の径は約 15 cm ，高さは約 30 cm の小さなもので， Lincoln
研究所では机の上に設置されていました．これを創られた
T.B. Reed 博士(私の Ph.D. 論文の審査員の一人)のセンスの良さに驚きました．大きな単結晶を用いて数か月間， X

材料研究を始めて50年

線散漫散乱を根気よく測定して，多量の原子空孔がある
VOx の局所原子配列を調べました．学位を取得後，引き続名古屋大学名誉教授

森永正彦

き ポ ス ド ク と し て 大 学 に 残 り ， Argonne 国 立 研 究 所 の J.
Faber Jr. 博士と安定化ジルコニアの局所構造の研究をしました．今から考えますと，金属から酸化物の研究への転進
1969 年に大学を卒業してから，本年( 2019 年)で丁度 50年は，私の材料分野の間口を広げたような気がします．になります．昭和，平成，そして令和に至る半世紀もの間，Cohen 先生ご自身も，若い頃にフランスの A. Guinier 先材料の研究に携わってきました．昨年の 11 月に，一冊の本生のところへ留学されていました． Cohen 先生から学んだ“A Quantum Approach to Alloy Design”(合金設計の量子論ことは，プロフェッショナルな研究の仕方です．それは，そからのアプローチ)を Elsevier から出版し，永年の合金設計の時にできることは徹底的に研究し尽くし，他の研究者の介の研究をまとめました．この機会に，研究を通して体験した

入，批判を許さないという厳しい姿勢です．私もこの姿勢をこと，考えたことなどを振り返ってみようと思います．

貫こうと努力していますが，まだまだ不十分です．
Cohen 先生は，1999年に本学会の名誉員になられました．

また，ノースウエスタン大学の他学科に，マイクロメカニ

X 線による材料の局所構造の研究

1.

私は，京都大学工学部冶金学教室の村上陽太郎先生の研究

クスの村外志夫先生がおられました．先生が夜遅くまで大室で材料研究を始めました．修士論文のタイトルは，「X 線学の研究室で仕事をされていたことを覚えています．学問に小角散乱による Al 6.8 at  Zn 合金の G.P. ゾーンの研究」

対する厳しい姿勢を強く感じました．日本に帰国後一度，村でした．アルミニウム合金の初期析出過程が，核生成・成長

先生に夏の 1 カ月間雇っていただきましたが，これもたいによるのかスピノーダル分解によるのかを調べました．

へん貴重な経験でした．理論の先生の研究姿勢をぼんやりとし か し な が ら ， 米 国 の ノ ー ス ウ エ ス タ ン 大 学 の J.B.

ですが，知ることができました．最近，海外へ留学する日本

Cohen 先生が発表された論文“ Al 5 at  Ag 合金の G.P. ゾの学生・研究者数が減っていると聞いています．これはたいーンの構造”(Acta Metall., 19(1971), 507519)の中の X 線

へん残念なことです．できるだけ若いときに，レベルの高い散漫散乱の解析法がよく分かりませんでした．幸運にも，周海外の大学や研究所で勉強することをお勧めいたします．日りの先生方のお勧めとご支援を頂き，博士課程の途中から，本では決してできない貴重な体験を通して，ものの見方や考米国のノースウエスタン大学に留学しました．研究室の先輩え方が変わる可能性があります．の村上正紀先生(京都大学名誉教授)が， UCLA に留学され1979 年春に，米国から日本に帰り，新設間もない豊橋技ていましたので，それが刺激になりました．当時は，まだ為術科学大学に奉職しました． Cohen 先生は，私のために，替レートが 1 ドル＝360円の時代でした．司馬遼太郎氏の小「シンクロトロン放射光によるニオブ炭化物(NbCx )の散漫散説「坂の上の雲」に描かれているような大昔ではありません乱の測定」に関する日米共同研究を立ち上げてくれました．

が，私なりに青雲の志をもって留学しました．

これは強度の強いシンクロトロン放射光を用いて，弱い散漫

ノースウエスタン大学は，シカゴの北のミシガン湖畔のエ散乱を測定した最初の研究です．米国のコーネル大学の高エバンストンにあります．世界で初めて材料科学科( Depart-ネルギー放射光施設( Cornellment of Materials Science)が創設された大学です．Cohen 研Source, CHESS)や，共同利用が始まったばかりの筑波のシ究室には，コンピュータで制御された GE 社の X 線回折装

ンクロトロン放射光施設(Photon Factory)で実験を行いまし

置が幾台も並んでいて，良い装置で良い実験をする研究環境た．

High

EnergySynchrotronが整っていました．Ph.D. 論文のテーマは，“Atomic Arrangements in Ordered and Disordered VOx”(VOx の規則相と2.

分子軌道法による合金設計の研究

不規則相の原子配列)です．NaCl 型構造をもつバナジウム酸

しかし，基礎的な X 線研究だけではなく，実際に役に立化物 VOx 単結晶(0.89≦ x≦ 1.28)を，マサチューセッツ工科

つ合金の研究をしてはとの周りからの要請があり，いろいろ大学(M.I.T.)の Lincoln 研究所のトリ・アーク炉を使って作悩んだ末，「分子軌道法による合金設計」の研究に足を踏み製しました．余談になりますが，このとき M.I.T. の食堂で入れました． 1982 年頃のことで，当時，私は 35 歳前後でしニクソン大統領のウォーターゲート事件による辞任演説を聴た．若い研究者は研究に悩み，それに打ち勝っていかねばないたことを覚えています．

らないと思います．

上記のトリ・アーク炉にはアーク棒が 3 本あり，溶解中今では言い古されて陳腐な感じがする「合金設計」も，当の試料温度を均一に保つ工夫がされています．チョクラルス

時は実に新鮮な響きがありました．ただし，誰も合金設計がキー法を用いて， VOx の単結晶を作りました．この炉本体できるとは考えていませんでした．このとき合金設計の分野



先達からのお便り

へ私を導いて下されたのは，故湯川夏夫先生でした．

化合物の化学結合の成り立ちも，原子化エネルギーを使え

X 線は物質中の電子を見ていますので，既に，DVXa 分ば，エネルギー・スケールで相互に比較することができます．

子軌道法を使ってジルコニア( ZrO2 )の電子構造を計算してそうこうするうちに 2010 年春になり，名古屋大学を定年いましたので，このような看板を挙げたわけです．当時，兵退職しました．それぞれ 15 年半いました豊橋技術科学大学

庫教育大学におられた足立裕彦先生(京都大学名誉教授)が，と名古屋大学の研究室から多くの優れた卒業生が育ち，大この計算方法を開発されていましたので，スムーズにこの計学，高専，企業で活躍していることは私の誇りです．この年算分野に入っていけました．実は，足立先生もノースウェス

齢になって， Cohen 先生が，「研究成果はもちろん大事であタン大学に来ておられましたので，個人的に良く知っていまるが，人を育てたことがもっと重要である」と言っておられした．ジルコニアの計算を通して，その明快さに驚きまし

たことを思い出します．

た．たとえ不案内な領域でも入ってみるものです．当時，ほぼ毎土曜日に，豊橋から岡崎にある分子科学研究所の大型計3.

原子空孔と合金元素の近傍の局所格子歪の研究算機センターへ出かけ，計算を行いました．この計算を通し定年後しばらくして，(公益財団法人)豊田理化学研究所でて，物理・化学分野の多くの研究者の方々と交流ができ，も研究を続ける機会を得ました．現在の研究テーマは，「金属のの見方や考え方が少しは広がりました．科学の分野でも，中の原子空孔および合金元素近傍の局所格子歪と合金物性」

やはり人的ネットワークは大切だと思います．人との繋がりです．合金元素と母金属原子の間の原子サイズが違うと，合を大切にしてください．

金元素近傍の母格子に局所歪が導入されることは昔から良く合金設計の話に戻りますが，金属の古い歴史にもかかわら知られていますが，どの程度の大きさの局所格子歪が導入さず，合金効果を表すパラメータがなかったので計算から初めれるかほとんど分かっていません．空孔の周りの局所格子歪て求めました．合金設計のための最初の計算は，ニッケルクについても，これまで定量的な研究がありません．そこで，ラスター中に合金元素を入れたもので，合金元素の個性を表擬ポテンシャル法を用いて，いろいろな金属中の合金元素やす 2 つの合金パラメータを分子軌道計算から求めました．

原子空孔の周りの局所格子歪を計算しています．例えば，原実際の格子定数を持つニッケルクラスーの中に合金元素を入子空孔の計算から，bcc 金属の局所格子歪エネルギーの大きれて，現実に近い化学環境のもとで計算しました．現実に近さは，最稠密構造の fcc 金属や hcp 金属に比べて約 1 桁も大いクラスターモデルを使って計算していますので，合金効果きく，とりわけ， bcc Fe や bcc Ti のようなマルテンサイトを的確に表す合金パラメータが導出できるわけです．新しい変態を起こす bcc 金属で大きいことが分かっています．こ合 金パラ メータ を使っ て， 1984 年に， NewPHACOMPの格子歪エネルギーは決して小さな値ではなく，熱エネルギ(Phase Computation相計算)を提唱しました．その後，いー kB T ( kB はボルツマン定数， T は絶対温度)に匹敵する大ろいろな合金へ計算を拡張し，理論的な合金の設計と開発にきさです．従って，温度によって変わる多くの合金物性取り組みました．

(例強度，相安定性)に影響を与えます．この局所格子歪の1994 年秋に名古屋大学に移り，水素貯蔵材料の研究を開始しました．水素貯蔵材料には金属系，無機錯体系，有機系問題は，これまでほとんど研究されていない未知の分野です
ので，現在，興味を持って研究を続けています．の多様な物質が候補材料としてありますが，これらを同じ土材料研究を始めてから 50 年が瞬く間に過ぎましたが，ま俵の上で扱える新しい材料設計法を模索していました．そしだまだ重要な研究テーマが残っているようです．新しい研究て，早稲田大学の中井浩巳先生が開発されたエネルギー密度を展開するうえで最も大事な資質は，研究者の「個性」だと，

解 析 法 ( Energy Density Analysis ) が あ る こ と を 知 り ま し

私は常々思っています．学生諸君，若い研究者の皆様，どうた．最近の材料科学の分野では，物質の全エネルギー計算はか独自の個性を磨いてください．ノーベル賞クラスの研究テごく普通のことのように行われていますが，私はエネルギーーマも，石ころのようにあちらこちらに転がっているように密度解析法を使って，全エネルギーを構成原子に振り分けも思います．たとえ未知の分野の研究テーマであっても，果て，構成原子の原子化エネルギーを求めました．この原子化

敢にそれを拾い上げて，新しい研究に挑戦されることを願っ

エネルギーは，固体の中の構成原子を気体のようなバラバラています．

な孤立原子にするのに要するエネルギーのことです．物質中(2019年 9 月 3 日受理)[doi:10.2320/materia.59.158]の構成原子の原子化エネルギーの総和は，凝集エネルギーになりますので，構成原子の原子化エネルギーは，凝集エネル★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

ギーの成分に対応します．

1978年 ノースウエスタン大学大学院博士課程修了
1991年 豊橋技術科学大学教授
1994年 名古屋大学工学部教授
2010年 名古屋大学定年退職
専門分野量子合金設計
愛読書井喬著「茜色の空」(文藝春秋)

この解析を通して，全エネルギーの計算のみでは分からなかった「構成原子の顔」が初めて見えてきますので，材料設計に応用できます．例えば，触媒設計に利用できます．触媒において，どの構成原子が触媒活性であるかを知ることが重★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

要ですが，それも原子化エネルギーを使えば，ほぼ予測できます．この外，化学結合状態が大きく異なる各種の遷移金属

ま て り あ 第59巻 第 3 号(2020)
Materia Japan

森永正彦

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