，これまで他のグ性について検討した．図に TMC 比の周波数特性に関する

ループによる従来の TMC の最大値は 50 であった．しか計算結果を示す．計算には，上述と同様，式( 2 )( 4 )を用し，ここでは TMC のバイアス電圧依存性は調べられていな

いた．計算パラメータは，それぞれ C∞ ＝ 0.85 nF, C0 ＝ 30

かった．TMC のバイアス電圧依存性が調べられ，かつ，ロnF, b＝1.0, tP＝0.5 ms とした．図 9 より，P が大きくなる

バスト性を示す TMC の最大値はこれまで最大で17であっに従い，TMC の最大値が大きくなることがわかる．特に，た(25)．それに対し，筆者らのグループは100程度の TMC

P ＝ 87 では TMC は 1012 に達することがわかる． P ＝を 示 す MgO ベ ース の MTJ の 開 発 に成 功 し てい る ． つ ま87では，ジュリエ模型によると TMR は623と見積もる

り，この MTJ を用いれば，従来値を凌駕できると予想しことができることから， TMR が 623 である MTJ を用いた．そこで，当該 MTJ における TMC の電圧依存性を調れば，原理的には TMC は1000を超えることがわかった．

べ，電圧誘起 TMC 効果の観測，並びに，最大 TMC の達成

TMR が 600 程度の MTJ は，技術的には作製可能(31) であを目指した(7)．

ることから，このような高性能 MTJ を用いれば， TMC は1000を超えるものと期待できる．

前節で示した同様の作製方法で MgO ベースの MTJ を作製した．初めに，ゼロバイアスでの TMC と TMR の周波数特性を調べた．その結果，TMR は周波数に依存せず一定で.

電圧誘起 TMC 効果の観測

105 を示した．一方で， TMC は 60 Hz で最大値となり，前節において，TMR よりも TMC の方が理論的には大き電圧依存性を調べた．図に TMR と TMC の電圧依存性をくなることを述べた．ここで，磁気センサや磁気ヘッドへの示す．電圧が大きくなるに従い，TMR は減少する．Vhalf は96を示した．そこで，周波数を60 Hz に固定し，TMC の

デバイス応用を考える．応用を見据えた場合，信号(Signal)

184 mV 程度である．一方で， TMC はゼロバイアス付近でに相当する TMR や TMC のみならず，雑音( Noise )も重要は下がるが，高バイアスでは上昇する．すなわち，電圧に対な物理量となる．一般に感度の指標である S / N 比(＝ Sig-

してロバスト性を示すことがわかる．これは電圧誘起 TMC

nal to Noise 比)は 20 log VS / VN で表される．ここで VS は効果の観測に成功したことを意味する．また，TMC は最大

信号電圧， VN は雑音電圧である． MTJ に定電流を流し，で102に達し，従来の最大値である17を大きく超えた．

その両端の電位差を検出する方式では，抵抗検出の場合，次に，この電圧誘起 TMC のメカニズムを明らかにするたVS は TMR × VDC で表され，キャパシタンス検出の場合，め，理論的な検討を行った．VDC を印加すると，絶縁層中のTMC × VDC と表される． VDC は MTJ に印加される直流電バリア高さが変化し，実効的な絶縁層膜厚 deff が変化する．

圧である．一方で， MTJ における VN は主にショット雑音

これによりキャパシタンスが変化すると考えられる．本計算となるため， VDC に比例する．したがって，S/N 比は抵抗

では 4 次関数バリア近似(QBA)を用いた．QBA は交流電場検出の場合，TMR× VDC に比例し，キャパシタンス検出の下でのバリア形状を記述するための良い近似(8)とされている．

場合，TMC× VDC に比例する．つまり，感度を向上させる

QBA を用いると，磁化平行状態でのポテンシャルバリア qP

ためには，TMR や TMC を大きくすると同時に， VDC も大はきくする必要がある．実際に，磁気ヘッド，センサ，磁気ラqP(x )＝16q0,Px 4－8q0,Px 2＋q0,P＋eVDC(1－2x )/2(5)

ンダムアクセスメモリ( MRAM )は数 100 mV の直流電圧がと表すことができる． x はバリア中心からの距離，q0,P は電印加され駆動している(42)．

圧が印加されていないときの x ＝ 0 のときのバリア高さ， e

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japanことがわかる．
磁化反平行状態のときは，互いの磁性層における同スピン同士の化学ポテンシャルに差が生じることから，スピン蓄積が生じる．このスピン蓄積によるキャパシタンスはスピンキャパシタンスと呼ばれる．スピンキャパシタンスはスピン依
存ドリフト拡散模型により記述できる．詳細は文献(7)(10)( 22 )を参照して頂きたい．ここでは結果のみを記すと，ス
ピンキャパシタンスは
C SDD
AP (VDC)＝eSn0,APlkVDC(7)で表すことができる．ここで， S は接合面積， n0,AP は磁化
反平行状態における磁性層/絶縁層界面のキャリア電荷密度，
図10

TMR と TMC の電圧依存性．(オンラインカラー)

l はキャリアの特性長，k は全キャパシタンス中のスピンキャパシタンスが寄与する割合である．スピンキャパシタンス
は，図 11( b )に示すように， DF 模型で記述できる動的キャ
パシタンスに対して直列で繋がることから，全キャパシタン
スはCAP( f, VDC)＝

(

1

1

＋
QBA
( f, VDC) C SDD
CDF
AP
AP (VDC)

－1

)

(8)

となる．ここで，磁化反平行状態での動的キャパシタンス
は，式( 6 )と同様にして，
QBA( f, VDC)＝
C DF
AP

d
deff((1－k)VDC, q0,AP)[C ＋C －2 C
2pft )](9)(1－cos h[b sinlnh([2bpftln()]＋cos(b p/2))]
0,AP

∞,AP

∞,AP

AP

AP

AP

AP

AP

で表すことができる．式( 7 )( 9 )において， C∞,AP ＝ 1.5
図 11( a )磁化平行状態のキャパシタンス，( b )磁化反平行状態のスピンキャパシタンスと動的キャパ
シタンス，( c )磁化反平行状態のキャパシタン
ス．(オンラインカラー)

nF, C0,AP＝590 nF, bAP＝0.977, tP＝7.5 ms, P＝0.46, f＝60
Hz, k＝0.1, S＝1800 mm2, l＝0.1 nm，正(負)の電圧 VDC に

対 して ， q0,AP ＝ 0.144 ( 0.153 ) eV, n0,AP ＝ 0.94 ( 0.92 )× 1023
cm－3 とすると，図 11 ( c )に示すように，実験結果と計算結

果が良い一致を示すことがわかる．このとき200 mV の高い
は電気素量である．式( 5 )からわかるように， VDC を印加

電圧では CAP は下がる．この減少がスピンキャパシタンス

すると，実効的な絶縁層膜厚 deff は薄くなり，これによりキに由来する．これにより，図に示すように，高バイアスでャパシタンスが大きくなる．qP(x )＝eVDC の解はカルダノ法

は TMC が上昇する．さらに，この電圧誘起 TMC を利用すにより求めることができる．したがって，実効的な絶縁層膜

ると，図(a)に示すように，最大で1100の TMC が得ら

厚 deff を計算することができる．これにより磁化平行状態のれることも理論計算により明らかになった．また，その巨大ときのキャパシタンス CP はなTMCは，緩和時間が短くなると，高周波側(～MHz)にシ

C －C
C ＋
2
d ( V ,q ) [(2pft )]
(1－cos h[bsinlnh([2bpflnt )]＋cos(b p/2))]d

CP( f,VDC)＝

0,P

フトすることもわかった(図13(b))．

∞,P

∞,P

eff

DC

P

P

以上のように， MTJ では， 100 を超える磁気キャパシ

0,P

P

P

(6)

P

と計算することができる．式( 6 )において，d は電圧が印加

タンス比が得られ，室温で動作し，かつ，磁場に対する感度も高い．また，TMR と比較すると，電圧に対し TMC はロ
バスト性を示す他，理論計算によると TMR よりも TMC のされていないときの絶縁層膜厚， C∞,P と C0,P は，それぞれ方が大きくなり，TMC は1000を超える．また，最近の報

磁化平行状態での高周波キャパシタンスと静的キャパシタン

告によると TMC は温度に対してもロバスト性を示す(26) ．

ス，tP と bP は，それぞれ磁化平行状態での緩和時間とそのこのように TMR との差異が徐々に現れ始めており，ここか

分散を表すパラメータである．C∞,P＝1.45 nF, C0,P＝630 nF,

らブレイクスルーが生み出される可能性は高い．今後更なる

bP＝0.998, tP＝7.5 ms, f＝60 Hz, q0,P＝2.15 eV とすると，図発展が期待できる．

(a)に示すように，実験結果と計算結果が良い一致を示す



最近の研究

未踏の領域にある．そのような状況の中，本稿で述べたように，キャパシタンス検出では高感度化が期待できることから，将来産業応用化に至る可能性は極めて高い．今後，当該研究が更に拡がることを期待するとともに，筆者自身も当該分野の更なる発展に貢献していきたいと考えている．
本研究を推進するにあたり，慶應義塾大学の椎木一夫名誉教授，松本佳宣教授，伊藤公平教授，ブラウン大学の Gang
Xiao 教授，北海道大学の西井準治教授，長浜太郎准教授，

三澤貴浩博士，武井将志氏，東北大学の北上修教授，茨城大学の小峰啓史准教授には多大なるご協力，並びに，ご助言を頂きました．また，本研究の一部は，科学研究費補助金基盤
図12

TMC 比と TMR 比の電圧依存性．(オンラインカラー)

研究( B )，挑戦的研究(萌芽)，「人・環境と物質をつなぐイ
ノベーション創出ダイナミック・アライアンス」，「物質・デバイス領域共同研究拠点」，「スピントロニクス学術研究基盤と連携ネットワーク」拠点整備事業共同研究プロジェクト，「慶大スピントロニクス研究開発センター」共同研究プロジ
ェクト，及びブラウン大学 National Science Foundation の支援を受けて実施されました．ここに感謝の意を表します．

文

図 13

電圧誘起 TMC の計算結果．( a )電圧依存性，(b)周波数特性．(オンラインカラー)

.

お わ

り

に

MC 効果は ， MTJ やマ ルチフェ ロイック 材料のみ ならず，ここ数年で，磁気ナノグラニュラー，強磁性 SET ，分子スピンバルブ素子，磁気スーパーキャパシタ，有機ヘテロ接合などの様々な系で相次いで見出されている他，強磁性ナ
ノシートとペロブスカイトナノシートの多層膜から構成される人工超格子(45)や通常の絶縁体とトポロジカル絶縁体の積層膜から構成されるトポロジカル超格子(46)においても発見されており，材料の観点から見ても大きな広がりを見せている．また，学術的な観点からも，これらの現象は空間反転対
称性と時間反転対称性が同時に破れた系で見出されていることから普遍的な物理を議論する上でも興味深い(22) ．さらに，研究分野としても，物理分野のみにならず無機・有機化学分野を専門とする方々の参入も増えており，学術的な垣根を超えた新たな融合研究領域が立ち上がろうとしている．
工学的な観点からも，これまでの磁気センサでは，磁気ヘッド等で代表される「抵抗(R )検出」や，アモルファスワイ
ヤ(47)(48) やフラックスゲー トセンサ(49)(50) 等で 代表される「インダクタンス( L )検出」が利用され，幅広くその実用化が成功されてきた．その一方で，「キャパシタンス(C)検出」
に関する研究はまだ芽が出てきて間もない基礎的段階，かつ

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
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(49) T. Seitz: Sens. Actuators A, 21(1990), 799802.
(50) S. Kawahito, Y. Sasaki, H. Satoh, S. Choi, T. Nakamura and Y.
Tadokoro: Sensors Mater., 5(1994), 241251.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
2004 年

海住英生

慶應義塾大学大学院理工学研究科博士課程単位取得退学(2005年博士(工学)取得)

主な略歴
2004年10月 北海道大学電子科学研究所助手(2007年
助教に名称変更)
2009年10月 JST さきがけ研究者兼任
2013年10月 北海道大学電子科学研究所准教授
2019年 4 月現職
専門分野応用物理，スピントロニクス◎磁気物理と計算機科学を基軸とした新しい分野横断
的学際領域を開拓．
高感度磁気センサ，高密度磁気・分子メモリ，フレキシブル光磁気デバイスなどの革新的エレクトロニ
クスの創出を目指している．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

最近の研究

有機表面修飾金属酸化物ナノ粒子の
水熱合成


見

誠

一

さらに高温において脱水反応が生じて酸化物となる．水酸化

.

は じ

め

に

物から反応を開始して酸化物を合成することも可能である．
100°
C以上の条件で行うことが多いが，溶媒である水が気化

ナノ粒子とは直径が 1 ～ 100 nm の固体であり，量子サイして失われる事を防ぐためオートクレーブなど密閉した容器

ズ効果に代表されるように様々な物性がサイズに応じて変化を用い，温度により決まる水の平衡蒸気圧下で反応を進行さすることが知られている(1)(2)．「超微粒子」とも表現され，せる．化学的に不活性なテフロンなどの樹脂を容器の一部にバルクや原子と異なる機能を持つことが期待されたため，金用いる場合，合成温度は二百数十°C 程度に限られてしまう

属ナノ粒子を中心として精力的な研究が行われた．さらに，が，筆者らはインコネル合金製の反応容器を用いることで，ナノテクノロジーに対する関心の高まりの中，合成手法に加最高500°
Cでの水熱合成を行なっている．反応後は，生成しえ精製や観察技術の発展も相まって液相還元法やゾルゲル

た金属酸化物ナノ粒子が副生成物である酢酸水溶液や硝酸水法・噴霧熱分解法など液相中で多彩な金属ナノ粒子や金属酸

溶液中に分散した形で得られる．典型的にはナノ粒子の大き

化物ナノ粒子を合成するプロセスが発達してきた(3)(4)．筆者

さは数～数十 nm であり，単結晶として得られる．アルカリ

らは加熱された水と金属イオンとの反応である水熱合成反応

金属やアルカリ土類金属の場合，水中で脱水反応が生じにくに注目し，液相プロセスでは比較的高温な数百°Cという条件

いため酸化物の合成は困難であるが，他の多くの金属についで金属酸化物ナノ粒子の合成を行うとともに，様々なアプリて酸化物を得ることができる．水熱合成法は，硝酸塩など安ケーションを想定してナノ粒子の表面に有機分子を結合させ価な無機塩を原料として利用できること，水を反応溶媒とするプロセスの開発を行ってきた．さらに，ナノ粒子の生成過るため安全かつ廃液処理が容易であること，比較的高温での程を精密に制御できる流通式水熱合成装置を活用した材料合合成のため高い結晶性を実現できることなどのメリットを有成にも取り組んでいる．本稿では有機表面修飾金属酸化物ナしている．これまでに筆者らは表に示す様々な金属酸化物

ノ粒子の水熱合成について，筆者らの最近の成果を中心に紹のナノ粒子を合成しており，遷移金属酸化物に加え希土類酸

介したい．

化物や複酸化物などが得られている(6)(7)．また，原料水溶液に還元剤を加え反応場で還元することで，イオン化傾向が比.

金属酸化物ナノ粒子の水熱合成

較的小さな金属のナノ粒子を合成することも可能である(8)．
多くの場合で反応率は100に近く，得られる金属酸化物ナ

水熱合成プロセス

ノ粒子の量は原料水溶液の金属イオン濃度と反応器に封入す

水熱合成とは，上述のように金属イオンを含む水溶液を加熱することで金属酸化物を生成する反応である(5)．遷移金属の酢酸塩・硝酸塩水溶液を加熱すると，図に示すように水中で解離した金属イオンが水と反応して水酸化物を生成し，

図1

水熱合成反応．

名古屋大学大学院工学研究科物質プロセス工学専攻教授(〒4648603 名古屋市千種区不老町)
Hydrothermal Synthesis of Organic Modified Metal Oxide Nanoparticles; Seiichi Takami(Department of Materials Process Engineering,
Graduate School of Engineering, Nagoya University, Nagoya)
Keywords: nanocrystal, metal oxide, hydrothermal synthesis, surface modification, flowtype reactor
2019年12月 9 日受理[doi:10.2320/materia.59.199]

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan




表1

合成したナノ粒子．

図2(a) ナノコンポジット材料，(b) ナノフルイド．

散剤は，その一部が粒子表面に吸着することで粒子の表面化
学特性を変化させ，溶媒との親和性を向上させる．ナノ粒子
る水溶液体積で決まる．筆者が用いている内容積 5 mL の回に対しても分散剤が有効なケースは多いが，同じ分散濃度で分式反応器の場合，典型的には 1 つの反応器で数十 mg 程度

もサイズが小さいと表面積が大きくなり必要となる分散剤ののナノ粒子が合成される．
機能，アプリケーションとハンドリングの重要性

量も大きくなる．場合によっては 10 wt程度に達することもあり(11) ，分散剤がナノフルイドやコンポジット材料の物性に影響を与える可能性が出てくる．また，ナノ粒子合成

このように合成された金属酸化物ナノ粒子に対して，様々

後，コンポジット材料を形成する過程で凝集が進み，分散剤

なアプリケーションが期待されている．そもそも金属酸化物

を用いても良分散が実現できない問題点も存在した．そこで

は，磁性や誘電性・蛍光特性・触媒作用など多彩な性質を持筆者らは，金属酸化物のナノ粒子の合成過程において有機分

つことが知られている．そこで金属酸化物のナノ粒子を合成

子を表面に結合させ，分散性の向上などハンドリングを良くし，半導体デバイスなどにおける機能材料として用いる試み

する手法の開発に取り組んだ．

や生体分子と複合化して診断・治療に用いる研究が進められている(9)．筆者は，これらに加えてナノコンポジット材料も

表面修飾と形状・結晶面制御

金属酸化物ナノ粒子をうまく活用できる分野だと考えてい通常，水熱合成された酸化物ナノ粒子の表面は水酸基で終る．ナノコンポジット材料(図(a))とはプラスチックなど端されている．水が分散媒の場合，pH の制御などで分散性のマトリックス中にナノメートルサイズのフィラーを分散さの向上を図れるが，ナノコンポジット材料や非水系分散媒中せたものであり，これまでに粘土鉱物の複合化による機械的では難しい．そこで，分散媒と親和性の高い有機分子をナノ特性の向上やガスバリヤ性の改善が実現されている(10) ．金

粒子表面に化学結合させることで，ナノ粒子の表面化学特性

属酸化物ナノ粒子をフィラーとして用いれば様々な機能をマを制御して分散性を向上させるアプローチを考えた．様々なトリックスに付与することができ，「可塑性のある高誘電体」

検討の結果，粒子表面と結合しうる有機分子の共存下で水熱など新奇な材料の実現が期待できよう．また，ナノ粒子を液合成を行うことで，ナノ粒子表面に有機分子を修飾できるこ

体中に高濃度分散したナノフルイド(図 2(b ))も，機能の宝とを見出した(図)(12) ．例えば硝酸セリウム水溶液や水酸庫である金属酸化物のナノ粒子を活用する方法である(11) ．

化セリウム分散液を400°Cで加熱すると酸化セリウムナノ粒

磁性ナノ粒子を高濃度で分散させた磁性流体はその 1 例だ子が得られるが，デカン酸(C9H19COOH)などのカルボン酸

が，その他にもセラミックス材料の 3D インクジェット印刷

を加えて同様の合成を行うと，ナノ粒子表面に存在する Ce

や伝熱媒体への応用が期待できる．

原子にデカン酸が C9H19COO－ の形で配位するデカン酸修飾

このようにプラスチックや溶媒中への金属酸化物ナノ粒子

酸化セリウムナノ粒子が生成した(13)(14)．有機分子の存在様の分散には多彩な応用，用途が期待できるが，実際には分散

態は赤外分光分析や走査型透過電子顕微鏡( STEM )観察(15)は困難であり限られた応用しか実現されていなかった．そのより明らかとなり，ナノ粒子表面におけるデカン酸分子の密

1 つの理由はナノ粒子の凝集である．ナノ粒子は体積あたり

度 は 熱 重 量 分 析 よ り 4 ～ 5 分 子 / nm2 で あ る と 見 積 も ら れの表面積が大きいため，その挙動は表面化学特性に大きく左た．結晶構造から計算した Ce 原子の表面密度は 7.1 個/ nm2

右され，分散媒との親和性が低いとナノ粒子同士が凝集してであり，かなり高密度の表面修飾が実現されている．このよしまう．上述したナノ粒子の用途において凝集が好ましくな

うに合成したデカン酸修飾酸化セリウムナノ粒子は，いくついものも多く，分散媒中におけるナノ粒子の分散を何らかのかの有機溶媒中に高濃度で分散する(図)．例えばシクロヘ

方法で制御する必要がある．従来，溶媒中に粒子を分散させキサン中には 23 vol 程度まで分散しており(16) ，他にもトるため各種の分散剤が用いられてきた．溶媒中に溶解した分

ランスデカリン中でも高濃度分散が可能であった．



最近の研究

図3

表面修飾酸化物ナノ粒子の合成機構例．

図5

図4

CeO2(a){111}面，(b){100}面の表面構造．

表面修飾ナノ粒子の溶媒中分散．(オンラインカラー)

粒子表面と結合しうる有機分子の存在下で水熱合成を行い，生成するナノ粒子に有機分子を結合させるアプローチは
他 の 金 属 酸 化 物 で も 有 効 で あ り ， ZnO(17),ZrO2(19),

HfO2(20)(21),CoAlO3(22),

Fe3O4(12)(18),

ITO(23),

YAG(24),

GdVO4(25) など様々な系で有機表面修飾金属酸化物ナノ粒子

図6

カルボン酸(a) 非存在下，(b) 存在下で合成した
CeO2 ナノ粒子．

を実現している．さらに，有機分子の結合が合成されたナノ粒子に影響を及ぼすことも明らかとなってきた．先の例で取り上げた酸化セリウムナノ粒子の場合，結晶構造は CaF2 構
造をとるため{111}面が安定面であり(図(a))，通常は正 8面体のナノ粒子が生成される(図( a ))．一方，デカン酸の存在下で合成される表面修飾ナノ粒子は立方体の形状を有していた(図 6(b ))．立方体ナノ粒子を終端する{100}面は Ce
面と O 面が交互に存在する極性面であり，熱力学的には不安定である(図 5(b))．それにも関わらず{100}面が表出したナノ粒子が生成したのは，デカン酸の配位によりこの面が安定化されたため，もしくはデカン酸に修飾されることで成長速度が遅くなり{ 100 }面が表出したためであると考えてい

図7

立方体，不定形 CeO2 の酸素吸蔵能(26)．
(オンラインカラー)

る．この{100}面は熱力学的には不安定であるため，触媒作用など化学的に活性であることを期待して様々な評価を行った．加熱処理により有機分子を除去後，触媒能に関する 1

CeO2 の場合は Ce が Ce3＋ と Ce4＋ の価数を行き来しやすいつの指標である酸素吸蔵能を評価した所，不定形粒子と比べことに起因し，以下の化学反応式を伴い実現される．

て大きい酸素吸蔵能を持つことがわかった(図)(26) ．酸素
吸蔵能とは，文字通り O2 を吸蔵・放出する能力であり，

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Materia Japan

CeO2  CeO2－x＋

x
O2
2

(1)




図9

流通式水熱合成装置．

まで加熱し，別の高圧ポンプを用いて送液された原料水溶液と管内で混合することで原料水溶液を加熱する．混合された原料水溶液は均熱帯を通過後に冷却され，系全体の圧力を調
図8(a) 9.7 nm, (b) 5.4 nm の CeO2 ナノ粒子の走査型透過電子顕微鏡像および EELS スペクトルより評価した Ce3＋/Ce4＋ 比(27)．

整する背圧弁より排出される．筆者が用いる流通式合成装置
では外径 1 / 8 inch の SUS316 管を反応管としている．この装置では混合部から冷却部までの滞在時間が反応温度に相当
し，数秒～数十秒という水熱合成としては極めて短い時間での合成を可能にしている．この流通式合成装置を用いる 1

図 7 に示すように{ 100}面を呈示した立方体 CeO2 は大きな

つの理由は，大量合成である．同様の機構を持ちポンプ・ヒ

酸素吸蔵能を持つことが明らかとなったが， O2 の放出はータをスケールアップした装置には， 10 ton /year の合成量内における酸素欠陥の形成および Ce3＋ 種の生成を伴を実現したものもある．さらに筆者らは，流通式合成装置のう．そこでナノ粒子内部における Ce3＋ の分布を評価するたメリットが合成量のみに留まらず，制御性良くナノ粒子を合め STEM を用い電子エネルギー損失分光( EELS )分析を行成できることにあると考え，様々な新規材料合成に取り組んった．ナノ粒子内部の各位置における EELS スペクトルよできた．以下に例を紹介する．

CeO2

り Ce3＋/Ce4＋ 比を評価した所， 7.3 nm 以上の立方体粒子では表面近傍に Ce3＋ が偏在する一方，6.1 nm 以下の立方体粒

混合状態の理解による合成条件の設定

子ではナノ粒子内部にも表面同様に Ce3＋ が存在しているこ

上述のように，流通式水熱合成装置では原料水溶液を加熱とが明らかとなった(図)(27) ．この結果は，ナノ粒子の表された水と混合することで反応を進行させるが，生成する粒面近傍に Ce3＋ と酸素欠陥が形成しやすいこと，ナノ粒子の子のサイズやその分布が混合部の形状や重力の向き，混合のサイズが小さくなるとそれらが結晶全体で形成されることを仕方で異なることが知られていた(28) ．混合前の流体は室温

示 し て い る ． 酸 素 吸 蔵 反 応 は Ce3＋ と Ce4＋ の 行 き 来 で あおよび数百°
C の水であり，例えば 400 °C ， 25 MPa の水の密り，顕微鏡測定下の Ce3＋ の分布と酸素吸蔵能の大きさ，速度はおよそ0.2 g/cm3 程度と，室温の水と大きく異なる．こさとの関係，さらには{111}など他の面方位での状況は不明

れらが管内で混合するため，重力の方向や混合部の形状が混であるが，さらに詳細な検討を行っていきたい．

合状態，そして水熱合成反応に影響を与えることは容易に予想されるが，どのように混合されるかは不明であった．透明.

合成プロセスの制御な流路を用いた観察や計算機シミューレーションも可能だ
が，前者は400°
C, 300気圧などという条件に耐えうる材料が以上に紹介した金属酸化物ナノ粒子の合成と表面修飾は，ないという問題が，後者は水の臨界点では比熱が尖点を持ちオートクレーブに代表される回分式反応器で行なったもので微分を定義することができず，臨界点近傍でも比熱の温度依ある．筆者らはこれに加えて，流通式合成装置を用いたナノ存性が十分尖っていることから，計算はできても実験で妥当

粒子の合成も行っている．化学工業で用いる装置には槽型反性を示さなくてはならないという問題があった．そこで筆者

応器と管型反応器という代表的な形状が存在するが，回分式

らは，中性子ラジオグラフィーを用いた流通式水熱合成装置

反応器は槽型反応器に，流通式合成装置は管型反応器に類すにおける混合状態の観察に取り組んだ(29)．

る装置である．流通式合成装置の概要を図に示す．この装

中性子ラジオグラフィーとは，内部を可視化したい物体に置では高圧ポンプで送液された水をヒータにより数百°C程度

中 性 子線 を 照 射し ， 透過 率 の 2 次 元 分 布を 得 るも の で あ



最近の研究

る．中性子線は Gd, B, H などで良く減衰される一方， Fe,から高温水を流した時で混合状態が大きく異なる様子も明ら

Cr, Ni は透過しやすい．具体的には，熱中性子線に対し 1かとなった．同様の混合様式で酸化セリウムナノ粒子を合成

mm の常温常圧の水と 3 mm の SUS316が同程度の減衰能をすると，横から高温水を流した時の方が，上から流した時と持つ．従って，筆者らが用いている SUS316 製の T 字型混

比べ粒径分布が広いことがわかった(図)．そこで，観察し合部の内部流路における水分子の密度分布を明らかにできるた水密度分布を再現するように流体シミュレーションを行いと考える．同じ圧力下において室温の水と400°
Cの水の密度

混合部近傍の流れに注目すると，横から供給された高温水のが大きく異なることは既に述べた通りであり，この密度差を密度が低いため，混合部から上方に流れて渦を形成すること観察するために筆者らは流通式水熱合成装置を京都大学原子が明らかとなった(31),(32)．この渦の形成により原料の滞在時

炉実験所(現

複合原子力科学研究所)に持ち込み，中性子ラ間分布が生じて広い粒径分布に至ったと考えている．このよジオグラフィー測定を行った(図)．観察では原料水溶液にうに混合部における水の温度分布を可視化することで，混合代わり純水を流し，温度が異なる水の混合過程を可視化し状態の評価および均一なナノ粒子を合成するための指針を確た．その例を図に示す．このように内径 2.3 mm の T 字認できた．

型流路において密度の高い室温水と密度の低い高温水が混合している様子を観察することに成功した．管内の流速を考慮

異種元素の高濃度ドーピング

すると， 0.1 s という極めて短い時間内に混合・加熱が完了

中性子ラジオグラフィーより，流通式水熱合成装置では原していることがわかる．これより，流通式合成装置が合成時

料水溶液の昇温がおおよそ 0.1 s 程度で完了することが明ら間の精密な制御，反応速度定数の評価などに適した装置であかとなった．一方，オートクレーブなどを用いて外部から熱ることを確認できる．さらに筆者らは，超臨界水と室温水を伝導により加熱する場合，昇温には 4～5 分程度を要する．

流しつつ混合部を回転できる装置を製作し，中性子線 CT 観

この昇温速度の大きな違いにより，オートクレーブでは合成察を行なった(30)．その結果，上から高温水を流した時と横できない物質でも流通式水熱合成装置を用いて合成できる可能性があり，一例として，酸化物への異種元素ドーピングを挙げたい．
CeO2 が高い酸素吸蔵能を持つことは既に述べたが，遷移金属など異種元素のドーピングで酸素吸蔵能が増加することが報告されている．そこで Cr をドープした CeO2 の合成を試みた(33) ．モル比が 9  1 の Ce ( OH )4 , Cr ( OH )3 を原料とし，立方体の CeO2 を合成するためデカン酸を共存させた条件 下 で 回 分 式 装 置 を 用 い て 400 °C で 合 成 す る と ， Cr を 4
mol程度含む CeO2 ナノ粒子が合成された．しかし，モル

比 が 7  3 の 原 料 を 用 い て も CeO2 中 の Cr 濃 度 は 6 mol と，ほぼ同じであった．その原因を探るため400°
Cへの昇温
途中でオートクレーブを冷却して反応溶液中の Ce, Cr 濃度を評価すると，まず Cr 濃度が減り始め，続いてこれより高い温度で Ce 濃度が減少することが明らかとなった．つまりCr イオンの反応温度が低く先に固体を形成するため，CeO2

図10

中性子ラジオグラフィー測定の模式図．

へのドーピングが進まないことが明らかとなった．反応時間

図12
図11

混合部の中性子ラジオグラフィー測定の結果．

(a) 横から，(b) 上から超臨界水を供給して合成した CeO2 ナノ粒子のサイズ分布(32) ． (オンライン(オンラインカラー)

カラー)

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan




図13

マトリックスとドーパントの生成する領域が(a)同じ，(b) 異なる場合の生成物予想．

図14

アジピン酸存在下で合成した CeO2 集積構造(34)．

を十分に長くとれば，溶解・再析出を経て平衡組成に近づくことも期待できるが，上述した特徴をもつ流通式水熱合成装置を用い，プロセスによる解決を試みた．流通式水熱合成装置を用いた典型的な合成条件では， 0.1 s 以下という極めて短い時間で原料水溶液が反応温度まで昇温されるため，Ce,Cr イオンから固体が生成される反応時間，つまり反応管内での固体生成位置がかなり近くなる(図( a ))．これに対し，仮に原料水溶液が徐々に加熱され，さらに Ce, Cr イオ
ンの反応温度が大きく異なる場合，これらのイオンから固体が生成される位置は異なり，生成物として 2 種の酸化物の混合物が予想される(図13(b))．この考察より，急速加熱な

図15成長した CeO2 集積構造(35)．

どにより固体が生成させるタイミングを合わせることが Cr
イオンの高ドーピングに対する 1 つの解であると考える．
実際にモル比が 9  1 の Ce ( NO3 )3 , Cr ( NO3 )3 を原料として( CH2 )4 COOH )の共存下で酸化セリウムナノ粒子の合成を急速加熱が実現できる条件で実験を行うと， Cr が 9 mol 

行なった(34) ．その結果，図に示すように表面に凹凸構造

程度ドーピングされた CeO2 が生成した．さらに，モル比がを持つ立方体に近いナノ粒子が得られた．既に述べたように，

73 の原料を用いたところ，23 molまで Cr が添加された

CeO2 ナノ粒子は正 8 面体の形状を好み，デカン酸などカルCeO2 ナノ粒子を合成することに成功した．このように合成

ボン酸の共存下で合成すると立方体ナノ粒子となる．アジピ

された Cr ドープ CeO2 ナノ粒子は高い酸素吸蔵能を示すこ

ン酸共存下で合成した粒子の場合も同様の理由で立方体に近とも明らかとなった(33)．

い形状を持つと考えたが，表面の凹凸構造も含め形状を詳細

複合化ナノ構造の合成に評価するため透過電子顕微鏡を用いて観察した所，正 8面体のナノ粒子が向きを揃えて集合し，立方体のナノ粒子を

このように合成場を精密に制御できる手段として流通式水形成していた．さらに高分解能の走査電子顕微鏡を用い，大熱合成装置を活用することで，従来は得られなかった物質のきく成長した生成物の表面構造を観察すると，正 8 面体が合成やメカニズムの解明が可能となった．本項では別の例を辺を共有する形で配列している様子が明らかとなった(図紹介したい．

)(35)．この生成物が形成される理由として，両端にカルボ先に示したように，酸化物ナノ粒子の表面と結合しうる官

キシル基を持つアジピン酸が接着剤の役割を果たしてナノ粒能基を持つ有機分子の存在下で水熱合成を行うと，有機分子

子同士を結合し，配列させた可能性が挙げられる．そこで，が表面に結合した金属酸化物ナノ粒子が合成された．では，アジピン酸に加え，アミノ酸の 1 つであり分子内に 2 つの両端に官能基を持つ有機分子を用いると，どのような生成物

COOH 基を持つグルタミン酸を共存分子として用い，数秒が得られるであろうか．この疑問のもと，流通式水熱合成装の単位で合成時間を変えつつ合成を行った．走査電子顕微鏡

置 を 用 い ジ カ ル ボ ン 酸 の 1 つ で あ る ア ジ ピ ン 酸 ( HOCO 

を用いて生成物の構造を観察すると，図に示すように 40



最近の研究

図16

グルタミン酸存在下で合成した CeO2 の走査電子顕微鏡像および断面の EBSD 像(36)．

～ 100 nm 程度の集積構造が得られること，合成時間の経過

西科技大学

暁東君，東北大学材料科学高等研究所

陳に伴い球状から立方体状に変化することが明らかとなった．

春林先生，井上和俊先生，東京大学・日本電子産学連携室

その内部構造を明らかにするため Ar イオンビームを用いて斎藤光浩先生，東京大学総合研究機構

上記集積構造よりやや大きい生成物の断面を加工し，電子線同研究で観察・測定されたものです．

幾原雄一先生との共後方散乱回折法(EBSD)による結晶方位解析を行った所，合成時間 0.7 s では断面に複数の結晶方位ドメインが存在して文

献いたが，合成時間が 8.0 s になると断面の全領域が同じ結晶方位を共有していた．この結果は，合成時間が短い段階ではナノ粒子がドメインごとに方位を揃えて集積しているのに対し，合成時間が長くなると単結晶体のようにナノ粒子の方位が集積構造全体において揃ったことを示している(36)．この過程は数秒という時定数で生じており，流通式水熱合成装置
を用いることではじめて明らかにすることができたと考えている．今後，原子配列が揃う過程，つまり結晶化過程との類
似点・相違点を明らかにするとともに，他のコロイド結晶と速度過程の比較を進めて行きたい．

.

お わ

り

に

本稿では，金属酸化物ナノ粒子の水熱合成と，その表面への有機分子修飾に関して筆者らの研究を中心に紹介した．既に述べたように金属酸化物は多岐にわたる機能を持っており，そのナノ粒子を合成して様々なマトリックスと複合化することで，従来は存在しなかった材料を実現して一層広い応用を開拓できると考える．また，その実現のため有機分子修飾を開発し，形状・物性の制御など酸化物ナノ粒子の新しい物性を引き出しうることを明らかにした．そのような材料を制御性良く合成する材料合成プロセスの開発・解明を通じて，これまでに無かった材料合成への道を開くことができると考えている．
酸化セリウムナノ粒子の STEM 像，EELS スペクトルは，

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan( 1 ) C. N. R. Rao, G. U. Kullkarni, P. J. Thomas and P. P. Edwards:
Chem. Soc. Rev., 29(2000), 2735.
( 2 ) W. J. Stark, P. R. Stoessel, W. Wohlleben and A. Hafner:Chem. Soc. Rev., 44(2015), 57935805.
( 3 ) B. L. Cusing, V. L. Kolesnichenko and C. J. O'Connor: Chem.
Rev., 104(2004), 38933946.
( 4 ) R. Ferrando, J. Jellinek and R. L. Johnston: Chem. Rev., 108(2008), 845910.
( 5 ) A. Rabenau: Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 24(1985), 1026
1040.
( 6 ) 高見誠一，南 公隆，北條大介，有田稔彦，阿尻雅文 J.
Vac. Soc. Jpn., 52(2009), 550556.
( 7 ) T. Adschiri, Y.W. Lee, M. Goto and S. Takami: Green Chem.,
13(2011), 13801390.
( 8 ) G. Seong, S. Takami, T. Arita, K. Minami, D. Hojo, A. R.
Yavari and T Adschiri: J. Supercrit. Fluids, 60(2011), 113120.
( 9 ) Q. A. Pankhurst, J. Connolly, S. K. Jones and J. Dobson: J.
Phys. D: Appl. Phys., 36(2003), R167R181.
(10) A. Okada and A. Usuki: Macromol. Mater. Eng., 291(2006),
14491476.
( 11 ) 高見誠一，相田 努，佐藤 優，鈴木 明，成基 明，青木宣明，北條大介，阿尻雅文化学工学，80(2016), 164
167.
(12) S. Takami, T. Sato, T. Mousavand, S. Ohara, M. Umetsu and
T. Adschiri: Mater. Lett., 61(2007), 47694772.
(13) J. Zhang, S. Ohara, M. Umetsu, T. Naka, Y. Hatakeyama andT. Adschiri: Adv. Mater., 19(2007), 203206.
(14) M. Taguchi, N. Yamamoto, D. Hojo, S. Takami, T. Adschiri,
T. Funazukuri and T. Naka: RSC Adv., 4(2014), 49605
49613.
(15) X. Hao, C. Chen, M. Saito, D. Yin, K. Inoue, S. Takami, T. Adschiri and Y. Ikuhara: Small, 14(2018), 1801093.
(16) M. Z. Hossain, D. Hojo, A. Yoko, G. Seong, N. Aoki, T.
Tomoai, S. Takami and T. Adschiri: Colloids Surf. A, 583

(2019), 123876.
(17) T. Mousavand, S. Ohara, T. Naka, M. Umetsu, S. Takami and
T. Adschiri: J. Mater. Res., 25(2010), 219223.
(18) T. Togashi, T. Naka, S. Asahina, K. Sato, S. Takami and T.
Adschiri: Dalton Trans., 40(2011), 10731078.
(19) M. Taguchi, S. Takami, T. Adschiri, T. Nakane, K. Sato and
T. Naka: CrystEngComm, 14(2012), 21322138.
(20) A. Sahraneshin, S. Takami, D. Hojo, K. Minami, T. Arita andT. Adschiri: J. Supercrit. Fluids, 62(2012), 190196.
(21) A. Sahraneshin, S. Asahina, T. Togashi, S. Takami, D. Hojo,
T. Arita, K. Minami and T. Adschiri: Cryst. Growth Des., 12(2012), 5219
5226.
(22) J. Lu, K. Minami, S. Takami and T. Adschiri: Chem. Eng. Sci.,
85(2013) 5054.
(23) J. Lu, K. Minami, S. Takami, M. Shibata, Y. Kaneko and T.
Adschiri: ACS Appl. Mater. Interfaces, 4(2012), 351354.
(24) A. Sahraneshin, S. Takami, K. Minami, D. Hojo, T. Arita andT. Adschiri: Prog. Cryst. Growth Charact. Mater., 58(2012),
4350.
(25) V. Singh, S. Takami, N. Aoki, D. Hojo, T. Arita and T.
Adschiri: J. Nanopart. Res., 16(2014), 2378.
(26) J. Zhang, H. Kumagai, K. Yamamura, S. Ohara, S. Takami, A.
Morikawa. H. Shinjo, K. Kaneko, T. Adschiri and A. Suda:
Nano Lett., 11(2011), 361364.
(27) X. Hao, A. Yoko, C. Chen, K. Inoue, M. Saito, G. Seong, S.
Takami, T. Adschiri and Y. Ikuhara: Small, 14(2018),
1802915.
(28) T. Adschiri, S. Takami, M. Umetsu, S. Ohara and T. Tsukada:in Materials Chemistry in Supercritical Fluids, Research Signpost, (2005).
(29) S. Takami, K. Sugioka, T. Tsukada, T. Adschiri, K. Sugimoto,
N. Takenaka and Y. Saito: J. Supercrit. Fluids, 63(2012), 46
51.



(30) S. Takami, K. Sugioka, K. Ozawa, T. Tsukada, T. Adschiri, K.
Sugimoto, N. Takenaka and T. Saito: Phys. Procedia, 69(2015), 564
569.
(31) K. Sugioka, K. Ozawa, T. Tsukada, S. Takami, T. Adschiri, K.
Sugimoto, N. Takenaka and Y. Saito: AIChE J., 60(2014),
11681175.
(32) K. Sugioka, K. Ozawa, M. Kubo, T. Tsukada, S. Takami, T.
Adschiri, K. Sugimoto, N. Takenaka and Y. Saito: J. Supercrit.
Fluids, 109(2016), 4350.
(33) Y. Zhu, S. Takami, G. Seong, M. Dejhosseini, M.Z. Hossain, T.
Noguchi, D. Hojo, N. Aoki, T. Aida and T. Adschiri: Philos.
Trans. A, 373(2015), 2015001.
(34) S. Takami. S. Ohara, T. Adschiri, Y. Wakayama and T.
Chikyow: Dalton Trans., (2008), 54425446.
(35) S. Asahina, S. Takami, T. Otuka, T. Adschiri and O. Terasaki:
ChemCatChem, 3(2011), 10381044.
(36) A.A. Litwinowicz, S. Takami, S. Asahina, X. Hao, A. Yoko,
G. Seong, T. Tomai and T. Adschiri: CrystEngComm, 21(2019), 38363843.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

見誠一

1997年 東京大学大学院工学系研究科博士課程修了
博士(工学)
1997
1998年 マサチューセッツ工科大学博士研究員
1998
2002年 東北大学大学院工学研究科助手
2002
2017年 東北大学多元物質科学研究所助手，
助教授，准教授
この間， 2005 ～ 2007 年物質・材料研究機構 主幹研究員
2017年 4 月現職
専門分野化学工学・ナノ材料合成◎化学反応場の観察・制御に基づくナノ材料合成に従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

最近の研究

小角電子回折を用いた磁性体の磁場応答の観測中島宏

いて，加速電圧 200 kV，試料厚さ 50 nm の場合の偏向角は

.

は じ

め

に

4.5 × 10－5 rad である．そのため，このような小さな偏向角を有するスポットを観測するためには，長距離のカメラ長
磁性は結晶中の磁性元素(遷移金属元素，希土類元素等)の(試料面から検出器までの距離)を利用する小角電子回折が必電子スピンが誘発する量子現象であり，物性物理，固体物理要となる(6)(8) ．小角電子回折では，解析スポットから磁区学の分野において活発に研究されている．磁性体が社会に与構造に関する知見が得られるだけでなく，スポットを絞りでえる影響は大きく，古くはフェライト永久磁石によるインダ

選択することで，そのスポットを生じさせている領域を実空

クダンスやモーターへの利用を始めとして磁気記録媒体等に間で可視化できる利点がある(フーコー法)(9)．

用いられ，日常生活に不可欠な材料となっている．磁気的な筆者らのグループでは，小角電子回折を取得できる電子光

物性は，磁性体内部の磁区構造に影響を受けている場合が多学系を構築し，磁性体の観察に応用してきた(10)(13) ．本稿

い．それゆえ，磁性体内部の磁区構造やその外場による応答

では，小角電子回折とブラッグ反射の両方が取得できるようを解明することは，物性物理学の理解だけでなく応用の観点に構築した光学系とそれを用いた磁区構造及び磁区の磁場応からも重要である(1)．

答を観測した結果について紹介する(14)．

磁区構造を観察する手法としては，磁気光学効果(ファラデー効果，カー効果)を利用した光学顕微鏡や X 線磁気円二.

電 子 光 学 系

色性，スピン偏極走査電子顕微鏡，透過電子顕微鏡などがある．透過電子顕微鏡におけるローレンツ顕微鏡法は，他の手図は対物レンズをオフにした状態での( a )電子回折と法に比べて高い空間分解能を有しているだけでなく，温度・(b)暗視野法の光学系である．本光学系は，対物レンズをオ

磁場・応力などの環境を変化させて磁区構造を観察することフにした状態でコンデンサーレンズと対物ミニレンズによっが可能である．

て制限視野絞りにクロスオーバー(回折面)を形成している．

ローレンツ顕微鏡法における磁区構造観察手法(2)として，

小角電子回折では中間レンズ 1(上段)を強励磁にすることでフレネル法，フーコー法(3)，電子線ホログラフィー(4)，微分

数十～数百 m にカメラ長を設定している．一方，ブラッグ

位相コントラスト法(5) ，小角電子回折などが用いられてい反射を観測する場合は，中間レンズ 1 の電流値を下げてカる．フレネル法は，フォーカスをインフォーカスからずらす

メラ長を数十 cm に設定する．また，これにより中間レンズ

ことによって磁壁を可視化することができ，簡便であること

1 下の固定絞りにブラッグ反射が遮断されることを防いでいから透過電子顕微鏡観察においてよく利用されている．しかる．本光学系では中間レンズ 2(中段)と 3(下段)によりカメ

し，フレネル法では，像の明暗のコントラストの解釈が問題

ラ長の制御が可能であり，制限視野絞りでブラッグ反射(磁になる場合がある．そこで，磁区構造の解析では，フレネル気偏向)スポットを選択することで暗視野像(フーコー像)が像に加えて磁気偏向スポットや磁区に由来する回折スポット得られる．また，対物レンズを弱励磁することで試料に光軸を観測，解析することが重要である．一般的に磁場による電方向の磁場を印加することができる．

子線の偏向角は小さく，飽和磁束密度が 1.5 T の磁性体にお本光学系の一例を次に示す．図 1( c )は，上記の光学系を

九州大学大学院工学研究院学術研究員(〒8190395 福岡市西区元岡744)
Magnetic Domains and Their Magnetic－field Response Observed Using Smallangle Electron Diffraction Optics; Hiroshi Nakajima(Department of Applied Quantum Physics and Nuclear Engineering, Kyushu University, Fukuoka)
Keywords: magnetic materials, transmission electron microscopy, smallangle electron diffraction, phase transition, magnetic domains
2019年12月16日受理[doi:10.2320/materia.59.207]

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan図 2 M 型ヘキサフェライトの c 面における( a )暗視野像(挿図は拡大図)(b)電子回折図形．(b)における矢頭は暗視野像(a)に用いた反射スポット．(b)におけるカメラ長は 1 m．(b)における挿図は，透過波の小角電子回折(スケールバー 10 mrad ，
カメラ長 320 m)．矢印は周期スポットを示す．
図 1 対物レンズをオフにした状態での(a)電子回折と(b)暗視野法の光学系．( c )中間レンズに対するカメラ長． I1, I2, I3 は
中間レンズ 1(上段)，2(中段)，3(下段)の電流値．(オンライン
カラー)

晶の励起があっている領域が明るく，真空と結晶の励起が合っていない領域が暗く可視化されている．そして，結晶の歪とは関係なくストライプ磁壁が存在していることが観察され透過電子顕微鏡(JEM2010)で構築した時の，中間レンズ 2ている．通常の電子光学系では対物レンズを使用し対物絞りのレンズ電流(励磁電流)値 I2 に対するカメラ長の変化を示

で回折スポットを選択する必要があるため，磁区構造と結晶したグラフである．長距離のカメラ長(70 m～320 m)を用いドメインの相関像を取得することが出来ない．また，この領る場合は中間レンズ 1 の電流 I1 は強励磁(5.0 A)で使用され域から取得した小角電子回折図形には，磁区の周期(360 m)

る．一方，ブラッグ反射を観測する数十 cm のカメラ長ではに由来したスポットの周りに直線状のストリークが存在し，

I1 は長距離のカメラ長の場合よりも弱励磁( 2.3 A )で使用さ磁壁がブロッホ磁壁であることが確認できる．

れる．中間レンズ 2 の電流を上げた場合，クロスオーバー

本光学系を用いて，超格子反射の外部磁場応答を観測する

を制限視野絞り位置からずらさないために中間レンズ 3 の実験を行った．図は， Y 型へキサフェライト( Ba0.5Sr1.5

電流は増加させる．それと同時にカメラ長は 4.5 m から 0.8

Zn2Fe12O22)における 00L 反射の回折図形の磁場依存性であm まで制御することが可能である．

る．外部磁場を印加していない場合(0 mT)，図 3(b)のように( 0, 0, 3d )で表される不整合超格子反射 d ～ 0.23 が存在し.

磁区構造観察結果ている．本物質におけるこの超格子反射は，プロパー型のらせん構造(図 3(e))に由来する(15)．その状態から磁場を印加

上記の光学系を用いて M 型ヘキサフェライト( BaFe10.35

すると 110 mT では図 3 ( c )のように不非整合超格子反射とSc1.6Mg0.05O19)の観察を行った．図は c 面における(a)220

ともに(0, 0, 1.5 )で記述される整合反射が観測されている．

反射を用いた暗視野像と(b)電子回折図形である．暗視野像

さらに，磁場を増大させると 185 mT では( 0, 0, 1.5 )だけがでは磁区構造も同時に観察するためにデフォーカスを与えて観測され，磁場誘起相転移が起こっていることがわかる．ないる．このような像では，磁区構造と結晶ドメインに相関がお，(0, 0, 1.5)超格子反射は縦円錐型らせん磁性(図 3(e))である場合，その相関を観察することができる．(a)では，結あり，この相では強誘電性が生じることが報告されてい

新 進 気 鋭

図 3 ( a ) Y 型ヘキサフェライト( Ba0.5Sr1.5Zn2Fe12O22 )における 00L 反射の電子回折図形．下部は(b)0 mT, (c)110 mT, (d)185 mT における拡大図． 0 mT では青枠で囲った領域を拡大
し超格子反射強度を上げるためにコントラストを調整している．温度は 100 K ．青と赤の矢頭はそれぞれ不整合反射( 0, 0,3d )および整合反射( 0, 0, 1.5 )を示す．( e )波数( 0, 0, 3d )と( 0,0, 1.5)における磁気構造の模式図．L 及び S は大きさの異なる
2 つの磁気モーメントである．黒破線は結晶構造の単位胞，赤破線は磁気構造の単位胞．( f ) 100 K でのらせん波数の磁場依存性．昇磁過程で測定．(オンラインカラー)

図 4 Ni2MnGa における(a)フレネル像(アンダーフォーカス)(b)暗視野像と電子回折図形(スケールバー 10 mrad，カメラ長1 m)．矢頭は暗視野に用いた回折スポット．(c)フーコー像と小角電子偏向パターン(スケールバー 50 mrad ，カメラ長 100m )．フーコー像に用いた偏向スポットは右側の 2 つ矢頭で示されている．(オンラインカラー)に分裂した磁気偏向が観測された．つまり，この領域におい磁壁と180°磁壁を形成していることがわかる．また，て 90°
分裂の幅は，大よそ 3.5 × 10－5 rad であり，磁気偏向角 b ＝
elBt/h により試料内部の磁束密度 B は，0.72 T と見積もらる(16)．

れ る ． こ こ で ， e , l, h は そ れ ぞ れ 電 気 素 量 ， 電 子 線 の 波

図 3 ( f )は，様々な外部磁場下において測定されたらせん

長 ， プ ラ ン ク 定 数 で あ り ， 試 料 厚 さ t は 80 nm と 仮 定 し

波数の磁場依存性である．らせんの波数 d は0.23から磁場のた．図 4 ( c )挿図に示した右側 2 つのスポットを絞りで選択増大とともに0.25に変化している．波数が0.25になるとともしたフーコー像では，2 つの磁化方向を持つドメインが可視に0.5で表される(0, 0, 1.5)反射が出現している．不整合反射化された．暗視野像とフーコー像を比較すると 180 °
磁壁はと(0, 0, 1.5)反射が 80～ 120 mT の間で共存しているが，こ磁壁は異なるバリア
同一バリアント内に形成されるが，90°

れは本相転移が 1 次相転移であるためと考えられる．このント間で形成されている．このように本光学系では同一視野ようならせん磁性の波数の磁場依存性は先行研究(17)でも観で暗視野像と電子回折図形およびフーコー像と小角電子回折

測されており，本光学系を用いて外部磁場を制御して電子回図形が取得できる．そして対物レンズをオフにしたまま磁区

折を観測できていることがわかる．

構造を壊すことなく暗視野法が可能である．

本光学系によって，同一領域で暗視野像とフーコー像が取最後に，磁場中での小角電子回折の応用例として FeGe に得できることを示すために Ni2MnGa の磁区観察を行った

おけるスキルミオン(18)(19)の観察結果を示す．図(a)は 260(図)．フレネル像では明線と暗線が存在し磁壁が形成されK において磁場を印加した状態でスキルミオンを形成(20) さていることがわかる．図 4(b )の挿図に示すように，この領せたのち，温度を下げ 140 K で観察したスキルミオン格子域から取得した電子回折図形はブラッグ反射スポットが分裂のフレネル像である．スキルミオンが 6 mm2 以上に亘ってしている．分裂したスポットの 1 つを用いた暗視野像では存在しておりスキルミオンが長距離の秩序を有していること

図 4( b)のように帯状に明暗が存在している．これは強磁性がわかる．図 5(b )はこの領域から取得した小角電子回折図

マルテンサイト Ni2MnGa で見られる双晶ドメイン(バリア形である．磁気回折スポットの位置は 3.9 × 10－5 rad であント)であり，強弾性の起源であると考えられている． 100

り，(65 nm)－1 に相当する．この距離はスキルミオンの格子

m のカメラ長を用いて透過スポットを拡大したところ 4 つ

間隔 d＝ 3 ask/2～65 nm に対応しており，観測されている

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japanて様々な磁性体の磁区構造及び磁場応答の解明がなされていくと期待できる．
本稿で紹介した研究は，大阪府立大学森茂生教授，理化学研究所原田研博士と共同で遂行されました．ここに深く感謝の意を表します．本研究は，科学研究費補助金( 16H03833,
15K13306)の支援により実施されました．

文

図 5 140 K, 88 mT におけるスキルミオンの(a)フレネル像，(b)小角電子回折図形．カメラ長は 95 m.

スポットが周期的な磁気構造に由来していることが確認できる．ここで ask ～ 76 nm は 2 つのスキルミオン間の距離である．260 K では 1 次の回折スポットしか観測されていなかったのに対し(20)，図 5(b)では， 1 次反射だけでなく高次反射が観測されている．回折スポットの強度は，試料内部の磁化(磁気モーメント)の大きさに比例するため，この結果は低温でスキルミオンを構成している磁気モーメントが増大していることを示唆している．低温での磁気モーメントの増大は実際に電子線ホログラフィー実験でも確認されている(21)．

.

お わ

り

に

本稿では，小角電子回折とともにブラッグ反射が観測可能な電子光学系とそれを用いた磁区構造の観察，磁場応答の観献( 1 ) A. Tonomura: Electron Holography, Springer, (1999).
( 2 ) J. N. Chapman: J. Phys. D. Appl. Phys., 17(1984), 623647.
( 3 ) 原田 研顕微鏡，50(2015), 118125.
( 4 ) E. V äolkl, L. F. Allard and D. C. Joy: Introduction to Electron
Holography, Springer Science & Business Media, (2013).
( 5 ) 柴田直哉まてりあ，58(2019), 433439.
( 6 ) M. J. Goringe and J. P. Jakubovics: Philos. Mag., 15(1967),
393403.
( 7 ) R. H. Wade: Phys. Status Solidi, 19(1967), 847854.
( 8 ) Y. Togawa: Microscopy, 62(2013), S75S86.
( 9 ) Y. Taniguchi, H. Matsumoto and K. Harada: Appl. Phys. Lett.,
101(2012), 93101.
(10) H. Nakajima, A. Kotani, K. Harada, Y. Ishii and S. Mori:
Microscopy, 65(2016), 473478.
(11) A. Kotani, H. Nakajima, K. Harada, Y. Ishii and S. Mori: Phys.
Rev. B, 94(2016), 024407.
(12) H. Nakajima, A. Kotani, K. Harada and S. Mori: Jpn. J. Appl.
Phys., 58(2019), 55006.
( 13 ) 中 島 宏 ， 小 谷 厚 博 ， 原 田 研 ， 森 茂 生  顕 微 鏡 ， 52
(2017), 134138.
(14) H. Nakajima, A. Kotani, K. Harada and S. Mori: Microscopy,
67(2018), 207213.
(15) T. Kimura: Annu. Rev. Condens. Matter Phys., 3 (2012), 93110.
(16) T. Kimura, G. Lawes and A. P. Ramirez: Phys. Rev. Lett., 94(2005), 137201.
(17) T. Asaka, X. Z. Yu, Y. Hiraoka, K. Kimoto, T. Hirayama, T.
Kimura and Y. Matsui: Phys. Rev. B, 83(2011), 130401.
(18) X. Z. Yu, N. Kanazawa, Y. Onose, K. Kimoto, W. Z. Zhang, S.
Ishiwata, Y. Matsui and Y. Tokura: Nat. Mater., 10(2011),
106109.
(19) N. Nagaosa and Y. Tokura: Nat. Nanotechnol., 8(2013), 899
911.
(20) H. Nakajima, A. Kotani, M. Mochizuki, K. Harada and S.
Mori: Appl. Phys. Lett., 111(2017), 192401.
(21) K. Shibata, A. Kovacs, N. S. Kiselev, N. Kanazawa, R. E. DuninBorkowski and Y. Tokura: Phys. Rev. Lett., 118(2017),
87202.
(22) A. G. Fitzgerald: Phys. Status Solidi, 20(1973), 351357.
(23) R. W. Carpenter, J. Bentley and E. A. Kenik: J. Appl. Crystallogr., 11(1978), 564568.
(24) G. S. Y. Yeh and P. H. Geil: J. Mater. Sci., 2(1967), 457469.
(25) K. Harada, A. Kawaguchi, A. Kotani, Y. Fujibayashi, K.
Shimada and S. Mori: Appl. Phys. Express, 12(2019), 42003.

測結果について紹介した．本光学系による小角電子回折は，★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

装置の改良をする必要がなく，レンズ電流の設定をするだけ

2014年 3 月 大阪大学大学院基礎工学研究科博士前期課程修了
2017年 3 月 大阪府立大学大学院工学研究科博士後期課程修了
2017年 4 月 九州大学大学院工学研究院，学術研究員現職
専門分野物性物理学，透過電子顕微鏡◎透過電子顕微鏡を用いて物性現象を観察・解明する研究に従事．

で既存の透過電子顕微鏡において利用でき，従来の手法では難しかった逆空間での磁区構造の解析を可能にする．小角電子回折は，小角中性子( X 線)散乱と同様の解析を可能にすることが示されており，磁性体のみならず合金，ポリマーやナノ粒子の解析にも適用できる(22)(24) ．また最近では，本手法は入射電子線を周回照射して小角電子回折を行うホロコ

中島宏★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

ーンフーコー法へと発展している(25) ．今後，本手法を用い

新 進 気 鋭

図1

留学先の University of Virginia のキャンパス．

明しようと試みています．

.

は じ

め

に

私は，東北大学において材料科学を学び，現在は博士課程後期に在学し研究活動を行っております．同大学にて武藤泉教授，菅原優准教授，原信義理事・副学長のご指導の下，金属材料の腐食防食に関する研究に日々励んでおります．また，日本学術振興会と東北大学リーディング大学院マルチディメンジョン物質理工学リーダー養成プログラム(以下 MD
プログラム)の支援を受け，企業や海外でのインターンシッ
プなどの活動を行ってきました．本稿では，インターンシッ
プを含めたこれまでの研究活動や研究生活について述べたいと思います．

. 腐 食 の 研 究
私は負荷応力下でのオーステナイト系ステンレス鋼の腐食挙動の研究を行っております．
「腐食」という言葉を聞くと，古い建物の屋根や自転車に見られる「赤いさび」を想像される方が多いのではないかと思います．どちらかというと地味な印象もありますが，腐食というのは，見栄えが悪くなるだ
けでなく，材料の性能劣化や材料の強度低下，ひいては材料の破壊に繋がる可能性も含んでいる重要な研究領域です．またステンレス鋼は，その優れた耐食性から広く利用される重要な耐食材料ですが，塩化物イオンを含む環境では孔食やす
き間腐食，応力腐食割れといった局部腐食が発生する場合があります．中でも応力腐食割れは，材料に応力が負荷された状況で発生し，割れ状の形態をとるため，材料の破壊とも関連する重要な腐食現象です．応力腐食割れは材料，環境，応力の三因子がそろった特定の環境でのみ発生することが知られています．裏を返せば，これら三因子が絡み合った非常に複雑な現象であり，応力腐食割れの機構の全容解明に向け，
現在も世界的に研究がなされています．応力腐食割れの全容解明が困難な要因として，負荷応力下での材料の電気化学挙動が不明であることが挙げられます．応力腐食割れは塩化物
環境では孔食を起点として発生し，また孔食は硫化物系介在物を起点に発生することが知られております．そこで私達は，負荷応力下でオーステナイト系ステンレス鋼および硫化物介在物の電気化学測定を行い，鋼と介在物の溶解挙動に及ぼす応力の影響を調査することで，応力腐食割れの機構を解

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan

. MD プログラムでの活動
MD プログラムの支援を受け，企業・学内・海外でのイン
ターンシップを行いました．何れのインターンシップでも，接合や材料の組織制御を行うことで材料を作製し，その耐食性を調査する研究を行いました．自分の専門から半歩ずれた研究を行うことができ，見識を広げることができたと感じております．中でも海外インターンシップではアメリカに留学し，研鑽を積みました(図)．滞在先は，とても小さな田舎町でしたが，緑や花が多く，とてもきれいな町でした．研修先では自分の研究ではなく，大気腐食の研究に取り組みました．どちらの研究室も材料工学専攻なのですが，所属研究室
はどちらかというと材料側から腐食を研究し，インターン先では電気化学の立場から研究しているように感じました．同
じ腐食現象を違ったアプローチで研究するのは，とても新鮮で，大変良い勉強になりました．研修先の研究室は，アメリカ人だけでなく，様々な国から学生が集まっており，とても刺激的でした．また，日本の文化や福島第一原発事故のことをよく聞かれたのが印象的で，もっと日本のことを知っておかなければならないと反省しました．何れのインターンシッ
プでも自分の研究室を長期間離れ，自分を俯瞰的に見ることができ，多くのことを吸収できたのではないかと思います．

.

最

後

に

私は MD プ ログ ラム に在 籍し 博 士課 程に 進学 し たこ とで，自分自身を成長させることができたと感じております．
国際学会での口頭発表やアメリカへの留学，国内企業での長期インターンシップなど，修士で修了していたら体験できなかっただろう数多くの貴重な体験ができました．苦労や困難な壁に直面することも多々ありますが，先生方や家族，友人の支えもあり，元気に研究活動に勤しんでおります．大学での研究も残りわずかとなりましたが，少しでも自分自身を成長させられるように博士課程を修了する日まで努力したいと思います．最後になりますが，この度は「はばたく」への寄稿という大変貴重な機会を与えてくださり，誠にありがとうございます．編集委員の皆様に心より感謝申し上げます．
(2019年12月 5 日受理)[doi:10.2320/materia.59.211](連絡先〒9808579 仙台市青葉区荒巻字青葉 66
02)




企画にあたって

連載「“あのころ”のまてりあ」について
編集チーム

井田駿太郎1

齊藤信雄2

三井好古3

宮部さやか4

小柳禎彦5

佐々木秀顕6

近藤亮太7

竹田

修1

本企画では，過去に掲載された「まてりあ」の記事を再掲し，現在と比較しながら紹介致します．若い読者にとっては，古い記事，特に，何十年も前の記事を読む機会は，ほとんどないのではないでしょうか．しかし，先人の知恵や提言は現代でも通じるものが多く，これらを見つめ直すことは非常に価値があると考えます．温故知新という言葉がありますが，まさにこの言葉通りの企画です．本企画を通じ，会員の皆様の研究の一層の展開，本会と金属材料系分野のさらなる発展に繋がることを祈って，本企画をお届け致します．
1 巻～2巻(B5 判)

3 巻～5 巻32巻(A4 判に変更)

井田駿太郎

齊藤信雄

6 巻～9 巻33巻～38巻

三井好古

宮部さやか

10巻～31巻(毎年色を変更)

39巻～56巻

小柳禎彦

57巻～現在

佐々木秀顕

近藤亮太

竹田

修

本企画世話人1 東北大学大学院工学研究科2 長岡技術科学大学3 鹿児島大学大学院理工学研究科4 大阪大学大学院工学研究科
5 大同特殊鋼株式会社6 愛媛大学大学院理工学研究科7 関西大学科学生命工学部
2019年11月19日受理[doi:10.2320/materia.59.212]



企画にあたって

『日本金属学会会報発刊の辞』
巻頭

大日方 一司著

日本金属学会会報

第 1 巻(1962)第 1 号 2～3 頁
案内人

東北大学

竹田

修

日本金属学会会報は， 1962 年(昭和 37 年)に創刊されまし

一方で，内容がアカデミックになりすぎることを懸念されてた．今から 58 年前のことです．当時の編集委員会委員長はいます．個人的には，学問に寄りすぎて産業から離れすぎな竹内榮先生(東北大学)でした．創刊号には日本金属学会第いように，また，専門家ばかり想定して初学者や異分野の研

おおびなた

いちじ

13代会長 大日方 一司 先生(東北大学)が祝辞を寄稿されま究者への門戸を狭めないようにとのメッセージと解釈していした．企画「“あのころ”のまてりあ」第 1 回ではその記事ます．当該のバランスをとることは，今も昔も編集委員会に(次頁)をご紹介します．

とって悩ましい課題です．ただ，会報は会員全員で作り上げ

日本金属学会が発足したのは 1937 年(昭和 12 年)であり，
同 年 日 本 金 属 学 会 誌 が 創 刊さ れ ま し た ． 欧 文 誌 Transactions of the Japan Institute of Metals が創刊されたのは1960

年(昭和 35 年)で，会報が一番若い歴史を持つということにるものであり，頼りがいのある会員皆様のお力を借りながら，よりよい誌面を希求してゆきたいと思っています．
先見の明のある記事，ぜひご一読を．
(2019年11月 5 日受理)[doi:10.2320/materia.59.213]

なります．それまでは，日本金属学会誌に学術論文以外の会
員サービスの記事が掲載されていましたが，学会規模の拡大
と共に会員サービスの記事を会報へと発展的に集約し，刊行物の機能分化が進みました．会報の充実には編集委員会，事務局はじめ，多くの会員の負担・尽力が必要であり，そのことに対して大日方先生は労をねぎらっておられます．一方で，当時，学会会員が 9 千人に達して，各分野における一流の学者・技術者を抱えており，会報の権威発揮に強い確信を有していることが読み取れます．
記事では，会報の当初の編集計画が分かります．内容を抜粋すると，第 1 部 時評，随筆，随想，総説，論説第 2 部
解説，進歩総説，技術資料，技術解説等第 3 部 技術相談室，ニュース，メモ，新製品紹介等第 4 部 外国文献，論文概要，新刊紹介，特許第 5 部 編集後記，です．個人的に面白いと思うのは，第 3 部で「座談会」というジャンルがあることです．座談会については，今後，この企画で取り上げますのでご期待ください．
感心させられるのは，会報創刊の準備として，会報のあり方について会員にアンケートをとり，多くの意見を取り入れたという事実です．意見の詳細は記事を読んで頂きたいのですが，どの意見も真摯かつ建設的なもので，会報内容の学術的水準を高く保つことを求めています．大日方先生はそれを汲み取り，会報の充実に向けた強い決意を示されています．

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan■記念すべき第 1 巻第 1 号は， B5 版の大きさで始まり
ました．






“あのころ”のまてりあ日本金属学会会報第 1 巻(1962) 1 号再掲載

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan札幌市青少年科学館(札幌市)
文責青森県量子科学センター

徳永透子
図1

札幌市青少年科学館の外観．

今回は，北海道札幌市厚別区にある札幌市青少年科学館を紹介する(図)．本科学館は，宇宙から地球，北海道の成り立ちまで幅広く取り扱う「天文・地球科学コーナー」，雪の結晶についての「雪・氷コーナー」など多数の展示がある．
常設のプラネタリウムは世界最高水準の投影機「ケイロン」を用いており，北海道内で最大規模である．本記事では，材料分野関連の展示に加え，積雪寒冷地の科学館として特徴的で，かつ結晶科学的にも興味深い「雪・氷コーナー」に関する展示を中心にご紹介する．

g 科学館で見つけた金属材料“金属の重さ比べ”
材料分野関連の展示としては「金属の重さ比べ」がある．
鉛，アルミニウム，鉄の 3 種類の材料を持ち上げて，重さの違いを体験できる．フェライト磁石，アルニコ磁石，サマ図2

様々な磁石の展示(左からフェライト磁石，アルニコ磁石，サマリウムコバルト磁石，ネオジム
磁石)(企画展にて)．

リウムコバルト磁石，ネオジム磁石の展示では，4 種類の磁石に鉄製のチェーンを近づけることで，それぞれの磁力の違いを体感することができる(図)(取材当時の企画展にて)．
また，残留磁化が大きく，保持力が大きい MK 鋼を使用した永久磁石の展示もある．磁石の他には制振合金を使った銅鑼の展示がある．金属なのに叩いても大きな音が出ない，という性質を体感することができる．制振合金としてはマグ
ネシウムや高純度鉄などが知られている．これら制振合金は振動エネルギーをよく吸収することで，機械や構造材料の振動や騒音を防止することができる．詳しくは文献(1)を参照
されたい．さらに，銅と鉄をクーラーやヒーターに接触させて，温度を温度計で見ることができる展示もある．銅と鉄の熱伝導率の違いをはっきりと見ることができる．
「雪・氷コーナー」では世界的にも珍しい人工降雪装置が展示されている．これは，自然の状態を再現して雪を降らせる展示物であり，1 日に数回，雪を降らせる実演がある．ここで見られる雪は，冬に通常見られる白い塊状ではなく，キ

図3

人工雪成長装置の展示．

ラキラと細かく輝いており，非常に癒される展示である．雪の結晶の形は気温と水蒸気量で決定されるが，本コーナーの「スノーデザインラボ」では気温と水蒸気量を自由に変化さ作成した，雪の形と気象条件の関係を系統的に整理した「中せ，自分オリジナルの雪の結晶を仮想的に作成する体験がで

谷ダイアグラム」や博士が作製した人工雪成長装置(図)のきる．北海道では雪と氷に関する研究が盛んであり，本コー

展示は非常に興味深い．また，マイナス 10 °C に保たれた

ナーでは雪と氷に関する詳細な解説がなされている．特に，「低温展示室」には，氷の薄片(図)や南極の氷の展示があ

雪と氷の科学の世界で世界的な権威である中谷宇吉郎博士がる．「南極の氷河氷」や「単結晶の氷」など様々な氷の結晶



科学館めぐり今回は「雪・氷コーナー」の展示や材料関連分野の展示を主に紹介したが，生命・環境・電気・ロボットに関する展示なども多数ある．また，かつて実際に使用されていた札幌市の地下鉄車両や北海道警察のヘリコプターの実物展示など地域に根ざした展示も多く，北海道・札幌について幅広く学ぶことができる．札幌市青少年科学館は，会員の皆様に興味を持って楽しんでいただける展示内容がたくさんあるので，ぜ
ひ足を運んでいただきたい．

文
図4( 1 ) 日本金属学会編非鉄材料(2008)．

氷の薄片の展示．

献講座・現代の金属学

材料編 5，(2019年 8 月27日受理)[doi:10.2320/materia.59.216]

を見ることができる．展示室内では過冷却状態の霧を用いて
札幌市青少年科学館へのアクセス作成した樹氷を見ることもできる．

＊地下鉄東西線

また，本科学館の名誉館長である山崎直子宇宙飛行士のコ＊JR 千歳線

ーナーでは，山崎直子宇宙飛行士が実際に宇宙へ持って行っ新さっぽろ駅 1 番出口正面

新札幌駅からサンピアザ経由徒歩 5 分

たもの，身に着けていた被服等を見ることができる．また，(＊〒0040051 札幌市厚別区厚別中央 1 条 5220

ミュージアムショップでは実際に宇宙食を購入することも可

https://www.ssc.slp.or.jp/)

能である．

◇

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan

◇

◇




～第17回 World Materials Day Award† 部門賞～

動け

私のものづくり愛知教育大学中等教育教員養成課程技術専攻

4 年

神谷幸佑
図1
私たちが所属している愛知教育大学中等教育教員養成課程
技術専攻・北村研究室は，中学校技術科の教員を養成する技術専攻の中で主に機械工学に関する研究を行っています．現
在，研究室には大学院修士課程 2 年生 1 名，学部 4 年生 3名，学部 3 年生 3 名が所属しており，金属加工に関する教
材開発や教育法，金属物性の研究などを行っています．
形状記憶合金は，眼鏡のフレームやシャワーの温度調節な
ど，様々な用途で利用されている金属材料です．しかし，学校等で教えられることが少ないことから，その名称や特性はあまり認知されていません．そこで，私たちはこのような状況を改善すべく，形状記憶合金について知ってもらう活動として，今回第 2 部門賞を受賞した「動け 私のものづくり」を行いました．本実践は，愛知教育大学で行われた大学
祭の出展として行いました．対象者は，愛知教育大学大学祭に来場していただいた 4 歳から70代の数十名の方です．
来場者の方には，形状記憶合金を用いたおもちゃの「ものづくり」を体験していただくことで，形状記憶合金について体験的に知っていただきました．おもちゃについては， 3D
ペンと樹脂材料，形状記憶合金を材料に製作しました． 3D
ペンは，3D プリンタの樹脂(PLA(ポリ乳酸)樹脂や ABS 樹脂)のエクストルーダ(押出機)部分を独立させて，手で持てるようにした道具です．「3D ペン」の名称は，3D プリンタと同じ樹脂材料を用いて立体物を造形することから付けられています． 3D ペンは，樹脂を加熱しながらノズル(材料の射出口)から押し出し，ステージ上に材料を積み上げ凝固させることにより立体物を造形します．本実践では，オブジェ
クトの作製と，おもちゃに用いる部品を接着する目的で 3D
ペンを使用しました．
実践ではまず，3D ペンを用いて好きな形のオブジェクト
を，ラミネート板に印刷したシルエットを 3D ペンでなぞる
ことによって造形していただきました(図)．次に， 3D プ
リンタで事前に製作した土台と造形したオブジェクトを，直線記憶した形状記憶合金ワイヤ材(直径 0.3 mm ，長さ 40mm，動作開始温度60°
C)でつなぎ，固定します(図)．形状
記憶合金をドライヤーで加熱すると，図のように造形したオブジェクトが起き上がります．

3D ペンによるオブジェクト作製の様子．

図2

図3

本実践で製作したおもちゃ．

加熱により起き上がったおもちゃ．

おもちゃ製作した来場者からは，「不思議」「もう一度作ってみたい」などの感想があり，本実践を通して形状記憶合金
について一般の方々に広く知っていただくことができたと感じています．
今後とも，本研究室で同様の実践を継続して行い，形状記
憶合金について深く知ってもらう活動を続けていきたいと考えます．
(2020年 1 月10日受理)[doi:10.2320/materia.59.218](連絡先〒4488542 刈谷市井ヶ谷町広沢 1)† World Materials Day Award材料系国際学協会連携組織である IOMMMS では，材料系分野のプレゼンス向上のため「材料に関する知識とその重要性を社会や若者に啓発する活動」に貢献した学生を顕彰している．



スポットライト

本
会

告

会

記

事

2020年春期講演大会の開催中止について ……………………219
第84回定時社員総会開催案内 …………………………………220
第62回技術賞，第79回功績賞，第60回谷川・ハリス賞，
第27回増本量賞受賞候補者推薦依頼 …………………………220
第52回研究技能功労賞受賞候補者の推薦依頼 ………………222
2020年秋期講演大会の外国人特別講演・招待講演募集 ……222
欧文誌編集委員会からのお知らせ ……………………………222
第48回日本金属学会論文賞について …………………………222

掲示板 ……………………………223 新入会員 …………………………226
会誌・欧文誌 4 号目次 …………225 行事カレンダー …………………227
次号予告 …………………………226
投稿規程・出版案内・入会申込はホームページをご利用下さい．

会

事務局 渉 外 ・ 国 際 関 係secgnl＠jim.or.jp
会員サービス全般account＠jim.or.jp
会費・各種支払member＠jim.or.jp
刊 行 物 申 込 みordering＠jim.or.jp
セミナーシンポジウム参加申込みmeeting＠jim.or.jp
講 演 大 会annualm＠jim.or.jp
総 務 ・ 各 種 賞gaffair＠jim.or.jp
学術情報サービス全般secgnl＠jim.or.jp
調 査 ・ 研 究stevent＠jim.or.jp
まてりあ・広告materia＠jim.or.jp
会 誌 ・ 欧 文 誌editjt＠jim.or.jp
公益社団法人日本金属学会〒 仙台市青葉区一番町




 FAX 




TEL 
https://jim.or.jp/

告(ホームページもご参照下さい)年春期講演大会の開催中止について
2020年 2 月28日
公益社団法人日本金属学会会 長 乾 晴行
講演大会委員長 中野貴由

新型コロナウィルス(COVID19)感染の拡大を鑑みて，会員および関係各位の健康と安全を第一として，2020年春期講演大会(3 月17日～19日，東京工業大学大岡山キャンパス)の開催を中止いたしました．講演者及び参加予定者の皆様にはご不便，ご迷惑をお掛けいたしましたが，ご理解，ご了承の程よろしくお願い申し上げます．

1.

2020年春期講演大会および付随する全ての行事を取りやめました．

2.

講演大会の開催中止により口頭発表(ポスター発表を含む)および質疑応答は行われませんでしたが，講演概要(Web 公開)を 3 月 3 日付で発行したことにより公知となったことから，本講演大会での講演発表は成立いたしました．これにより，他の論文等での引用，研究業績などへの記載等は可能となっています．また，特許法第30条 1 項の発明の新規性の喪失の例外が適用されます．

3.

講演発表は成立したものとみなすとともに，事前参加申込者には講演概要のダウンロード用パスワードをメールにてお送りしましたので，参加費，登壇費の返金はいたしません．ただし，参加費と別にお支払いいた
だいた懇親会費は，懇親会が催行されないことから，返金いたします．

4.

講演申込者で参加費をお支払いいただいていない方は，参加費をお支払い下さい．

講演大会中止に伴う旅費，宿泊費のキャンセル料等の費用は一切負担いたしかねます．
お問合せについては，講演大会担当(annualm＠jim.or.jp)宛てにメールにてお知らせ下さい．電話での対応は致しかねますので何卒ご了承下さい．

5.

なお，今後の情報につきましては，適宜，本会ホームページ(https://jim.or.jp/)および講演大会ホームページ(https://confit.atlas.jp/guide/event/jim2020spring/top)ならびにメールまたは会報の会告にてご案内いたします．

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan第回定時社員総会開催案内
第84回定時社員総会を下記の通り開催いたします．
社員総会の構成員は定款上の社員である「代議員」となります．

2020年 4 月24日(金) 1300～1345
エッサム神田ホール 1 号館 4 階「大会議室401」(東京都千代田区神田鍛冶町 322)

日時
場所

報告事項

1.

2019年度事業報告及び事業報告の附属明細書の報告の件

協議事項
第 1 号議案
第 2 号議案

2019年度決算承認の件
2020年度代議員及び補欠代議員承認の件

第 3 号議案

2020年度理事及び補欠理事一括選任承認の件
2020年度理事及び補欠理事選任の件

第 4 号議案
第 5 号議案
第 6 号議案

2020年度監事選任の件
定款改訂の件

第 7 号議案

会員に関する規程改訂の件

問合先(公社)日本金属学会

 0222233685

Email: secgnl＠jim.or.jp

第回技術賞，第回功績賞，第回谷川・ハリス賞，
第回増本量賞 受賞候補者推薦依頼～Web フォームによる推薦になりました～
技術賞，功績賞，谷川・ハリス賞，増本量賞の各受賞候補者の推薦をお願いいたします．本会では多数の優秀な候補者を表彰し奨学に資したいという考えから，広く一般会員からの推薦(3 名連名の正員)を求めております．下記要領により積極的にご推薦下さい．
＊候補者本人による推薦書の提出は認めておりません．
推薦を求める賞(2021年 3 月に授賞予定)
技
術
賞(第
回)
功
績

賞(第回)

谷川・ハリス賞(第回)

推薦締切

年月日(月)各賞共通 

候 補 者

各賞共通

個人を対象とします．

推薦資格

各賞共通

本会代議員 1 名または，正員 3 名による推薦

推薦方法

Web フォームより推薦内容を入力下さい．
〒980
8544 仙台市青葉区一番町11432

問 合 先(公社)日本金属学会
 0222233685■第回技術賞
主

旨

本

量

賞(第
回)

各種賞係

FAX 0222236312 Email: award＠jim.or.jp
%

推薦要領

.

論文リストおよび特許リスト

金属およびその関連材料に関する工業技術の進歩発展に

 論文リスト特に主要な論文を「原著論文」◯「解説論文」「国

貢献した者に授賞するものです．受賞対象者は所属およ際会議論文」に分別し，論文題目，発表誌名，巻号頁，共著

び年齢に制限が設けられております．

者を入力する．

日時点で歳以上かつ勤務先が民間
候補者の対象 年の月

 特許リスト特に主要な取得済特許の番号，題目，発明者，◯企業の研究者・技術者．
推薦資格

本会代議員 1 名または，正員 3 名による推薦

推薦方法

下記 URL の推薦フォームにより入力して下さい．

登録日を入力する．
審査基準

この賞の審査基準は，下記の通り



工業技術の改良進歩などに大きな業績を残したか

工業技術の改良進歩などに大きく貢献する特許を取得したか

推薦者資格を選択する．



有用な技術を実用化したか入力項目は，全て必須．



その技術の社会への影響度は大きいか最終学歴卒業年次および学校名(学部名)を入力，また，大

その技術は社会に広まっているか.

推薦フォーム学院修了者は修了年次と大学名も併せて入力する．
本会活動への貢献本会の委員会，シンポジウム企画，セミ
.



増

ナー企画，論文投稿等の活動実績を300字以内で入力する．
業績の大要と推薦理由1,000字以内にまとめ，入力する．

登録完了

推薦者のメールアドレス宛に登録完了通知を送信します．

推薦締切 年月日(月)推薦 URLhttps://gijutsushou.jim.or.jp/entry

本 会 記 事■第回功績賞
主

旨




推薦要領

構造材料分野またはその他高温プロセスにおける金属およびその関連分野の学術または工業技術の進歩発

金属学に関する工業的あるいは基礎的研究達に寄与する有益な論文を発表したものまたは有益な特候補者の対象 年の月日時点で歳以上の研究者．

許を取得したもので，しかも将来を約束されるような新推薦資格

進気鋭の研究者・技術者に授賞するものです．「学術」

推薦方法部門の受賞対象者には年齢制限が，「技術」部門の受賞

.

｢学術」部門受賞年度の年の月日時点で

入力項目は，全て必須．

歳以下の研究者．

最終学歴卒業年次および学校名(学部名)を入力，また，大「技術」部門企業の研究者または技術者
対象部門

学術部門，技術部門の 2 部門

推薦資格

本会代議員 1 名または，正員 3 名による推薦

推薦フォーム推薦者資格を選択する．

対象者には所属の制限が設けられております．
候補者の対象本会代議員 1 名または，正員 3 名による推薦

学院修了者は修了年次と大学名も併せて入力する．
本会活動への貢献本会の委員会，シンポジウム企画，セミ

推薦方法

.

ナー企画，論文投稿等の活動実績を300字以内で入力する．
業績の大要と推薦理由1,000字以内にまとめ，入力する．

.

.

論文リストページのヘッダに候補者名および勤務先名を明推薦フォーム推薦者資格を選択する．

記し，特に主要な論文を「原著論文」「解説論文」「国際会議入力項目は，全て必須．

論文」に分別し，計20編以内を選び，論文題目，発表誌名，巻号頁，共著者を入力する．

応募部門2 部門から該当する部門を選択する．
最終学歴卒業年次および学校名(学部名)を入力，また，大審査基準

学院修了者は修了年次と大学名も併せて入力する．



関して格段の業績をあげたか

本会活動への貢献本会の委員会，シンポジウム企画，セミ
ナー企画，論文投稿等の活動実績を300字以内で入力する．
.

業績の大要と推薦理由1,000字以内にまとめ，入力する．

.

論文リストおよび特許リスト

この賞の審査基準は，下記の通り

構造材料分野で金属および関連材料の学術および工業技術に

高温に関連する製錬・精錬，熱処理，耐熱材料，高温物性，
高温における金属学等における金属および関連材料の学術および工業技術に関して格段の業績をあげたか

 論文リストページのヘッダに候補者名および勤務先名を明◯

当該分野で学術または技術の進歩発展に貢献したか記し，特に主要な論文を「原著論文」「解説論文」「国際会議

当該分野で学術上の意義が大きい論文を発表したか

論文」に分別し，計15編以内を選び，論文題目，発表誌名，巻号頁，共著者を入力する．



当該分野で効果が大きい重要な発明をしたか

金属学会の活動に貢献しているか 特許リストページのヘッダに候補者名および勤務先名を明◯

登録完了

推薦者のメールアドレス宛に登録完了通知を送信します．

記し，特に主要な取得済特許の番号，題目，発明者，登録日推薦締切 年月日(月)を入力する．

推薦 URLhttps://tanikawaharris.jim.or.jp/entry※技術部門は，論文リストおよび特許リスト計 15 編以内を入力す■第回増本量賞る．
審査基準

この賞の審査基準は，下記の通り

主旨

貴重な研究業績を挙げ，同分野に関する学理または技術

学術部門



創造性・独創性に富み，卓越した研究業績を上げているかの進歩発展に貢献することが大であると認められた者に




学術の進歩につながる学術上特に優れた成果(論文等)を上授賞するものです．受賞対象者には年齢制限が設けられげたかております．



工業技術の発展につながる有益な発明をしたか

候補者の対象 年の月日時点で歳以上の研究者．



将来更なる研究の発展が見込まれ，世界をリードする研究

推薦資格者に成長すると期待されるか

推薦方法

金属学会の活動に貢献しているか




.

技術部門

本会代議員 1 名または，正員 3 名による推薦

推薦フォーム推薦者資格を選択する．



新規性・進歩性の高い卓越した業績を上げているか入力項目は，全て必須．



工業技術の発展につながる特に優れた製品や製造方法等を

最終学歴卒業年次および学校名(学部名)を入力，また，大開発したか

学院修了者は修了年次と大学名も併せて入力する．



工業技術の発展につながる有益な発明をしたか

将来更なる発展が見込まれ，世界をリードする技術者に成本会活動への貢献本会の委員会，シンポジウム企画，セミ

長すると期待されるか.

ナー企画，論文投稿等の活動実績を300字以内で入力する．
業績の大要と推薦理由1,000字以内にまとめ，入力する．

金属学会の活動に貢献しているか.

論文リストページのヘッダに候補者名および勤務先名を明

登録完了

推薦者のメールアドレス宛に登録完了通知を送信します．

記し，特に主要な論文を「原著論文」「解説論文」「国際会議
論文」に分別し，計20編以内を選び，論文題目，発表誌名，巻号頁，共著者を入力する．

推薦締切 年月日(月)推薦 URLhttps://kouseki.jim.or.jp/entry

審査基準■第回谷川・ハリス賞
主推薦要領

機能材料分野で卓越した新素材の創出または発見により

旨

推薦要領

この賞の審査基準は，下記の通り



機能材料分野で卓越した新素材の発明・発見をしたか

次の各号に該当する優れた研究業績で構造材料分野また

当該分野で学理または技術の進歩発展に貢献したかは高温プロセスに関連する金属および関連材料分野の学

当該分野で学術上の意味が大きい論文を発表したか

術または工業技術の発展に貢献することが大であると認

当該分野で効果が大きい重要な発明をしたかめられた者に授賞するものです．受賞対象者には年齢制

金属学会の活動に貢献しているか限が設けられております．

登録完了

推薦者のメールアドレス宛に登録完了通知を送信します．



鉄鋼，非鉄等金属の製錬・精錬

推薦締切 年月日(月)

金属材料の熱処理に関連する研究

推薦 URL

金属および非金属の耐熱材料に関する研究

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan

https://masumoto.jim.or.jp/entry




第
回研究技能功労賞※受賞候補者の推薦依頼※「研究技術功労賞」は「研究技能功労賞」に名称変更となります．

特集企画の投稿募集
日(月)推薦締切日 年月
主旨

多年にわたり卓越した技術により金属の試験および研究上欠くべからざる装置の製作，試料調整，測定および分析などを通じて他の方々の研究成果に大いに貢献し，しかも研究論文などに協力者として名前も出ないいわゆる「かげの功労者」に対して授賞するものです．受賞対象者には年齢制限が設けられております．

候補者の対象通算30年以上実務に従事した方．
年の月
日時点で
歳以上の方．
研究遂行上「かげの功労者」として多年にわたり功績著しい方．
「かげの功労者」とは，金属の試験および研究上欠くべからざる装置の製作，試料の調整，測定および分析などを通じて研究
者の研究成果に大いに貢献した方．
企業体において経営者およびそれに準じない人．
管理職(民間企業および行政職の公務員では「課長」以上)でない人が望ましいが，管理職の場合には事情説明書を添付する．
推薦資格

本会代議員または支部長）
提出書類(様式は下記 URL にてダウンロードして下さい．
 推薦書候補者の要件を確認の上，ご推薦願います．
◯
 推薦理由ならびに実務における功労◯

A4 版 1 頁(1,000字程度)にまとめ，別紙として下さい．
送付方法
｢研究技能功労賞候補者推薦」と明記の上，下記宛てに Word添付書類で送信下さい．

■SIP Materials Integration Project(SIP マテリアルズイン
テグレーションプロジェクト)
第 1 期 SIP に おける「革新的 構造材料」に引き続 き，第 2 期

SIP「統合型材料開発システムによるマテリアル革命」において，
マテリアルズインテグレーションの開発が進められています．本特集企画では，これまでの成果やこれからの展開についての Over-view に加え， SIP 発のマテリアルズインテグレーションに関する成果についての一般論文も募集いたします．皆様のご投稿をお待ちしております．
上記テーマに関する特集を， Materials Transactions 61 巻 11 号
( 2020 年 11 月発行)に予定しております．多数ご投稿下さいますよ
うお願いいたします．
掲載予定号 第61巻第11号(2020年)
原稿締切日 年月日(金)投稿に際しては，日本金属学会欧文誌投稿の手引・執筆要領(本会 Web ページ)に従うこと．
通常の投稿論文と同様の審査過程を経て，編集委員会で採否を決定する．
著者は，投稿・掲載費用をご負担願います．
問合せ先〒9808544 仙台市青葉区一番町 114
32(公社)日本金属学会 欧文誌編集委員会

FAX 0222236312%

登録完了

推薦者のメールアドレス宛に登録完了通知を送信します．

 022
2233685

問 合 先(公社)日本金属学会

Email: editjt＠jim.or.jp

各種賞係

https://jim.or.jp/

 0222233685
推薦書 URL

Email: award＠jim.or.jp
https://data.jim.or.jp/kenkyuginou/

第回日本金属学会論文賞について
年秋期講演大会の外国人特別講演・招待講演募集
特別講演

Materials Transactions JIM, Vol.40, No.12(1999), pp.13821389に掲載された下記の論文(1)は，適正な審査を経て第48回日本金属学会論文賞(物性部門)を受賞しましたが，論文中に誤りがあったこ

講演者著名な外国人研究者とする．

とに加えて著者から撤回の申し出があったため 2019 年 3 月 25 日付

講演時間30分(討論10分)

けで撤回されました．これにより論文賞の対象となる論文が存在し採択件数3～4 件なくなったため，著者から論文賞返納の申し出があり，その申し出

滞在費補助10,000円×5 日(上限日数)を受理して，受賞の記録を削除しました．

その他大会参加費免除，懇親会招待( 1 ) Mechanical Properties of Bulk Amorphous Zr
AlCuNiAg

招待講演
講演者有益な講演が期待され，講演大会期間中に国内に滞在し，滞在補助費が不要の外国人研究者とする．

Alloys Containing Nanoscale Quasicrystalline Particles;
Akihisa Inoue, Tao Zhang, Min Wei Chen and Toshio Sakurai

講演時間15分(討論 5 分)
採択件数5 件程度
滞在費補助なし
その他大会参加費免除
推薦用紙
所定様式(ホームページからダウンロード下さい)により，下記メールアドレス宛に「外国人特別講演推薦」と明記しお送り下さい．
送信後 2～3 日過ぎても受理メールの無い場合はお問合せ下さい．

◇

◇

◇

日(金)
推薦書提出期日 年月
照会・推薦書提出先(公社)日本金属学会

国際学術交流委員会宛

 0222233685
詳

細Email: stevent＠jim.or.jp
まてりあ59号 3 号(168頁)
ホームページ講演大会→2020年秋期講演大会のご案内

本 会 記 事◇愛媛大学大学院理工学研究科〈公募類記事〉
無料掲載募集人員，締切日，問合先のみ掲載．
有料掲載1/4頁(700～800文字)程度．
「まてりあ」とホームページに掲載15,000円＋税ホームページのみ掲載
10,000円＋税〈その他の記事〉 原則として有料掲載．
原稿締切・掲載号毎月 1 日締切で翌月号 1 回掲載
原稿提出方法電子メールと FAX 両方(受け取りメールの確認をして下さい)原稿送信先%FAX 0222236312 Email : materia＠jim.or.jp

助教

公募◇

募集人員

助教名(テニュア教員育成制度適用)

専門分野

http://ts.adm.ehimeu.ac.jp/
物理化学を基礎とする金属製錬プロセス・資源リサイク
ル及び無機材料(ガラス，セラミックス)の開発に関する
研究

担当科目

物理や数学の演習科目および講義科目，物理学実験やPBL などの実験実習科目
 博士あるいは Ph.D. の学位を有する方または取得見応募資格 
込みの方公 機能材料工学に関する優れた研究業績を有する方募 工学科材料デザイン工学コースおよび物質生命工学専◇東北大学金属材料研究所

助教

攻・機能材料工学コースの教育および管理運営に熱意

公募◇

がある方
着任時期

公募人員

所

属

専門分野

助教名

雇用条件

(東北大学は，男女共同参画を推進しています．子育て

提出書類

 研究業績

URL をご覧下さい．
URL: http://www.bureau.tohoku.ac.jp/danjyo/)

 教育業績


材料照射工学研究部門

 今後の活動の抱負

照射損傷の基礎学理や広い意味での原子力関連材料等の これまでに獲得した研究助成一覧


研究を，ミクロ・ナノ構造や照射欠陥の先端的解析手法

 主要な研究業績の別刷(5 編以内)


(例えば，電子顕微鏡， 3 次元アトムプローブ，陽電子

 応募者について所見を求め得る方 3 名以内の氏名・ その他の業績


役職・連絡先方．研究は主として金属材料研究所附属量子エネルギー＊公募の詳細については，必ず以下のホームページを参照すること

材料科学国際研究センター(大洗)にて行う．これまでの専門分野は問わない．

https://www.eng.ehimeu.ac.jp/kougaku/about/kyoinkoubo/
応募期限 年月日(金)必着

博士の学位を有する方，あるいは着任予定時期までに博面接審査

士の学位を取得見込みの方
任

期

 履歴書


支援の詳細等，男女共同参画の取り組みについては下記

消滅法等)に特徴を持って，意欲的に取り組んで頂ける

公募資格

2020年10月 1 日
給与は，年俸制を適用する．

一次審査(書類選考)の合格者に対して 2020 年 7 月頃に実施予定．なお，面接審査に伴う旅費の支給はありま

任期 7 年(審査により再任 1 回 3 年可)

せん．

公募締切

令和年月日(金)必着

着任時期決定後，できるだけ早い時期

提出書類

 履歴書(写真貼付)◯

愛媛大学大学院理工学研究科物質生命工学専攻

 研究業績リスト(原著論文，国際会議の発表・プロシ◯

機能材料工学コース

書類送付および問合せ先〒790
8577 松山市文京町 3 番

ーディング，著書・解説，特許，招待講演，競争的

教授

資金獲得状況，論文引用度データ等)，論文データベ

Email: takebe.hiromichi.mk＠ehimeu.ac.jp
 0899279712

ース個人 ID(例えば ResearchID)があればリストの初めに記載．
 主要論文別刷 5 編(コピー可)◯武部博倫※封筒に「教員応募書類在中」と朱書の上，簡易書留にて送付して下さい．

 これまでの研究・研究支援の概要(1,500字程度)◯

 ～
 は，郵送とは別に電子ファイル(Word)を上記メールアド※ 着任後の抱負(1,500字程度)◯
 推薦書または照会可能者 2 名の氏名と連絡先◯

材料デザイン工学コースホームページ

書類送付先

レスへ提出．

〒311
1313 茨城県東茨城郡大洗町成田21452
東北大学金属材料研究所附属量子エネルギー材料科学

https://www.mat.ehimeu.ac.jp/

国際研究センター
教授

永井康介※応募書類の封筒表面には「材料照射工学研究部門

助教

応募書類」と朱書きし，書留にてお送り下さい．
※応募書類の返却はいたしませんのでご了承下さい．
※履歴書は本応募の用途に限り使用し，個人情報は正当な理由な
く第三者へ開示することは一切ありません．
問合せ先

教授

永井康介

 0292673181

FAX 0292674947%

掲示板は，ホームページにも掲載しております．ご利用下さい．

https://jim.or.jp/掲示板

Email: nagai＠imr.tohoku.ac.jp

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan




お知らせ

助

◇第
回本多記念賞，第回本多フロンティア賞
及び第回本多記念研究奨励賞受賞者◇
公益財団法人◇
年度 技術研究助成 募集要項◇
公益財団法人 JFE21 世紀財団

本多記念会
.

本多記念会は，令和 2 年 1 月 31 日開催の第 175 回理事会においする基礎/応用研究賞，第 41 回本多記念研究奨励賞の受賞者を決定しましたので，お計測・制御・分析・計算科学・数値解析等で鉄鋼を対象と知らせいたします．

する関連技術や生産技術の研究を含む．

分より，東京・神なお，贈呈式は，令和年月日(木)時
学士会館で行う予定です．

.

第回本多記念賞(本賞

地球環境・地球温暖化防止技術研究地球環境保全と地球温暖化防止を目的とした技術開発を対象とするエンジニアリン
グ(工学)に関係する基礎，応用技術の研究

金メダル，副賞 万円)

受賞対象研究ナノ構造制御による先進金属材料の開発

氏

名

Ph.D.

現

職

(国研)物質・材料研究機構フェロー

ほう の

かずひろ

宝野

和博

＊研究分野の範囲は，財団 HP 掲載の募集要項別紙「研究分野分類表」をご覧下さい．

.
.

第回本多フロンティア賞(褒賞金

各
万円)

受賞対象研究

磁気対称性に基づく非相反物質機能の開拓

氏

名

博士(理学)

現職

東京大学大学院新領域創成科学研究科教授

受賞対象研究

あり ま

たかひさ

有馬

孝尚

だ

ひろゆき

戸田

裕之

氏

名

博士(工学)

現職

九州大学大学院工学研究院教授

.

第回本多記念研究奨励賞(褒賞金.

者以外の共同研究者は 3 名以内で，大学院生および外国の大学，

博士(工学)

現職

東北大学大学院工学研究科准教授

受賞対象研究日本の他の大学や公的研究機関に所属する研究者も可とする．

2017～ 2019年度の本研究助成を代表研究者として受領した者は，代表研究者としての応募はできない．
.

IoT 社会を支える微小温度差発電技術の研究
たかぎわ

よし き

高際

良樹

氏

名

博士(科学)

現職(国研)物質・材料研究機構主任研究員

応募資格者

であって国籍は問わない．なおグループでの研究の場合，代表研究

各
万円)

名

恭介

2023年 1 月報告書提出)

日本の国公私立大学または公的研究機関に勤務(常勤)する研究者

氏

きょうすけ

研究期間

告書提出)．但し， 1 年間を上限として延期・延長は可(その場合.

生体に適した金属材料の微細組織および表面の創製
うえ だ

鉄鋼技術研究概ね10～12件
地球環境・地球温暖化防止技術研究 概ね10～12件

原則 1 年間(2021年 1 月研究開始・同年12月終了・2022年 1 月報

受賞対象研究上田

助成件数と助成金額

件数 22件(原則)(200万円/件)

シンクロトロン放射光 CT を利用した 3D /4D 材料科学の創成と助成対象となる研究
鉄鋼技術研究鉄鋼材料，製造プロセス，鉄鋼副産物を対象とて，令和 2 年度の第 61 回本多記念賞，第 17 回本多フロンティア

田成

申請の手続き本財団ホームページ( HP )の申請様式に記入し， HP 内の申請画面から財団に送信する．
財団 HPhttp://www.jfe21st
cf.or.jp/
日(金)受付開始4 月20日(月) 締切月

受賞対象研究オーステナイト逆変態を活用した鉄鋼材料の強靭化に関す
る研究

氏

名

博士(工学)

現職

東京工業大学物質理工学院准教授

7 月～ 9 月に財団審査委員会で審査・選考を行い， 9 月末に応募者に結果を通知する．同時に財団 HP 等で，助成研究者と研究テー

受賞対象研究金属製錬における分散相および融体界面の動力学モデルに関する研究マを公表する．

氏

名

博士(工学)

現職

東北大学多元物質科学研究所助教

なか だ

のぶ お

中田

伸生

なつ い

しゅん ご

夏井

俊悟

受賞対象研究界面磁性の電気的制御に関する研究

氏

名

博士(工学)

現職

東京大学物性研究所准教授

わ

しん じ

三輪

み

真嗣

.

＊詳細は財団 HPhttp://www.jfe21st
cf.or.jp/をご覧下さい．
＊お問合せ先(財団事務局) 03
35974652

Email: zai21c＠jfe21stcf.or.jp◇



審査・選考と助成研究(者)の公表◇◇

本 会 記 事Doping of Interstitials (H, He, C, N) in CrCoFeNi
High Entropy Alloy: A DFT Study

日 本 金 属 学 会 誌 掲 載 論 文

Jingming Shi, Yu Lei, Naoyuki Hashimoto andShigehito Isobe

Vol. 84, No. 4（2020）―論―Regular Article―

文―

Materials Physics

1723 K における Al2O3CaOSiO2 系スラグに懸垂した白金とパラジウムの回収能に及ぼす銅系抽出剤の形
村田 敬 山口勉功
態の影響
研

孝橋照生

高口雅成

新たな In Situ 圧子圧入法としての改良型顕微イン
デンテーション法の開発と応用
峯田才寛

三浦誠司

岡

和彦

宮島達也

―技 術 論 文―
多分割反射電子検出器を搭載した走査電子顕微鏡による結晶粒形状の評価
大塚岳志

大竹祐香

原

昌也

太田康則

宮澤

聡

Materials Transactions 掲載論文
Vol. 61, No. 4（2020）―Special Issue on Materials Science on
High-Entropy Alloys―
Haruyuki Inui
PREFACE
Microstructure and Mechanical Behavior of Ti
25Nb
25Zr Alloy Prepared from Pre-Alloyed andHydride-Mixed Elemental Powders
Bhupendra Sharma, Sanjay Kumar Vajpai, Mie Kawabata,
Takayoshi Nakano and Kei Ameyama

Development of Co
Cr
Mo
Fe
Mn
W and Co
Cr
Mo
Fe
Mn
W
Ag High-Entropy Alloys Based onCoCr
Mo Alloys
Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai and Takayoshi Nakano

Effect of Elemental Combination on Microstructure and Mechanical Properties of Quaternary
Refractory Medium Entropy Alloys
Qian He, Shuhei Yoshida, Hideyuki Yasuda
and Nobuhiro Tsuji

Effect of Cobalt-Content on Mechanical Properties of Non-Equiatomic Co
Cr
Ni Medium Entropy
Shuhei Yoshida, Takuto Ikeuchi, Yu Bai andAlloysNobuhiro Tsuji

Characterization of Growing Dendrites in
CrMnFeCoNi High-Entropy Alloy by TimeResolved and In-Situ Tomography
Keita Nakano, Taka Narumi, Kohei Morishita
and Hideyuki Yasuda

An Atomistic Modeling Study of the Relationshipbetween Critical Resolved Shear Stress and Atomic Structure Distortion in FCC High Entropy Alloys Relationship in Random Solid Solution andChemical-Short-Range-Order Alloys 
Md. Lokman Ali, Shuhei Shinzato, Vei Wang, Zeqi Shen,
Jun-ping Du and Shigenobu Ogata

Thermal Vacancies in High-Entropy Alloys
Taichi Abe

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan

D. K. Li and Q. A. Zhang
Microstructure of Materials

電子らせん波とその制御について原田

Hydrogenation Character and Crystal Structuresof Hydrides in RMgNi4 (R＝Nd, Gd, Er)

Microstructure and Thermal Conductivity of Carbon Nanotube Block-Reinforced Aluminum Matrix
Fei Gao, Yongbum Choi, Kazuhiro Matsugi
Composite
and Gen Sasaki

High Temperature Deformation and Microstructure Evolution of Ni
Co Base Superalloy TMW4M3
Takaaki Hara, Toshiki Ishida and Katsunari Oikawa

Online Roll Force Model for Non-Oriented Electrical Steel Considering Temperature-Transformation-Roll Force Coupling EffectChao Liu, Anrui He, Zhenli Mi, Wenquan Sun andYong Song

High-Temperature Plastic-Deformation Behavior(Y/Zn) Supersaturated Solid-Solution Alof Mg
loys and the Resulting Dislocation Structures
Kaichi Saito, Yoshihiko Uchiyama, Katsuhiko Sato,
Mitsuhiko Kimura, Hiromi Ishida and Kenji Hiraga

Preparation of High-Coercivity Magnetic Powder
via Heat Treatment of a Rapidly Quenched Amorphous Starting Compound with a ThMn12 StrucTomoko Kuno, Takahide Yamamoto,ture
Kimiko Urushibata, Kurima Kobayashi and
Satoshi Sugimoto

Effect of Co and P on the Discontinuous Precipitation Behavior in High Concentration Corson Alloy
Hiroyasu Horie, Kazuki Kammuri, Yuki Imozuka,
Yumemaru Tsuji and Chihiro Watanabe

Changes in States of Carbon and Mechanical
Properties with Aging at 50°
C after Quenching in
Kohsaku Ushioda, Ken Takata,
Low Carbon Steel
Jun Takahashi, Keisuke Kinoshita and Hideaki Sawada
Mechanics of Materials

Work-Hardening Mechanism in High-Nitrogen
Takuro Masumura,
Austenitic Stainless Steel
Yuki Seto, Toshihiro Tsuchiyama and Ken KimuraComparative Three-Point Bending Flexural Testof Dental Ceramics Using Standard and Self-Adjustable Specimen Support Fixtures
Thepparat Khemaleelakul, Pavisuth Kanjantra,
Siripong Sirimongkolwattana, Weeranuch Thong-ngarm,
Teerapong Mamanee and Narin Sirikulrat

Composition-Processing-Property
Correlation
Mining of Nb
Ti Microalloyed Steel Based on InSiwei Wu, Jian Yang and Zhenyu Liu
dustrial Data
Nonlinear Multiple Regression Model and Optimization of Process Parameters for Weld Bonding of
Jinquan Yi, Kai Zeng,
DP780 High Strength Steel
Xiaocong He, Baoying Xing and Yuyang FengInfluence of Strain Rate on Mechanical Behaviours of Gradient-Structured Copper
Jinxu Zhang, Yang Cao, Hongliang Gao, Xu Yang, Baipo
Shu, Yuntian Zhu, Bhupendra Sharma, Kei Ameyama and
Xinkun Zhu

The Influence of Carbon Nanotubes on the ProperKai-kai Xu, Liang Zhang, Lei Sun,ties of Sn Solder
Nan Jiang, Meng Zhao and Ming-yue Xiong

Microstructure and Mechanical Property Improvement of Laser Additive Manufacturing Ti
6Al
4V
via the Niobium Addition
Chenyang Wang, Chun Shang, Guojian Xu, Zhicheng Jing,
Jin Liu and Yunhai Su
Materials Processing

Molding and Mold Properties of Spherical Artificial Sand Coated with Inorganic Binder
Yasuhiro Nagai, Yuuki Hatori and Toshimitsu Okane

Additive Manufacturing Technology by Furan
Sand Mold Using Sintered Artificial Sand Coatedwith Solid Catalyst
Yasuhiro Nagai, Kosuke Takeshita and Toshimitsu Okane

Possibility of As-Cast Applications on b-Type
Titanium Alloys Proposed in the Newly Expanded
Area of Bot-Mdt Diagram
Xi-Long Ma, Kazuhiro Matsugi, Zhe-Feng Xu,
Yong-Bum Choi, Ryohei Matsuzaki, Zi-Feng Lin,
Xin-Gang Liu and Hao Huang

Molecular Dynamics Simulation of Nucleationfrom Undercooled Melt of Nickel
Aluminum Alloyand Discussion on Polymorphism in Nucleation
Shunsuke Orihara, Yasushi Shibuta and Tetsuo Mohri

Engineering Materials and Their Applications

Effects of Size of the Largest Crack and Size
Difference among Cracks on Critical Current ofSuperconducting Tape with Multiple Cracks in Superconducting Layer
Shojiro Ochiai and Hiroshi Okuda

Design of Zirconium Quaternary System Alloys
and Their Properties
Maki Ashida, Yusuke Tsutsumi, Kou Homma, Peng Chen,
Masayuki Shimojo and Takao Hanawa

Magnetic Properties of Nd
Fe
B Sintered Magnets Produced by Reduction-Grain Boundary
Diffusion Process with Heavy Rare-Earths ComMasaru Uenohara,pounds and Ca Metal Vapor
Zheng Hanlin, Hiroaki Nishio and Ken-ichi Machida

Temperature- and Catalyst-Dependent Transformation from Reaction Rate-Limited to Diffusion
Rate-Limited Hydrogenation of Mg with Nb2O5
Yoshihiro Shimizu, Moeno Otowaki,
Catalyst
Takahito Imai, Kenshiro Shirai and Manshi Ohyanagi―Technical Article―
Effect of the Pulse Duty Cycle on the Microstructure and Properties of a Jet Electrodeposited
Nanocrystalline Copper Coating
Hui Fan, Yangpei Zhao, Jie Jiang, Shankui Wang, Wei Shanand Zhijing Li―Express Rapid Publication―
Fabrication and Enhanced Vickers Hardness ofElectrodeposited Co
Cu Alloy Film with HighComposition Gradient
Hiroyuki Hagiwara, Yoshihisa Kaneko and Makoto Uchida
Erratum
Announcement

Development of a New Titanium Powder Sintering
Process with Deoxidation Reaction Using Yttrium
Metal
Akihiro Iizuka, Takanari Ouchi and Toru H. Okabe

まてりあ

第
巻号

［紹
介］ 2020年春受賞者紹介［学会賞受賞記念講演］
希土類鉄(RFe)磁石は世界を支える ……佐川眞人

予告［本多記念講演］ 医療と金属材料 …………………………塙
―他―

隆夫～編集の都合により変更になる場合がございます～(2020年 1 月21日～2020年 2 月20日)

正員

石 田 幸 平 株式会社野村鍍金
胡 木 政 登 田中貴金属工業株式会社
遠 田 義 晴 弘前大学
Chiu WanTing 東京工業大学
クケ谷将太 住重フォージング株式会社
学

生

大野晃嗣
鈴木絢子

柴山卓眞
高岡
慧
元裕貴
西山昭雄
日比野真也

株式会社高純度化学研究所

沼田尚也
藤野竣也

弘前大学

古河テクノリサーチ株式会社
ダイハツ工業株式会社
株式会社野村鍍金

平光規行
真崎邦崇
水谷行隆
渡辺祐里

株式会社槌屋松田瑠香

東北大学株式会社 IHI
日立金属株式会社
株式会社アライドマテリアル

川崎重工業株式会社

員
弘前大学
島根大学

富山大学

外国学生会員QIngzhong Zhao

YAO Hongwei

京都大学

North China University of Science and Technology



本 会 記 事

行
開催日

事

カ

名称・開催地・掲載号


年月


第回定時社員総会(東京)(本号頁)年月
新時代 Active Materials 自己治癒するセラミッ
19～20
クス・金属―その特性と応用(神奈川)

レ

ン

主催
日本金属学会ダー 太字本会主催(ホームページ掲載)
問合先

TEL 0222233685
secgnl＠jim.or.jp

神奈川県立産業技 TEL 044
8192033
術総合研究所
ed＠newkast.or.jp
https://www.kanagawairi.jp/learn/
researcher/edu_r02/ed02_seminar_2/
日本希土類学会
TEL 0668797352
kidorui＠chem.eng.osakau.ac.jp
http://www.kidorui.org/

19～20

第36回希土類討論会(札幌)16～11.7(全 7 回)セラミックス大学2020(CEPRO2020)(東工大他)

21「介護・福祉工学の最前線―人の動作を知り，助ける」(東大生産技研)

日本セラミックス TEL 033362
5231
協会
cersjkyouiku＠cersj.org
http://www.ceramic.or.jp/
精密工学会他
TEL 0352265191
https://www2.jspe.or.jp/

22～24

軽金属学会第138回春期大会(香川大)

軽金属学会

25～27

トライボロジー会議202025～27

日本顕微鏡学会第76回学術講演会(大阪)27～29

ナノ学会第18回大会(横浜国大)

日 本 ト ラ イ ボ ロ TEL 033434
1926
ジー学会
jast＠tribology.jp
http://www.tribology.jp
日本顕微鏡学会
TEL 0364575156
jsmpost＠microscopy.or.jp
http://conference.wdcjp.com/microscopy/
conf2020/index.html
ナノ学会
nano18＠mtgofficepolaris.com
http:/mtgofficepolaris.com/nano18/

29

第 5 回マルチスケール材料力学シンポジウム(電
気通信大)

春

東京(東京)


年月
日本海水学会 70 周年記念「日本海水学会第 71 年
4会シンポジウム」(東京)

10～12

第25回計算工学講演会(北九州)11～12

第13回核融合エネルギー連合講演会(八戸)

12～14
18～19

2020年度塑性加工春季講演会(名工大)第 25 回動力・エネルギー技術シンポジウム(北大)28～7.329～7.3

http://www.jilm.or.jp/

http://www.jsms.jp/

発表
1.24
定員
120名
定員
60名
参加
4.16

講演
2.3

TEL 0465472439
office＠swsj.org
日本計算工学会
TEL 0338688957
office＠jsces.org
https://www.jsces.org/koenkai/25/
プラズマ・核融合 TEL 017571
6690
学会，日本原子力 http://rengo13.roku.qst.go.jp
学会

日本海水学会日本塑性加工学会 https://www.jstp.or.jp
TEL 0353603505
https://www.jsme.or.jp/
炭素材料国際会議(CARBON2020)(京都)
炭素材料学会，日 TEL 036824
9376
本学術会議
CARBON2020＠bunken.co.jp
http://www.tanso.org/carbon2020/
PTM2020(8th International Conference on Solid 中国金属学会
ptm2020＠csm.org.cn
http://www.ptm2020.com
Solid transformations in Inorganic Materials)(中
国西安)


年月
第57回アイソトープ・放射線研究発表会(東大)
7～9

16～17

日本材料学会締切

第54回 X 線材料強度に関するシンポジウム(東北
大)


年月
日本セラミックス協会第 33 回秋季シンポジウム
2～4
(北大)

日本機械学会

日本アイソトープ TEL 035395
8081 gakujutsu＠jrias.or.jp
協会
http://www.jrias.or.jp/
日本材料学会TEL 0787953212
nishida＠kobekosen.ac.jp
http://www.jsms.jp/

講演
3.27

日本セラミックス TEL 033662
5232
協会
fall33＠cersj.org
http://www.ceramic.or.jp/igsyuki/33/
日本工学教育協会 TEL 035442
1021
北海道工学教育協 kawakami＠jsee.or.jp
会
https://www.jsee.or.jp/

9 ～11

2020年度工学教育研究講演会(北大)16

The 15th International Symposium on Advanced
Science and Technology in Experimental
Mechanics (Slovenia)

日本実験力学会

TEL 0253689310
officejsem＠clg.niigatau.ac.jp
https://www.jsem.si/15thISEM2020
Ljubljana/


～


日本金属学会秋期講演大会(富山大学五福キャン
パス)(富山)日本金属学会TEL 0222233685 FAX 0222236312
annualm＠jim.or.jp年月
14～16
VACUUM2020真空展(東京)19～22

日本真空工業会他 TEL 033459
1228
autumnfair＠media.nikkan.co.jp
The 8th conference of Crystal Growth and Crystal アジア結晶成長お TEL 0668798730
Technology (CGCT8)第 8 回アジア結晶成長・結 よび結晶技術学会 yamanoik＠ile.osakau.ac.jp
晶技術国際会議(宮崎)他
https://www.opt.miyazakiuac.jp/hikari/

ま て り あ 第59巻 第 4 号(2020)
Materia Japan




開催日

名称・開催地・掲載号

主催

27～30

第 1 回地球環境のための炭素の究極利用技術に関するシンポジウム(奈良)問合先

TEL 0752232311
http://web.apollon.nta.co.jp/CUUTE1/cuute1＠nta.co.jp

日本鉄鋼協会年月
15～19
The 9th International Symposium on Surface 日本表面真空学会
Science (ISSS9)(高松)
年月
7 ～11Materials Research Meeting 2020 (MRM2020) 日本 MRS
(横浜)

8 ～29

Mate2020 第 26 回『エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術」シンポジウム(横浜)締切

isss9＠jvssjp
https://www.jvss.jp/isss9/

参加
9.22

TEL 0362649071
info_mrm2019＠jmru.org
https://mrm2020.jmru.org
スマートプロセス TEL 066878
5628 mate＠spsmste.jp
学会他
http://spsmste.jp/mate2020/src/


年月
5～8
The 7th International Conference on the Charac- 粉体工学会
terization and Control of Interfaces for High Quality Advanced Materials (ICCCI2022)(富士吉田)

http://ceramics.ynu.ac.jp/iccci2022/index.
html
iccci2022＠ynu.ac.jp

事務局より

2020年度の会費お払込みのお忘れはありませんか．新年度が始まっておりますので今一度ご確認をお願いいたします．
住所変更等のお手続きは、ホームページ入会・会員 → 会員マイページをご利用下さい．
2021年春賞の受賞候補者推薦募集を行っております(本号会告220頁)．沢山のご推薦をお待ちしております．

2019, 2020年度会報編集委員会
委員
長
副 委 員 長
委
員

大塚
誠
竹田
修
池尾直子
大野直子
近藤亮太
杉浦夏子
佃
諭志
徳永透子
長谷川 誠
宮崎秀俊
山中謙太

石本卓也
小幡亜希子
齊藤信雄
芹澤
愛
堤
祐介
轟
直人
春本高志
宮澤知孝
山本剛久

ま て り あ 第巻 第号（） 発行日
発行所



井田駿太郎
木口賢紀
齊藤敬高
島克利
圓谷貴夫
永井
崇
藤枝
俊
宮部さやか
横山賢一

2020年 4 月 1 日

公益社団法人日本金属学会〒9808544 仙台市青葉区一番町一丁目1432
TEL 0222233685 FAX 0222236312

発
印
発(五十音順，敬称略）

上田恭介
北村一浩
佐々木秀顕
高山直樹
寺西
亮
長岡
亨
細川裕之
盛田元彰
吉矢真人

梅津理恵
小畠淳平
佐藤紘一
田中秀明
寺本武司
中村篤智
本間智之
森戸春彦
吉年規治

大石
郁
小柳禎彦
佐藤豊人
趙
研
土井康太郎
野山義裕
三井好古
諸岡
聡
李
海文

定価(本体,円＋税)送料円
行
刷
売

人
所
所

山村英明
小宮山印刷工業株式会社
丸善雄松堂株式会社〒1600002 東京都新宿区四谷坂町 1010

本 会 記 事

日本金属学会会報「まてりあ」への投稿について
会報「まてりあ」をより多くの皆様にご活用していただけるよう投稿記事を歓迎いたします．
投稿規程，執筆要領および下記要領によりご投稿下さい．
～会報編集委員会～


種別(規定掲載頁)(規定字数内).

入門講座(4 頁)(9,340字)
金属のみならずセラミックス，高分子を含めた材料一般に関.

産官学交差点(1 頁)(2,200字)
材料に関係した産官学の情報交流の場を設ける．

.

材料発ベンチャー(2 頁)(4,150字)
材料関連ベンチャー企業の経験者に経験談等を記事にしてもして境界領域の材料や物づくりの実際などの講義を通して広く会員に情報を提供する．
.

講義ノート(6 頁)(14,500字)

らう．
.

材料に関係する基礎学問分野についてわかりやすく講義して金属学会新技術・新製品技術開発賞を獲得したグループに開

もらう．
.

プロムナード(4 頁)(9,340字)発にあたっての苦労，裏話を紹介してもらう．
.

談 話 室(1 頁)(2,200字)
気軽な意見の発表，学会に対する質疑応答，情報交換等．

.

はばたく(1 頁)(2,200字)
大学院生など新鋭の方々が，著者自身の研究への取り組み方

金属・材料に関する話題にかぎらず，社会，経済，歴史などを含む多くの分野からの「比較的短くて分かりやすく」「会員が教養として知って置くべき事柄」「提言」「トピックス的ななどについて述べる．

話題」など．
.

.

紹介(1 頁)(2,200字)
組織変更・改革，産業界の動向その他．

うに解説したもので，さらに勉強しようとする人のために参.

学会・研究会だより(1 頁)(2,200字)考となる文献も示しておく．

.

最近の研究(8 頁)(19,700字).

研究室紹介(1～2 頁)(2,200～4,700字)委員会だより最近の重要な研究のうち，比較的せまい範囲のテーマを取り.

スポットライト




投稿の方法

解

説(7 頁)(17,100字)

新しい特定の問題を取り上げて，専門外の会員にも分かるよ.

新技術・新製品裏話(2 頁)(4,150字)上げて，国内外の最近の研究成果を紹介する．各分野の現状，現在の問題点などを取り上げて，総括的に分かり易く記述したもので，その分野の研究を進める上で参考となる内容とする．
.

300 字)をフォーマット用紙に記述して会報編集委員会までご送信下さい．審議の上，受付の可否を決定します．

件，装置の説明，あるいは技術的データの収集等により参考種別の～については，執筆要領に定める方法で作成し，制限集録(9 頁)(22,300字)

文献を主眼として問題点を論じ，批判するもので今後の方針を示唆することをねらいとする．文献のみを集録し解説を行うものも含む．
.

頁以内にまとめた原稿とその論文または記事のねらい(200 字～

技術資料(8 頁)(19,700字)
直接実務に利用できるもので，実際に行う場合に必要な条資料として役立つもの．

.

種別の～については，執筆要領に定める方法で作成し，制限

実学講座(4 頁)(9,340字)
特許取得，ベンチャー企業の設立，研究開発マネジメント，

頁以内にまとめた原稿をお送り下さい．但し，原稿の採否や掲載
号は会報編集委員会にご一任下さい．



投稿の要件

和文であり論文又は記事として未投稿，未掲載でかつオリジナリ
ティがあること，規定頁を超えないこと，金属とその関連材料の学術および科学技術の発展に寄与するものであること等，ホームページに掲載している会報投稿規程を参照して下さい．

教育法，学習法などについて記事にする．
.
.

材料科学のパイオニアたち(5 頁)(11,900字)

材料科学に携わった先人たちの偉業を紹介する．

会報に投稿された論文および記事の著作財産権は，この法人の著

新進気鋭(4 頁)(9,340字)“はばたく”は大学院修士課程修了者以上を対象とし，ここでは30歳前後の若手研究者を対象として研究・仕事の紹介と将来展望について紹介してもらう．執筆は単独名とする．

.
.

材料教育(4 頁)(9,340字)
材料教育に関する話題．
トピックス(制限頁2 頁)(4,150字)
最近の情報を手短に紹介するもので，話題は限定しない．

.

物性・技術データ最前線(4 頁)(9,340字)
形式は問わず，情報量は少なくとも，多く読者が必要するタ
イムリーな最新の物性，技術データを紹介する．

.

材料ニュース(2 頁)(4,150字)

著作権の帰属作権規程により，この法人に帰属します．


その他留意事項

原稿は，専門外の読者にも分かるようにご執筆下さい．
原稿は，会報編集委員会にて審査いたします．その結果，場合によっては掲載をお断りする場合があります．また，掲載号等についても，本編集委員会が決定いたします．
図表の引用に関しては，著作権者への転載許可手続きを著者ご自身で行ってください．
詳細は会報投稿規程をご覧下さい．


会報投稿規程と執筆要領

ホームページ まてりあ → まてりあへの投稿をご覧下さい．

新聞で発表された材料関連ニュースを新聞内容よりは詳しく.

できるだけ迅速に記事にする．



プロジェクト研究報告(有料)(原則35頁)〒980
8544 仙台市青葉区一番町 11432

原稿送付・問合せ先

特定研究 A ， B ，未来開拓，戦略基礎などの公的資金補助によるプロジェクト研究成果を有料掲載する．

公益社団法人日本金属学会

会報編集委員会

 0222233685 %FAX 0222236312 Email: materia＠jim.or.jpã2

2020年 4 月 1 日発行「まてりあ」