日本金属学会会報

昭和38年 6 月 6 日第 3 種郵便物認可・平成26年11月 1 日発行（ 毎月 1 回 1 日発行）

■
■
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53

http://jim.or.jp/

Vol.53 No.11 ISSN 1340-2625

受賞者紹介（秋）

小特集「励起反応場を用いた多次元ナノ材料創成」

講義ノート 材料の組織形成とその理論〜相互拡散と組織形成過程〜

MTERE2 53（11）503〜580（2014）2014

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

第４回

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

2014
Vol.53
No.11◎

会告原稿締切毎月 1 日

翌月号(1 日発行)掲載です．
支部行事shibu＠jim.or.jp
本会記事stevent＠jim.or.jp
掲 示 板materia＠jim.or.jp

表彰

第12回学術貢献賞受賞者 ………………………503
第37回技術開発賞受賞者 ………………………505
第12回功労賞受賞者 ……………………………507
第24回奨励賞受賞者 ……………………………507
第 4 回まてりあ賞受賞者 ………………………508

第11回村上記念賞受賞者 ………………………509
第11回村上奨励賞受賞者 ………………………509
第62回論文賞受賞者 ……………………………510
第21回若手講演論文賞受賞者…………………512
第12回 World Materials Day Award 受賞者 …513

小特集「励起反応場を用いた多次元ナノ材料創成」
企画にあたって 田中俊一郎 …………………………………………………………………………515
keV 級イオン励起反応場でのナノ・マイクロ材料創成 田中俊一郎 …………………516
単一粒子反応場を用いたナノ材料創成

関

修平

佃

諭志

田中俊一郎

電子照射による元素・電子軌道・サイト・方位選択的原子操作
放射線照射反応場でのナノ材料創成

山本孝夫

レーザー励起反応場でのナノ構造創成

中川

中村貴宏

貴

杉本正樹 …520

保田英洋 ………524

清野智史 ……………………529

佐藤俊一 ………………………………533

単色可視光照射によるサイズ選択的六角板銀ナノ粒子の創成―光励起場を利用した金属ナノ粒子の形態制御に向けて―

谷本久典……………537

超音波・マイクロ波励起反応場を利用したナノ・マイクロ材料創成林

大和 …541

化学反応場制御による低次元ナノ構造チタニアの創製と高次機能
関野
講義ノート

徹

田中俊一郎……………………………………………………………………………………546

材料の組織形成とその理論―第 4 回―～相互拡散と組織形成過程～ 宮崎 亨……………550
微細組織がどのように形成されるかを非線形相互拡散理論に基づいて説明する．

はばたく

たくさんの恩師に恵まれて本会記事

会告 ………………………………………………559
2015年春期講演大会講演募集…………………561
2015年春期講演大会参加申込…………………569
2014年秋期講演大会記録………………………570
支部行事 …………………………………………572
掲示板 ……………………………………………572
会誌・欧文誌11号目次 …………………………575

青柳健大 ……………………………………………………………558
次号予告 …………………………………………576
材料系学協会情報コーナー ……………………576
行事カレンダー …………………………………577
新入会員 …………………………………………580
新刊案内 …………………………………………514
講演申込書 ……………………………はさみ込み

表紙デザイン北野玲

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6
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3475
5619 E
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O1

表彰 (日本金属学会)～2014 年 9 月 24 日(水) 名古屋大学東山キャンパスB 電子情報館(B 大講義室)において，下記の方々が受賞されました．皆様，おめでとうございます．～

第 12 回

日本金属学会学術貢献賞贈呈式(11 名)

株 神戸製鋼所材料研究所主任研究員
(2014 年 9 月 24 日)

有

賀

康

博 君

受賞者は，主に銅合金やアルミ合金において，新たな組織解析手法を開拓しながら，電子顕微鏡法などの汎用技術を相補的に用いて，金属材料の高性能化のための組織制御技術にブレークスルーをもたらして材料開発に貢献している．耐応力緩和特性を支配する新たな組織因子として原子クラスタの存在を提案し，その体積分率と応力緩和率との定量的関係を見出した．極微量の析出挙動を定量化し，実操業における熱延，冷延，熱処理の一貫工程での固溶・析出状態の制御指針を導出して，半導体リードフレーム用新合金の開発にも成功している．
秋田大学国際資源学部教授

井

上

亮 君

受賞者は鉄鋼製精錬プロセスを中心に，その熱力学的検討，非金属介在物粒子による鋼
結晶粒微細化，微細非金属介在物粒子の分析・評価から，スクラップや鉄鋼スラグのリサ
イクル，鉄鋼スラグを用いた環境保全の研究に至るまで，多くの業績を上げてきた．その研究は鉄鋼分野にとどまらず，新素材開発では二次電池のリチウムマンガン正極剤の性能向上，水素透過合金の薄膜化，さらに希少元素の回収プロセス検討において画期的な成果を発表し，金属工学分野の発展に大きく貢献した．
北海道大学大学院工学研究院教授

鵜

飼

重

治 君

受賞者は，原子力材料としてのマルテンサイト系およびフェライト系酸化物分散強化型(ODS)鋼の開発に大きく貢献した．マルテンサイト系 ODS 鋼では a/g 変態と加工熱処理を利用して焼戻しマルテンサイト相中に 2 種類のフェライト相を形成することで飛躍的な高温強度を達成し，さらにその組織制御機構と強度発現機構の解明で成果を挙げた．また，フルフェライト系 ODS 鋼の冷間圧延再結晶に伴う集合組織の発達機構を解明し，被覆管製造のための基盤を確立した．
長崎大学名誉教授

内

山

休

男 君

受賞者は，めっきにおける基盤金属と被覆金属との反応に関する研究，超塑性現象を利用したアルミニウム基複合材料の製造方法の開発，各種材料の高温酸化現象の解明と耐酸化性材料の開発などを行い，多くの研究成果を挙げてきた．金属材料や炭素材料の高温酸化挙動や実使用環境下である微量酸素存在下での超硬合金の酸化に及ぼす合金組成の影響を明らかにし，耐酸化に関して自己保護機能と自己修復機能を有する材料を開発するなど
新規耐酸化性材料の開発に貢献した．
東京藝術大学大学院美術研究科教授

桐

野

文

良 君

受賞者は企業では製品化の最後の関門である電子材料の腐食の研究を推進してきた．光
磁気ディスク(MO)では記録材料の耐食性の向上と非晶質記録材料の構造緩和を積層構造の工夫により，また，業務用 VTR 用磁気ヘッドでは磁気特性を維持したまま耐食性向上
をはかり製品化した．これらの技術を文化財の保存に応用し，腐食防食技術を伝統技法を
自然科学的側面より解明している．また，色揚げと呼ばれる江戸時代鍍金(メッキ)技法の研究をはじめ，煮色着色など表面腐食を用いた着色技法の研究を行った．最近では，江戸時代貨幣の製造方法や伝世過程を詳細な分析を通して明らかにしてきている．最近では，陶磁器の釉薬の発色機構を金属イオンの配位構造の解明に SPring8 を用いて解析をこころみる等，金属材料を中心とした文化財材料の新たな側面からの研究を推進している．学会
活動では第 0 分科会の委員長を務め，また支部活動では 15 年にわたり講習会を実施し金属学の普及に努めてきた．

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan東北大学金属材料研究所教授

今

野

豊

彦 君

受賞者は，主に透過電子顕微鏡を用いた組織と構造解析という観点から材料の相変態挙動に関する顕著な業績を挙げてきた．原子レベルでのその場観察を駆使したアモルファス
半導体の結晶化挙動，走査型透過電子顕微鏡法による非鉄金属中の析出過程，集束イオンビーム法を用いてヒュームロザリー相の競合的析出過程の解明など，技術的に困難な手法
を材料学の基本的問題に応用・解決してきた．教育面においても群論や電子顕微鏡法に関する教科書は一万人以上の幅広い読者層を得ており，この分野の発展に貢献している．
物質・材料研究機構グループリーダー

篠

原

正 君

受賞者は，一貫して鉄鋼材料の腐食・防食に関する研究に従事し，要定量化事象の計測手段の実現を通して，研究の進歩に貢献した．金属材料の水膜下腐食に関する研究では，
通常の電気化学的測定法が適用困難であった大気腐食に対して Fe/Ag対からなるセンサを開発し，幅広い範囲の大気環境において，その腐食性評価手法を確立した．また，平衡
反応と物質移動を考慮したすきま腐食のモデル化に成功するなど，ステンレス鋼の局部腐食の研究発展に大きく貢献した．
広島国際学院大学工学部教授

李

木

経

孝 君

受賞者は，超高純度アルミニウム材の精製を目的として，超高真空溶解法及び帯溶融精製法の開発に取り組み，純度 6N(99.9999)レベルにおける不純物の濃度分布を詳細に分析して精製メカニズムを検討するとともに，残留抵抗比 100,000 以上，すなわち純度 7N(99.99999)レベルのアルミニウム材を安定的に精製する理論及び技術を開発している．
これらの研究によって，超高純度アルミニウムに関する基礎理論及び工業分野の両面で一層の発展が見込まれる．
名古屋大学大学院工学研究科教授

藤

澤

敏

治 君

受賞者は，化学熱力学に立脚した材料プロセッシングの物理化学に関する研究(金属の製錬・精錬，環境・リサイクル，無機廃棄物の無害化・再資源化)に取り組んだ．特に，資源循環型社会の構築が必要との認識が広まる以前から，いち早くリサイクルの研究に着手し，「現代の錬金術＝廃棄物を資源に」を旗印に掲げ，実用上有用な幾多の研究成果をあげ，材料工学の学術の進歩発展に貢献するとともに，その豊富な学識を買われて，国及び近隣自治体の，環境・リサイクル関連の各種委員などを務め，社会貢献にも努めてきた．
兵庫県立大学大学院工学研究科教授

松

尾

直

人 君

受賞者は超 LSI，薄膜トランジスタ(TFT)，薄膜太陽電池(TFSC)への応用を目的とした素子・材料・物性に関する研究を理論・実験面から行ってきた．その中でも低エネルギ
ー密度のエキシマ・レーザによる非晶質シリコン(Si)薄膜の低温結晶化の研究は，世界初となる低温 polySi TFT を使った液晶ディスプレイの実用化を先導した．更に，放射光軟X 線による SiXGe1X 薄膜の低温結晶化の研究はフレキシブル TFT や TFSC 作製の有望技術として期待されている．これらの成果は Si 系基盤研究分野において多大な貢献を果たした．
金沢工業大学工学部教授

矢

島

善次郎 君

受賞者は，微小な亀裂状欠陥を内在する部材の微視的破壊機構の解明および相変態を応用した材料の高機能化研究に取り組み多くの業績を挙げてきた．扱う材料は高張力低合金
鋼，鋳鉄材料，セラミックス，TiAl 金属間化合物および TiNi 形状記憶合金等の機能性金
属材料のバルクおよび薄膜材料である．相変態を伴う材料の破壊挙動を材料強度学と破壊力学手法を用いて評価し破壊機構を明らかにした．多くの研究成果は，材料の破壊のメカ
ニズム解明および相変態を応用した構造材料および機能材料の開発に大きく貢献した．

◇



◇

◇

表

彰

第 37 回1.

2.

3.

贈呈式(8 件，38 名)

ステンレス鋼の電解砥粒減面技術の開発

東京ステンレス
株
研磨興業
取締役技術部長

故人(東京ステンレス
株)
研磨興業

日下部

河西寿雄 君荒川基彦 君

繁 君(2014 年 9 月 24 日)(まてりあ 53 巻 1 号)

東京ステンレス株
研磨興業
代表取締役社長

東北大学大学院
工学研究科教授

武藤

泉 君

東北大学理事・大学院
工学研究科教授原信義 君(まてりあ 53 巻 1 号)

寒冷地仕様大入熱溶接用 YP390MPa 級鋼の開発

株
JFE スチール
スチール研究所
主任研究員

株
JFE スチール
スチール研究所
鋼材研究部長株
JFE スチール
スチール研究所
研究企画部長・理事

株
JFE スチール
西日本製鉄所主任部員

株JFE スチール
西日本製鉄所主任部員

中島孝一 君長谷和邦 君遠藤

衞藤太紀 君深井英明 君茂 君

力学特性を傾斜化させたベータチタン合金による人工股関節用ステムの開発

株
ミズホ
顧問

長谷川
4.

日本金属学会技術開発賞

正 君

株
セイコーインスツル
ME 技術開発部課長

株前・TDF
生産技術部長東北大学
金属材料研究所
教授

東北大学
名誉教授

小林智生 君瀬川勝敬 君

正橋直哉 君花田修治 君半導体機器ヒートシンク用 Cr
」の開発
Cu 複合材料「JC' CREP株
JFE 精密取締役

寺尾星明 君(まてりあ 53 巻 2 号)

株
JFE 精密
技術部次長

和田

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan浩 君(まてりあ 53 巻 2 号)

株
JFE スチール
スチール研究所
主任研究員

株
JFE スチール
スチール研究所
主任研究員

株
JFE スチール
スチール研究所
主任研究員

小日置英明 君

太田裕樹 君松原行宏 君耐応力緩和特性に優れた車載端子用 Cu
」の開発
Zn 系合金「MNEX

5.

株
三菱マテリアル
中央研究所
副主任研究員株
三菱マテリアル
中央研究所
主任研究員

森

牧

広行 君

(まてりあ 53 巻 2 号)株
三菱伸銅
技術部副主任一誠 君

山下大樹 君溶接部性能に優れるラインパイプ用電縫鋼管マイティーシーム
の開発

6.

株
JFE スチール
スチール研究所
主任研究員

株
JFE スチール
スチール研究所
主任研究員

株
JFE スチール
スチール研究所
主任研究員

岡部能知 君豊田俊介 君松井穣 君(まてりあ 53 巻 3 号)

株
JFE スチール
スチール研究所
主任研究員

伊木

聡 君

籔本

哲 君

(まてりあ 53 巻 3 号)

脱りん脱炭連続処理プロセスの開発

7.

株
JFE スチール
東日本製鉄所主任部員

株
新日鐵住金
プロセス研究所
上席主幹研究員

愛知工科大学名誉教授

株
新日鐵住金
室蘭製鐵所製鋼部部長

日鉄住金
株
テックスエンジ
代表取締役社長

株
新日鐵住金
製鋼技術室長小川雄司 君矢野正孝 君

荒井雅之 君升光法行 君熊倉政宣 君

飽和磁束密度が高く高周波鉄損の低い Si 傾斜磁性材料 JNSF の開発

8.

(まてりあ 53 巻 3 号)

株
JFE スチール
スチール研究所
主任研究員

株
JFE スチール
スチール研究所
主任研究員

株
JFE スチール
スチール研究所
主任研究員

株
JFE スチール
東日本製鉄所主任部員

株JFE スチール
電磁鋼板営業部
主任部員

平谷多津彦 君尾田善彦 君浪川

笠井勝司 君二宮弘憲 君



操 君

表

彰

第 12 回

日本金属学会功労賞贈呈式(2 名)(2014 年 9 月 24 日)［学術部門］2 名
東北大学大学院工学研究科教授

粉

川

博

之 君

受賞者は，金属材料の溶接・接合ならびに加工熱処理過程の材料組織形成機構の解明と組織制御による特性改善に関する研究で多くの業績をあげてきた．特に，結晶粒界に着目し，粒界工学に基づく粒界性格分布制御による粒界劣化現象抑制と高特性化，ならびに摩擦攪拌接合およびプロセッシング過程における結晶粒微細化機構の解明と諸特性向上に関する研究において顕著な成果をあげている．これらの基礎研究および材料開発を通して金属工学に関する学術の進歩発展に多大な功労があった．
東京大学理事・副学長・生産技術研究所教授

前

田

正

史 君

受賞者は鉄鋼製精錬技術から金属・合金の新規製造法にわたる素材プロセスの研究に取り組み，電子ビーム溶解を利用した各種メタルの精製技術開発や，高温における合金・酸化物の熱力学的測定を行った．近年はレアメタルのリサイクルや低品位石炭の高度利用を対象とし，持続的資源循環を念頭にした研究を行なっている．一方で日本学術会議材料工学委員会の委員長を務めるなど，金属工学の進歩発展および人材育成のために多大な功労があった．

第 24 回

日本金属学会奨励賞［物性部門］

贈呈式(5 名)大阪大学超高圧電子顕微鏡センター助教(2014 年 9 月 24 日)

小

林

慶

太 君

受賞者は宇宙空間を模した低温低圧高エネルギー電子線照射下，あるいはカーボンナノ
チューブ(CNT)等のナノ空間内部といった極限における物質の構造とその物性を透過電子顕微鏡(TEM )によって明らかにしてきた．主な業績として，高エネルギー電子線照射下における氷のプロトン無秩序相から秩序相への相転移の実験室的時間スケールにおける発現，ならびに CNT 内部での物質の特異な相の構造と電子物性を明らかにした事が挙げられる．現在は TEM 法ならびに電子分光法による種々の低次元物質の新たな物性の解明に取り組んでおり，今後の更なる進展が期待される．

［組織部門］

東京大学大学院工学系研究科助教

栃

木

栄

太 君

受賞者は，透過型電子顕微鏡法を中心として，セラミックスにおける結晶格子欠陥の構 アルミナにおける種々の転位構
造解析に関する研究に従事してきた．主な業績として，◯
 アルミナ小角粒界を用いた転位配列制御手法の開発，◯
造および積層欠陥構造の解明，◯クオーツにおける変形双晶の形成・成長過程の動的観察，などが挙げられる．現在は，電子顕微鏡内その場観察法を駆使し，結晶格子欠陥のダイナミクスに関する研究に取り組んでおり，今後の更なる展開が期待される．

［材料化学部門］

名古屋大学大学院工学研究科助教

豊

浦

和

明 君

受賞者は，固体内の原子・イオン移動現象を第一原理計算より解析する独創的な手法を開発し，各種電池材料の設計・探索指針構築に取り組んできた．特に，プロトン伝導性酸化物に関する研究では，結晶構造と伝導機構の相関を明らかにし，結晶中の配位多面体連結構造が高速プロトン伝導発現における重要因子であることを突き止めた．現在は，計算環境のみならず材料合成や伝導度測定を行える実験環境も整え，材料の理論設計から開発に至る一連の研究を自らの手で実践する段階にきており，今後の更なる進展が期待される．

［材料プロセシング部門］
東京工業大学精密工学研究所助教

Chang, TsoFu Mark 君

受賞者は新金属めっきプロセス，特に半導体銅配線や MEMS におけるナノ金属材料の創製をテーマとして，超臨界 CO2 エマルションを用いる電気めっき法「超臨界ナノプレー
ティング(以下 SNP)」の開発と反応機構に関する研究を進めている．主な業績としては，
 SNP 法の反応機構の解明，
 SNP 法による銅めっき配線技術の確立，
 SNP 法による
金属酸化物の析出手法の開発，などが挙げられる．現在も金属と異種材料とのナノハイブ
リッド化に取り組んでおり，今後の展開が期待される．

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan［工業材料部門］

物質・材料研究機構研究員

佐々木

泰

祐 君

受賞者は， SEM ， TEM ，3 次元アトムプローブを用いた幅広いスケールでの組織解析により得た知見を基に，主に軽金属材料の開発に関する研究を行ってきた．特に，マグネシウム合金に関する研究では，時効析出過程に及ぼす添加元素の影響を解明しながら，著
しい時効硬化を示す合金を見出し，その成果を基に既存の展伸材より優れた強度を有する
熱処理型展伸合金を開発している．現在は，組織解析技術を駆使し，ネオジム磁石などの組織―特性の関係の解明にも取り組んでおり，今後の更なる展開が期待される．

第4回

日本金属学会まてりあ賞

贈呈式(2 編 2 名)

(2014 年 9 月 24 日)［第 4 回まてりあ論文賞］(1 編 1 名)
1.

粒界の転位源能力に関する原子スケール計算機実験(まてりあ 50 巻 8 号)

金沢大学理工研究域
機械工学系准教授

下川智嗣 君［第 4 回まてりあ啓発・教育賞］(1 編 1 名)
1.



粒界工学―オーステナイト系ステンレス鋼への適用を例として

(まてりあ 52 巻 1 号，2 号)

東北大学大学院
工学研究科教授

粉川博之 君表彰第 11 回

日本金属学会村上記念賞贈呈式(1 名)若狭湾エネルギー研究センター所長(2014 年 9 月 24 日)

中

嶋

英

雄 君

受賞者は鋳造欠陥と見なされていた微細ガス孔の有効利用に注目し一方向に配列した多数のミクロ気孔を有するポーラス金属の量産化製法開発，物性研究および応用開発を行い，ポーラス材料学を大きく発展させた．優れた強度特性をはじめ弾性，衝撃吸収性，熱伝導，電気伝導，磁性，吸音性，生体適合性などの特異な諸特性を見出しその発現機構を解明した．さらに，冷媒の圧力損失を低減させ大きな熱伝達率が達成できた，スーパーコ
ンピューターやハイブリッド自動車搭載用の高性能ヒートシンクを開発した．

第 11 回

日本金属学会村上奨励賞

贈呈式(4 名)東北大学大学院工学研究科助教(2014 年 9 月 24 日)

大

森

俊

洋 君

受賞者は，合金状態図研究と状態図を利用した材料設計及び組織制御の研究を行ってきた．特に，マルテンサイト変態の熱力学解析や結晶粒成長などの組織制御による形状記憶特性の高性能化に取り組み，フェライト系 FeMnAl 基合金においては鉄系超弾性合金を実現した．また，Co 基合金の状態図作成と，状態図を利用した超耐熱合金の設計及びその評価を行い，新しい耐熱材料の開発に寄与している．各種構造・機能材料における基礎
研究と材料開発において今後のさらなる発展が期待される．

大阪大学大学院工学研究科准教授

垂

水

竜

一 君

受賞者は，超音波共鳴法を用いた金属・酸化物材料の力学特性評価に取り組んできた．
実験研究では，低・高温および高圧下での超音波共鳴計測を実現し，弾性定数の精密計測とその格子力学解析を進めた．一方，理論研究では，レイリー・リッツの線形共鳴振動理
論を非線形弾性体へと拡張し，非線形共鳴振動に含まれる新しい振動対称性を発見．またその群構造を同定し，結果の客観的検証も行った．近年は，これらの成果を応用した高次
弾性定数計測の基礎理論を構築しており，卓越した業績を挙げつつある．

東北大学原子分子材料科学高等研究機構准教授

平

田

秋

彦 君

受賞者は透過型電子顕微鏡・電子回折と計算機的手法を併用し，主に非晶質合金の局所構造および結晶化過程に関する研究を系統的に行ってきた．近年の業績として，極微細電子線を用いて行った非晶質合金における多面体局所構造の直接観察が挙げられる．この成果により，これまで観察が困難であった個々の局所構造の特徴や隣接する局所構造間の相関を議論することが可能となってきており，今後，非晶質合金の機械・磁気特性，ガラス形成等について更なる理解が得られるものと期待される．

東北大学多元物質科学研究所助教

藤

枝

俊 君

受賞者は，従来，基礎物性の研究対象であった遍歴電子メタ磁性転移と呼ばれる常磁性から強磁性への磁場誘起 1 次相転移を，磁気冷凍材料などへの応用研究に展開した．鉄ベース化合物の遍歴電子メタ磁性転移に伴う巨大磁気熱量効果を，水素吸収および希土類元
素部分置換による格子体積の変化を利用して，室温を含む広い温度範囲で制御することに成功した．さらに，本化合物の磁気冷凍への応用で障害となる 1 次転移特有のヒステリシ
ス損失の低減，金属組織の制御および水溶液腐食の抑制の研究でも成果を上げた．

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan

第 62 回

日本金属学会論文賞贈呈式(7 編 23 名)(2014 年 9 月 24 日)［物性部門］1 編(2 名)
超高 r 値電析純鉄の変形挙動の解明

1.

(日本金属学会誌 77 巻 9 号)株新日鐵住金
鉄鋼研究所
主幹研究員

株
新日鐵住金
鉄鋼研究所部長

杉浦夏子 君吉永直樹 君［組織部門］1 編(5 名)
2.

Structural and Compositional Modulation in Transformation of LPSO Structure in Mg97Zn1Y2 Cast Alloys(Materials Transactions, Vol. 54, No. 5)

東北大学
金属材料研究所准教授

木口賢紀 君株 小松製作所


二宮

悠 君

株
アイシン精機東北大学
金属材料研究所
准教授

東北大学
金属材料研究所
教授

新見健輔 君佐藤和久 君今野豊彦 君［力学特性部門］1 編(4 名)
3.

Influence of Competition between Intragranular Dislocation Nucleation and Intergranular Slip Transfer on
Mechanical Properties of UltrafineGrained Metals(Materials Transactions, Vol. 54, No. 9)

日本原子力
研究開発機構研究員

東北大学大学院
工学研究科
准教授

日本原子力研究開発機構
燃料・材料工学ユニット長

金沢大学
理工研究域機械工学系准教授都留智仁 君青柳吉輝 君加治芳行 君下川智嗣 君表彰［材料化学部門］1 編(3 名)
4.

Ni 合金表面における CO ガス非解離吸着と溶質元素の表面偏析の関係(メタルダスティング腐食）(日本金属学会誌 77 巻 6 号)株新日鐵住金
鉄鋼研究所部長

株
新日鐵住金
先端技術研究所
主幹研究員

株
新日鐵住金
先端技術研究所
上席主幹研究員

西山佳孝 君土井教史 君森口晃治 君［材料プロセシング部門］1 編(2 名)
5.

Removal of Iron from Titanium Ore through Selective Chlorination Using Magnesium Chloride(Materials Transactions, Vol. 54, No. 8)

東京大学
生産技術研究所

東京大学
生産技術研究所
教授

姜

岡部

正信 君

徹 君

［工業材料部門］2 編(7 名)
6.

MgAlCa 系ダイカスト合金における高温クリープ変形中の転位組織解析(日本金属学会誌 77 巻 9 号)

東京工業大学大学院
総合理工学研究科
准教授

名古屋大学大学院
工学研究科教授

東京工業大学
精密工学研究所
教授

寺田芳弘 君村田純教 君里

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan

達雄 君




7.

Effect of Carbide Size Distribution on the Impact Toughness of Tempered Martensitic Steels with Two Different(Materials Transactions, Vol. 54, No. 7)

Prior Austenite Grain Sizes Evaluated by Instrumented Charpy Test.

株日鉄住金総研主幹株
新日鐵住金
技術開発本部顧問

株新日鐵住金
鉄鋼研究所部長

大阪大学大学院
基礎工学研究科教授

竹林重人 君

潮田浩作 君吉永直樹 君尾方成信 君第 21 回1.

日本金属学会若手講演論文賞贈呈式(3 編 3 名) (2014 年 9 月 24 日)

MgYZn 系 LPSO 構造中の積層欠陥への添加元素の偏析挙動の熱力学的解析(日本金属学会誌 78 巻 3 号)
株 神戸製鋼所 ○梅 林


樹 君
智 君
東北大学多元物質科学研究所教授 大 谷 博 司 君

九州工業大学生命体工学研究科准教授 飯久保

2.

Twinning Induced Plasticity and Work Hardening Behavior of Aged CuNiSi Alloy(Materials Transactions, Vol. 55, No. 3)
東京工業大学大学院理工学研究科 ○荒 木 章 好 君
The University of British Columbia, Dept. of Materials Engineering, Professor Warren J. Poole 君

東京工業大学大学院理工学研究科准教授 小 林 郁 夫 君
東京工業大学精密工学研究所教授 里

3.

達雄 君

Fabrication and Catalytic Decoloration Capacity of Nanodendritic Metals (Materials Transactions, Vol. 55, No. 3)

京都大学大学院エネルギー科学研究科准教授 ○袴 田 昌 高 君
京都大学大学院エネルギー科学研究科 松 澤 崇 之 君
京都大学大学院エネルギー科学研究科教授 馬 渕



守 君

表

彰

第回 World Materials Day Award(日本金属学会)受賞者(2014年 9 月25日発表)
IOMMMS では，国際連携活動の一環として，「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」に貢献があった学生を顕彰している．
World Materials Day Award～

Congratulations!!

～

Winner「ものづくり教室を通じて学ぶ科学の世界」
部門賞

作者

茨城大学鋳造クラブ(茨城大学工学部機械工学科)

菅原

篤史君

第 1 部門(2 件)社会における材料の重要性を示すホームページ「水素透過金属膜ってなに」

作者

名古屋大学大学院工学研究科

鈴木

飛鳥君

中村

祐貴君

森本

慎平君

鈴鹿工業高等専門学校 専攻科 応用物質工学専攻

恒川

弥佑君

松下

和樹君

材料工学科

加納

朱杜君

櫻林

薫君

「社会を支える鉄鋼材料の紹介と自己学習に有用なウェブコンテンツ“The Steel World Collection”」
作者

Winner

茨城大学鋳造クラブ

第部門賞

名古屋大学大学院工学研究科

◇

◇

第部門賞

鈴鹿工業高等専門学校◇◇日本金属学会秋賞の概要◇（英語表記はホームページ 表彰関係 ご覧下さい）
学術貢献賞

各地域において金属学または金属工業に関する学術または技術の進歩発達に功労があった方に
授賞する．

技術開発賞

まてりあ“新技術・新製品”の著者で，創意あふれる開発研究を推奨する目的で，金属工学ならびにこれに関連する新技術・新製品などの独創的な技術開発に携わった技術者に対して授賞
する．

功労賞

日本金属学会賞に準ずる賞で，金属学または金属工学に関する学術または技術の進歩発展に功労があった方で，5 月末時点で45歳以上の各組織における定年までの方に授賞する．
部門学術部門 技術部門

奨励賞

金属材料工学ならびに関連分野で卓越した業績を挙げつつある 5 月末時点で 33歳以下の次世代を託する優れた若手研究者(工業技術部門は企業の研究者または技術者)に授賞する．
部門物性，組織，力学特性，材料化学，材料プロセシング，工業材料，工業技術

まてりあ論文賞

日本金属学会会報「まてりあ」に掲載した論文で，学術または科学技術上優秀で且つ金属及びその周辺材料に係る分野の進歩発展に顕著な貢献をした論文に対し授賞する．

まてりあ啓発・教育賞

日本金属学会会報「まてりあ」に掲載した記事で，まてりあ記事の特徴を活かし，金属及びその周辺材料に係る啓発や教育に顕著な貢献をした記事に対し授賞する．

村上記念賞

村上記念会からの寄付を基に金属工学の分野における先駆的研究および開発に格段の功績を挙げた方に授賞する．

村上奨励賞

村上記念会からの寄付を基に金属工学の分野で卓越した業績をあげつつある 5 月末時点で 40
歳以下の若手研究者に授賞する．

論文賞

前年 1 ヵ年の会誌または欧文誌に掲載された論文の中から特に優秀な論文に対して授賞する．
部門物性，組織，力学特性，材料化学，材料プロセシング，工業材料

若手講演論文賞

35歳以下の春秋一般講演発表者で，会誌または Materials Transactions に掲載された学術上または技術上特に優秀な論文に対して授賞する．

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan《新刊案内》『バイオマテリアル研究の最前線』―2014年10月発行―◆

日本発の最新バイオマテリアル研究がこの一冊に濃縮◆

金属系バイオマテリアルを中心にセラミックス系，高分子系，細胞，
計算機シミュレーションまで広くカバー
◆

手元に是非置いておきたい渾身の一冊

成島尚之・中野貴由編
版型・頁

A4 判

約300頁

定価

(5,900円＋税)国内送料 700円

発行

公益社団法人日本金属学会

日進月歩のバイオマテリアル研究を行うには，学問分野や研究領域を越えた広く深い理解が必要である．そのため研究の最前線を理解することは必ずしも容易ではない．本書は2000年以降の日本発の最先端・最重要研究である116報の原著論文と 9 冊の書籍を取り上げ， 83名の新進気鋭の研究者の手で，それぞれのエッセンスを 2 ページに凝縮し，その後の進展も踏まえつつ解説することでバイオマテリアル研究のバイブルとした．
本書は，(第 1 章)総合書にみるバイオマテリアル研究の基礎と最前線，(第 2 章)チタン系バイオマテリアル研究の最前線，(第 3 章)コバルトクロム系バイオマテリアル研究の最前線，(第 4 章)その他の金属系バイオマテリアル研究の最前線，(第 5 章)セラミックス系・高分子系バイオマテリアル研究の最前線，(第 6 章)表面処理・形状制御研究の最前線，(第 7 章)
骨組織・骨組織再生研究の最前線，(第 8 章)細胞ならびに細胞外基質制御研究の最前線，(第 9 章)バイオマテリアルならびに生体組織への計算機シミュレーション研究の最前線，により構成されている．初心者から専門家まで教科書・参考書として幅広く活用できるおすすめの一冊となっている．

申込方法書名，部数，送本先，氏名を明記の上，Email または FAX にてお申し込み下さい．代金は送本時に請求させていただきます．
申込・問合せ先〒9808544 仙台市青葉区一番町一丁目1432
公益社団法人日本金属学会
TEL 0222233685

企画・会員サービスグループ

FAX 0222236312

Email: ordering＠jim.or.jp「バイオマテリアル研究の最前線」申込書
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

冊

本 会 記 事

企画にあたって田

わが国が得意としてきた「ものづくり」技術は， 2014 年
度ノーベル物理学賞に輝いた赤崎 勇・天野 浩・中村修二
諸先生の青色 LED 開発秘話にもあるように，斬新な発想と幾多の困難を克服する推進力で発展し続けてきた．しかし市
場レベルでみると発展途上国の台頭ゆえに，必ずしもトップを走っているとはいえないのが現状で，次の世代を見据えた新たな視点でのものづくり技術の開発研究が求められてきた．また素材の生産設備はチャンバー内で温度・圧力を調節
しながら反応させるエネルギー消費型であることが多く，東
日本大震災以降原子力発電が停止している昨今では省エネル
ギー型生産手法も開発要素となっている．材料的には低コス
ト・低環境負荷，脱レアメタルが必須である．
こうした背景にあって，筆者らは従来材料中の格子欠陥研
究や表面改質に用いられてきた電子線やイオンを keV 級に制御しながら固体に集束照射するとナノ粒子の誘起と操作ができることを見出した．照射空間では原子規模の活性化と励起過程によりボトムアップ的特異反応が誘起されることに着目して「励起反応場」と定義し，各種ナノ・マイクロ構造体
創成の基礎研究を現在まで行ってきた．図には「励起反応場」の概念と創成される多次元ナノ材料および考えられる応用展開を示す．その後学会発表や論文で，電子線やイオン，
g 線，レーザー，超音波などの照射や，制限された空間での化学反応場を活用してナノ材料創成を始めた研究者が複数いることを知り参集を呼びかけた．筆者が代表世話人となって，2009 年 3 月日本金属学会に「励起反応場研究会」を設立，年会併設の形で研究会を年 2 回開催し，励起反応場での多次元ナノ材料形成機構解明，発現特性，操作性などを議論しあいながら 2014 年 9 月までに 11 回を積み重ねるに至った(2011.3 月は東日本大震災で中止)．
研究会では基調講演総数28件，一般講演総数134件，ポス
ターその他 7 件，合計169件を数えるに至り，2015年 2 月を持って終了するにあたって，励起反応場の特徴と材料創成，特異な諸特性，将来展望・課題などを小特集として総括す
る．本小特集では励起反応場研究会にて積極的にご発表いた
だいてきた代表的な研究者の方々に研究成果の執筆をお願い
し「励起反応場を用いた多次元ナノ材料創成」と題する 6
年間のまとめを行った．励起反応場別に，イオン照射では田中および関 修平先生のグループ，電子線照射では保田英洋

図1

中

俊一郎

｢励起反応場」の概念と創成される多次元ナノ材
料および考えられる応用展開．

先生および山本孝夫先生のグループ，レーザー照射では中村貴宏・佐藤俊一先生，広義の光照射では谷本久典先生，超音波・マイクロ波照射では林 大和先生，化学反応場では関野徹先生の 8 報からなる．
励起反応場における今後の課題は，反応場の複合化，デバ
イス化に必須の 3 次元ナノ・マイクロ構造体創成，開放イ
オン系・電子線照射での大面積・量産技術，特異高機能物
理・化学特性の安定化などであるが，わが国固有の新しいものづくり技術の確立のため産学官の結集が必須となろう．
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
1980 年 3 月

東北大学大学院工学研究科金属材料工学専攻博士課程修了，工学博士
株 (現
株 東芝)
1980年 東京芝浦電気
1993年 新技術事業団(現科学技術振興機構)ERATO「田中固体融合プロジェクト」総括責任者
1999年 東京大学大学院工学系研究科客員教授
2002年 名古屋工業大学工学部教授
2005年 7 月から現職
1999年 日本金属学会功績賞，2000年 井上学術賞，2012 年 日本金属学会学術貢献賞， 2014 年
田中俊一郎
文部科学大臣表彰科学技術賞研究部門
専門分野界面制御工学，材料界面機能学，局所応力・歪計測学◎セラミックス・金属接合技術開発，固体融合素過程の科学，電子線・イオ
ン励起反応場でのナノ・マイクロ構造体創成研究，微小域応力テンソル実測研究などに従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

東北大学教授多元物質科学研究所(〒980
8577 仙台市青葉区片平 211)
Multidimensional Nano/Micromaterials Grown in the Excited Reaction Fields; ShunIchiro Tanaka (Tohoku University, Sendai)
Keywords: excited reaction fields, bottomup growth, nano/micromaterials, 3D nanostructure
2014年10月10日受理[doi:10.2320/materia.53.515]

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia JapankeV 級イオン励起反応場でのナノ・マイクロ材料創成
田

中

俊一郎

ない状態で Bottom up 成長したと考えられる．このような

.

は じ

め

に

照射系は，もともと Xu と Tanaka が圧延積層体壁への電子線照射で断面形状を「転写」することを目的として創始した

イオンと物質の相互作用は加速エネルギーにより概ね決まもので Pt 転写が典型例である(10) ．また Jang と Tanaka はる．イオン種にもよるが 110 eV では「付着」，keV 級ではAr イオン転写した Cu ナノ粒子にイオン照射して Cu3N を「スパッタリング」，MeV 級では「イオン注入」「照射損傷」

得ている(11) ．電子線を Ar イオンに変えても転写ができるという異なった現象が固体表面で起こる． MeV 級単一イオ
ン飛程内での現象は関らの論文で述べるが，ここでは keV
級イオン照射励起反応場での構造体創成に関して最近の研究をまとめる．
イ オ ン ( 1) と 金 属 の 相 互 作 用 に 関 す る 研 究 は 意 外 に 古 く1942 年に遡る． Guntherschulze と Tollmien(2) はカソード金

属材料の開発を目的として，数百 V のガスイオン照射で表面に生成した円錐状構造物を光学的手法で検出している．その後円錐状構造体の生成機構に関して様々な論文が出された．スパッタリング率の低い不純物が残ったとする Stewartと Thompson の説(3)に基づき Seed 物質をあえて供給しながら成長させる研究の流れが Wehner(4) および Okuyama らのグ ル ー プ(5)(6) で 盛 ん に 行 わ れ た ． こ れ は い わ ゆ る Top 
Down と BottomUp 成長が同時に起こると考えられ突起体の 成 長 制 御 に 有 効 な 方 法 で あ る ． Okuyama ら の 研 究 は

図1

Penning 型イオン源から得られる直径約 3 mm のAr イオン束．中間部分に試料を設置し照射する．

図2

圧延積層した Cu 断面に Ar イオン照射を行ったときに成長した Cu 突起体(9)．

Tanemura ら に 引 き 継 が れ て お り ， Si nanorod(7) や C
nanofiber(8)の成長を報告している．

.

Ar イオン照射により生成した Cu ナノ・マイク
ロ突起体

田中らは2002年頃から Penning 型イオン源からの Ar イオ
ン束を Cu 表面に照射することにより円錐状突起体を形成してきた．図は加速電圧 59 kV で得られる直径 3 mm 程度の Ar イ オ ン 束 で あ り ， 基 本 的 に は 透 過 型 電 子 顕 微 鏡( TEM )試料を得るためのイオン Milling 装置を転用している．Miwa と Tanaka は2004年，透過型電子顕微鏡用試料を保持する圧延積層した Cu の壁面に図 1 の Ar イオン照射を
5 kV で600秒行ったところ図に示す突起体が生成した(9)．

照射対象は高純度 Cu であり今まで唱えられてきた Seed が東北大学教授多元物質科学研究所(〒980
8577 仙台市青葉区片平 211)
Nano/Micromaterial Grown in the Excited Reaction Field of keV Ion Irradiation; ShunIchiro Tanaka(Tohoku University, Sendai)
Keywords: excited reaction fields, Ar ion irradiation, bottomup growth, microprotrusion, nanomaterials
2014年10月 2 日受理[doi:10.2320/materia.53.516]



小

特

集

だけでなく，突起体の生成まで誘起した．突起体は TEM 象が起こる．CuO 系状態図から375°
C以上の加熱で CuO が

EDS 解析により純 Cu である．強加工した Cu 圧延板への照生成するが図のような針状のウィスカーである． Ar 照射射でも同様の突起体が成長するが，焼鈍材では生成しにくをすると CuO を核として図の円錐状突起が照射方向に伸い．また基板の加熱は必要なく照射条件によっては数十度のびていく(12) ．いわば CuO ウィスカーが Seed となって核生上昇はある．

成・成長していく様式となり，酸化なしの図 2 より先鋭である．微小角入射 X 線回折により Cu2O であることが判明

.

Ar イオン照射により生成した Cu2O ナノ・マイ
クロ突起体

しており成長方向は〈110〉である(13)．
Ar イ オ ン 照 射 の 励 起 反 応 場 で 成 長 す る 構 造 体 の 特 徴は(12)，図，から
Cu を酸化してから Ar イオン照射した場合には特異な現 Ar イオン照射条件で突起体形状，高さ，直径，数密度な◯どが自由に制御できる．
 成長方向は Ar イオン源である．
◯

.

Ar イオン照射による突起体成長機構

Ar イオン照射で創成される Cu2O 突起体の成長様式を図46 で精査した結果，成長機構を図のように推定することができる．
更に他の金属への Ar イオン照射結果を総合すると次のよ
うな結論に至る．

図3

圧延積層した Cu 板を 375 °C10 分酸化したときに形成される CuO ウィスカー(12)．

図4

Cu を酸化して得られた図 3 の CuO ウィスカーに Ar イオン 9 kV ， 20 分照射したときに成長する Cu2O 円錐状突起体(12)．

図6




核生成―Seed が存在する場合 CuO ウィスカーな

図5

Cu2O 円錐状突起体の高さおよび底面直径の Ar
イオン照射角度依存性(12) ． Cu を酸化後， Ar イ
オンを 9 kV, 20分照射．

Ar イオン照射を紙面上方20, 60, 90度から行ったときに成長する Cu2O 円錐状突起体を基板に90度方向から観察した図(12)．Ar イオン源方向に成長する円錐状突起体が確認できる．

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan

どが核生成点となる． Seed がない場合圧延などで蓄積さオン源と引き合うというモデルが説明しやすい．

れた歪の解放と直接関係することが筆者の応力テンソル変化

.

実測で明らかになっている．

お

わ

り

に

成長支配因子―keV 級 Ar イオンでスパッタされた

表面原子が表面拡散する過程が支配的と考えられる．主要金keV 級のイオン照射による励起反応場を積極的に使って属のスパッタ効率を Yamamura の式(14)に従って計算した例

ナノ・マイクロ突起状構造体を創成する試みを主として Cuを図に示す．表面から原子が離脱するときの閾値エネルギ

系での事例を紹介してきた．励起反応場で形成された突起状ーが大きく関係し， keV 領域でのスパッタ率は Zn ＞ Ag ＞

構造体は形状や非平衡相由来の様々な特異的物理・化学・光

Pb ＞ Au ＞ Cu ＞ Pd ＞ Pt ＞… となる．表面拡散の活性化エネ

学的特性を示すことが期待され，それに基づく応用展開も拡

ルギーは体拡散の活性化エネルギーの 50 と考えられ，物大していくであろう．希少資源代替や新規デバイスへの適用性表(15) からスパッタ閾値と相関付けると図のようにな可能性が見えたものもあり，産業界での活用を期待したい．

り，両者には直線関係が認められる．図中丸印は Ar イオン

今後の課題は，3 次元形状の創りこみ，大面積化，大気中イ

照射で何らかの突起体が成長した金属である．
雰囲気との反応―突起体が成長する間に残留ガス原

子と反応する場合，化合物を形成する． Cu 原子の場合酸素と結合して Cu2O となる．



イオン源への配向―突起先端での charge up がイ

図9

図7

図8



Cu 酸化後に Ar イオン照射したときの Cu2O 突起体成長機構のモデル図(12)．

Ar イオンが照射されたときのスパッタ閾値エネ
ルギーと元素の表面拡散活性化エネルギーの相関．両者には直線関係が認められる．図中丸印
は Ar イオン照射で突起構造体が成長した金属である．

Ar イオンが照射されたときの元素のスパッタ率．加速電圧がそのまま照射エネルギーとなると仮定したとき
keV 級 Ar イオン照射領域を灰色で示してある．

小

特

集

オン照射によるインプロセス化，耐久性などが山積しており，産官学の連携が必要と考える．
本稿で紹介した研究には，佃諭志助教，名古屋工業大学大学院生三輪紘敬氏，三木善揮氏，卒研生小川秀明氏，岩沙好実氏，東北大学大学院生田中宏幸氏，小田省吾氏，生天目美帆さん，千葉雅樹氏，阿部龍太郎氏，太齋貴文氏，沼澤昴志氏が協力してくれました．ここに感謝します．

文献( 1 ) 田中俊一郎金属，83(2014), 853858.
( 2 ) A. Guntherschulze and W. Tollmien: Z. Phys., 119(1942),
685695.
( 3 ) A. D. G.. Stewart and M. W. Thompson: J. Mater. Sci., 4(1969), 56.
( 4 ) G. K. Wehner: Appl. Phys. Lett., 43(1983), 366367.
( 5 ) S. Morishita, Y. Fujimoto and F. Okuyama: J. Vac. Sci. Technol., A6(1988), 217222.
( 6 ) Y. Fujimoto, M. Nozu and F. Okuyama: J. Appl. Phys., 77(1995), 2725
2734.
( 7 ) M. Tanemura, H. Hatano, M. Kitazawa, J. Tanaka, T. Okita,
S. P. Lau, H. Y. Yang, S. F. Yu, L. Huang, L. Miao and S.
Tanemura: Surf. Sci., 600(2006), 36633667.
( 8 ) M. Tanemura, T. Okita, H. Yamauchi, S. Tanemura and R.
Morishima: Appl. Phys. Lett., 84(2004), 38313833.

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan( 9 ) H. Miwa and S.
I. Tanaka: J. Ceram. Soc. Japan, 112(2004),
S924S926.
(10) B.S. Xu and S.I. Tanaka: Scripta Mater., 44(2001), 2051
2054.
(11) KiWan Jang and S.I. Tanaka: Advanced Mater. Research,
1112(2006), 567570.
(12) H. Tanaka and S.I. Tanaka: Mater. Sci. Forum, 558
559
(2007), 13591362.
(13) S. Oda, H. Tanaka and S.I. Tanaka: Mater. Sci. Forum, 638
642(2010), 17841789.
(14) N. Matsunami, Y. Yamamura, Y. Itikawa, N. Itoh, Y. Kazumata, S. Miyagawa, K. Morita, R. Shimizu and H. Tawara: At.
Data Nucl. Data Tables, 31(1984).
(15) 金属データブック日本金属学会編，丸善，(1984)．
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
1980 年 3 月

東北大学大学院工学研究科金属材料工学専攻博士課程修了，工学博士
株 (現
株 東芝)
1980年 東京芝浦電気
1993年 新技術事業団(現科学技術振興機構)ERATO「田中固体融合プロジェクト」総括責任者
1999年 東京大学大学院工学系研究科客員教授
2002年 名古屋工業大学工学部教授
2005年 7 月から現職
1999年 日本金属学会功績賞，2000年 井上学術賞，
田中俊一郎
2012 年 日本金属学会学術貢献賞， 2014 年
文部科学大臣表彰科学技術賞研究部門
専門分野界面制御工学，材料界面機能学，局所応力・歪計測学◎セラミックス・金属接合技術開発，固体融合素過程の科学，電子線・イオ
ン励起反応場でのナノ・マイクロ構造体創成研究，微小域応力テンソル実測研究などに従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

単一粒子反応場を用いたナノ材料創成
関修 平 佃

諭 志1) 田中俊一郎2) 杉 本 正 樹両立が必要であったことによる(11) ．我々はこれまで，一つ

.

は じ

め

に

の粒子(Os30＋ などの単一イオン)が起こす架橋反応を利用して，均一な一次元ナノ構造体( 1 D ナノゲル)を大面積・均機能性微細構造の形成において， Top Down 型微細加工
技術と BottomUp 型自己集合技術の連携の重要性が叫ばれ一に形成することに成功している(12)(16) ．この単一粒子ナノ 加 工 法 ( Single

Particle

Nano fabrication

Techniqueて久しい．リソグラフィー技術に代表される半導体超微細加( SPNT ))(図)は，これ以上分けることのできない，たっ工の分野においても，Direct Self Assembly (DSA)技術開発

た一つの粒子から一本の 1D ナノゲルを形成する手法であの波は確実に押し寄せており，従来型の光リソグラフィーをる．高分子架橋反応の誘導を，外部入射する粒子に担わせる

一定の微細構造を有するプラットフォームとし，その先の最ために， Top Down 型の加工と捉えられがちであるが，構微細構造形成のための核技術となることが期待されてい造形成のための高分子架橋反応点の分布・サイズ・反応効率

る(1) ．最小 20～ 30 nm 程度(素子としては 100 nm レベルではすべてターゲット材料により決定されるため，形成機構はあるが)の微細構造の 2 次元あるいは部分的に 3 次元の集積

むしろ BottomUp 型に近い．単一粒子による反応であるたが進む中，従来型の Top Down 型加工手法の問題点の多くめ，微細加工のための「集束」という概念がそもそも存在せは，面内集積を進めるあまりに，微細構造の空間スケール，ず，本質的に「世界で最も細いビーム」と捉えることできる．

特にアスペクト比の限界に由来するものが多い．

また，「集束」しなければそもそも「散逸」も存在しないた

自然界に存在する機能性界面の多くは，このアスペクト比

め，「一つの粒子はどこまで進んでも一つの粒子」である．

の観点において，従来型の Top Down 型加工の限界をはる

これは， SPNT 法によって超高アスペクト比を示す材料形

かに凌駕し，かつ高集積化を同時に達成しており，これは，成に最適であること示唆している． 1 D ナノゲルの長さは

蓮 の 葉 の 超 撥 水 性 や ， ヤ モ リ ， さ ら に 細 菌 ( 直 径 3 ～ 10

粒子の通過距離である高分子膜の膜厚に一致し，太さは架橋

nm ，長さ 0.2～ 2 mm の高アスペクト比繊毛によるアクチュ

エータ動作)(2)(6)などの例を紐解くまでもなく，明快な「自然微細構造形成プロセスの優位性」である．このような微細構造を有することによる生物の機能発現を模倣して，均一かつ精密にサイズ制御されたナノ・マイクロ構造の大面積形成がこれまで多く試みられている(7)(11)．例えば東北大学の下村らによるハニカム状構造の超撥水性(8) ， Manchester 大学の Andre Geim らによる密集剛毛を有する表面の吸着性(9)などが挙げられる．
一方でアクチュエータとして機能する微細構造の模倣はマ
イクロサイズのものに留まっており，均一なナノアクチュエータ形成は困難とされてきた．これは力学機能の利用において，高アスペクト比かつ柔軟性・強度(強じんであること)も

図1

単一粒子ナノ加工法による 1 D ナノゲルの形成過程．

大阪大学大学院工学研究科教授応用化学専攻
東北大学多元物質科学研究所1)助教 2)教授(〒9808577 仙台市片平 211)
日本原子力研究開発機構副主任研究員
Formation of 1D Nanomaterials by Single Particle Nanofabrication Technique; Shu Seki, Satoshi Tsukuda, ShunIchiro
Tanakaand Masaki Sugimoto(Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, Osaka University, Suita. Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University, Sendai. Quantum Beam Science Directorate,
Japan Atomic Energy Agency, Takasaki)
Keywords: single nanoparticle fabrication technique, 1d nanogel, protein, Enzymedegradable, hybrid, metal nanoparticle
2014年 6 月10日受理[doi:10.2320/materia.53.520]



小

特

集

 密度(入射反応効率・分子量(材料依存)・エネルギー付与◯

な理論モデルの提案をすでに行っている(12)(13)(15) ．そこで

粒子依存)によりほぼ完全に制御されるため，高い均一性を

BSA の架橋効率を算出し，タンパク質が SPNT を利用した担保し得る．また， 1 D ナノゲルの数は照射した粒子数とナノ構造体形成の優れたベース材料になりうるかの評価を行一致するために，入射粒子の数によって 1D ナノゲルの面った．形成された 1 D ナノゲルは基板上で表面相互作用に積密度を自由に制御できる． SPNT の最大の特徴は，架橋より変形していることから，楕円変形モデルを適用し断面半することのできる分子であればどんな分子でもナノ構造化で

径  12 nm を得 た． BSA の放 射線 照 射に 対 する 架橋 効 率

きることである．一般的なナノ構造体形成手法で必要とされG ( x )は 1.2 ( 100 eV )－1 と算出され，これは高い架橋効率をる自己集合性のための高度な分子設計への要求に対し，示すことが知られているポリ( 4 ブロモスチレン)が示す

SPNT に必要な条件は架橋反応を起こすことだけである．

0.31.2(100 eV)－1 に匹敵している(17)．

本研究では，このような MeV 級高エネルギー荷電粒子が物形成される 1 D ナノゲルの数密度は入射粒子数によって質中を通過した際に生み出される「励起反応場」を直接化学

コントロールされる．照射線量を 1.0 × 108 ， 3.0 × 108 ， 5.0反応に転じることによって可能となった，いわば「究極に小× 108 ions cm－2 と制御し，形成されるタンパク 1D ナノゲ

さい」，低次元ナノ構造体の形成について論じてみたい．

ルの数密度の比較を行った． AFM 観察より 1.0 × 108 ions
cm－2 の照射線量を示すサンプルからは，23個のナノ構造体

.

生体適合性高分子 1
D ナノゲルの形成が確認され，照射線量から計算される 25 mm2 あたりの25個とほぼ一致した(図( a ))．同様に他のサンプルからもそれ生体高分子の一種として知られるタンパク質は，単純なア

ぞれの照射線量に対応した表面数密度の 1 D ナノゲルが確

ミノ酸を繰り返す構造をもち，生体内で要求される複雑な機認された(図 3 ( b ) ,( c ))．この結果から照射線量により構造能を発現させている．一方で単純な構造のため，タンパク質体の数密度の制御が可能であり，ナノ構造体の基板との一端を任意に配列・集合させることは困難である．そこで，タン固定が有効に作用していることが確認された．さて，SPNT

パク質を複雑な化学・遺伝子学的な手法を用いることなくナにより形成された 1 D ナノゲルの内部構造はどのように変ノ構造化することができれば医学・生理学分野において多く質しているかについて，酵素反応によるタンパクナノ構造体の知見を得ることが期待できる．本項では複雑な操作，添加の加水分解反応の適用を試みた．酵素反応にはアミノ酸の一剤を一切用いずタンパク質のみから構成されるタンパク質ナ種であるリジン・アルギニン残基の C 末端側のペプチド結

ノ構造体形成を目的とし， SPNT による一次元タンパク質合を選択的に切断するトリプシンを用いた．反応時間の経過

ナノ構造体の形成，およびナノ構造体の内部構造，表面上のとともにナノ構造体の断片化が進行し，酵素反応開始 20 分

機能性タンパク質の活性評価について紹介してみたい．

後ではナノ構造体は完全に消失した(図)．これは，SPNT

SPNT を用いて人由来血清アルブミン(human serum albu-

で形成されるタンパクナノ構造体はタンパク質の基本構造でmin, HSA)からナノ構造体形成を試みた結果，1D ナノゲル

あるペプチド結合を保持した状態でナノ構造化していることの AFM 画像が観察された．さらに， HSA 以外のタンパクを示唆している．

質，牛由来血清アルブミン(bovine serum albumin: BSA)，

SPNT により形成されるタンパク質 1 D ナノゲルの表面

卵白アルブミン，アビジンからも同様に 1D ナノゲルの形

活性評価について以下の検証を行った．蛋白質分子であるア成が確認された(図)．この結果から SPNT は合成高分子

ビジンはビオチン分子と高い相互作用(Kd10－15 M)を示すだけでなく様々なタンパク質をベースとするナノ構造体形成が可能であることを明らかにした． SPNT で形成される 1 
D ナノゲルのサイズ，特に断面半径はターゲットとなる高分子材料の架橋効率に依存することが確認されており，詳細

図3

図2

タンパク質 1D ナノゲル(a) HSA, (b) BSA,(c) ovalbumin, (d) avidin の AFM 像．

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan

HAS 1 D ナノゲルの AFM 像． HAS 薄膜(膜厚1200 nm)に 490 MeV 192Os30＋ ビームを(a) 1.0×
108, (b) 3.0×108, (c) 5.0×108 ions cm－2 の線量で照射し作製した．

図4

HAS 1D ナノゲルの加水分解過程．




図5

( a ) HAS Avidin 1 D ナノゲルの AFM 像． 490
MeV 192Os30＋ ビ ー ム を 3.0 × 108 ions cm－2 照 射して形成した．( b ) Dibiotinyl linker と avidin 溶
液に交互に 3 回浸漬後の HAS Avidin 1 D ナノ
ゲル．(c) Dibiotinyl linker の化学構造．

図6

SPNT を基盤としたハイブリッド化手法．

ことが知られている．アビジン由来のナノ構造体形成後，両末端にビオチン分子を持つリンカー化合物(図( c ))を利用
し，アビジンとリンカー化合物溶液に交互に浸漬した場合に生じるナノ構造体の断面半径の変化を確認した．操作を 3
回繰り返した場合，構造体の一部に断面半径が修飾前の 1.4倍に達する 20 nm のナノ構造体が確認された(図 5(b))．こ

図7

490 MeV 192Os30＋ ビーム照射により形成された
Au ナ ノ 粒 子 を 内 包 し た PHS ナ ノ ワ イ ヤ ー のTEM 像(a)ワイヤー凝集状態，(b)単離状態(Au
ナノ粒子内包)．

図8

PVP / Au ハイブリッドナノワイヤー形成における塩化金酸添加量対するワイヤー径依存性．

の結果から，SPNT では，ビオチンアビジンの相互作用といった単純タンパク質機能であれば十分に保持したまま構造体を形成可能であることを明らかとした．これらの反応を用いたナノ構造体の表面機能化の過程において，決まった種類の酵素を，決まった量だけ固定することにも成功し，将来の薬剤放出材料としての応用に期待がされている(18)(21)．

.

金属ナノ粒子高分子ハイブリッドナノワイヤーの形成

SPNT を利用することにより，精密にサイズ制御された

導電性，光学特性，外場刺激応答性などを有する 1 次元ナノ構造体を容易に作製することが可能である(13)(22)．本項では，上記手法で形成した高分子 1 次元ナノ構造体に無機粒子を融合させることにより，高分子単体では発現が困難である機能の付与，また高分子が有する特性と無機粒子の特性を融合させた新規機能発現を目指し，高分子に金属塩を混ぜ込

す．ポリビニルピロリドン( PVP )と金ナノ粒子のハイブリ

んだ複合膜より直接ハイブリッド化する粒子内包型と，高分

ッドワイヤーを例に挙げると，HAuCl4 の添加量の増加に従子ナノワイヤー形成後，表面に粒子を析出させる表面修飾型

い，ワイヤー断面半径が減少した(図)．形状も HAuCl4 添の 2 種のハイブリッド化手法について紹介する(図)．

加量が 1.25 wtの場合は，連続的な形状を保持しているが，



粒子内包型ハイブリッド化

7.5 wtにおいては部分的な切断が生じ，不連続な形状として AFM で観察された．SPNT においては，単一粒子によりポリヒドロキシスチレン( PHS )と金ナノ粒子の前駆体と付与された局所的なエネルギー反応場で架橋反応が引きこさな る HAuCl4 の 共 溶 解 液 よ り 作 製 し た PHS / Au 複 合 膜 へれるため，ワイヤーの断面半径は，イオン種のエネルギー，

SPNT を適用した．単一粒子飛跡に沿ったエネルギー付与

高分子の架橋効率，分子量に強く依存する(14)(15)(22) ．入射場において，高分子の架橋反応と還元反応が同時に引き起こ粒子の飛跡を中心とした局所領域には，付与されたエネルギ

されることにより，金ナノ粒子を内部に取り込んだ PHS とーによりラジカルを含む中間活性種が高密度に生成する．このハイブリッドナノワイヤーの形成が確認された(図)．

れら中間活性種は， PVP 同士の架橋反応を引き起こし，架TEM 像より内部に固定化された金ナノ粒子も観察され，ナ橋点を形成するが，金属イオンが存在する有機無機複合膜中ノワイヤー内部の架橋 3 次元ネットワーク構造がナノ粒子では，生じた中間活性種が金属イオンの還元に使用される分，を強く束縛していることが示唆される．また，内包する金ナ

PVP 同士の架橋反応が阻害され，結果として PVP の架橋効

ノ粒子のサイズ，粒子数は，薄膜形成時の HAuCl4 の添加量率が減少し，形成されるワイヤー半径の減少が引き起こされに依存して増加する．一方で， HAuCl4 の添加量は，ハイブたと示唆される．粒子内包型ハイブリッド化に際しては，内リッドナノワイヤーの形状，特にワイヤー径に影響をおよぼ

包粒子とワイヤー径のサイズが競合するため形成に関しては



小

特

集

図9

PVP ナノワイヤー表面に析出した Ag ナノ粒子の SEM 像． 490 MeV 192Os30＋ ビームを PVP 薄膜に照射し， PVP ナノワイヤーを形成した後，硝酸銀水溶液中で(a) 600, (b) 18000, (c) 3600 s
間反応を行った．

金属塩の混合比を考慮する必要がある．


表面修飾型ハイブリッド化

ここでは，高分子ナノワイヤー上に金属ナノ粒子を修飾するため，SPNT 用いて PVP ナノワイヤーを形成した後，硝酸銀水溶液中での熱還元反応を行った．図に示すように，
PVP ナノワイヤー上に Ag ナノ粒子が形成されていること

が SEM 観察により確認され，液中での還元反応により容易に PVP /Ag ハイブリッド化が可能であることが明らかとなった．また，Ag ナノ粒子の形成は，PVP ワイヤー上から優
先的に起きていることが観察される．上記ナノワイヤーは，
金属ナノ粒子の保護剤としても広く利用されている PVP の架橋構造体で構成されているため，密に存在する PVP 高分
子鎖が Ag ナノ粒子の保護剤として作用し，選択的にワイヤー上に Ag 粒子を析出，固定化することに成功したことが示唆される．また，反応時間が 600, 1800, 3600 s と増加するに従い，ナノワイヤー表面に析出するナノ粒子数，サイズが増加した．硝酸銀濃度の増加においても同様の傾向が示されており，還元反応時間，金属塩濃度の調整で，容易に表面修飾する Ag 粒子のサイズ・数を制御できる．
以上のように， SPNT を基盤とした 2 種のハイブリッド
化手法を紹介したが，高分子と金属ナノ粒子の組み合わせは多種多様であり，任意に材料設計を行うことにより，環境適
応型触媒，外場応答性センサー材料など他分野への応用展開が期待される．

.

お わ

り

に

単一粒子の形成する励起反応場の中での化学反応は，従来のナノ構造形成の概念を覆し，物質・材料を自由に選択してナノ構造化できる可能性があることを示している．タンパク
質・高分子・低分子，またそれらのナノ構造中に自由に金属を埋め込んだ材料の形成は，端的に本手法の汎用ナノ構造形成技術としての高い潜在性を示している．今後，“狙った材681.
( 4 ) H. Ghiradella, D. Aneshansley, T. Eisner, E. R. Silberglied andE. H. Hinton: Science, 178(1972), 1214.
( 5 ) B. P. Clapham and C. M. Hutley: Nature, 244(1973), 281.
( 6 ) A. M. Sleigh, R. J. Blake and N. Liron: Am. Rev. Respir. Dis.,
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( 7 ) W. Chen, Y. A. Fadeev, C. M. Hsieh, D. Oner, J. Youngblood
and J. T. McCarthy: Langmuir, 15(1999), 3395.
( 8 ) H. Yabu, Y. Hirai, M. Kojima and M. Shimomura: Chem.
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( 9 ) K. A. Geim, V. S. Dubonos, V. I. Grigorieva, S. K. Novoselov,
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(10) M. Sitti and S. R. Fearing: J. Adhes. Sci. Technol., 17(2003),
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(11) P. Lalanne and M. G. Morris: Nanotechnology, 8(1997), 53.
(12) S. Seki, K. Maeda, Y. Kunimi, S. Tagawa, Y. Yoshida, H.
Kudoh, M. Sugimoto, Y. Morita, T. Segchi, T. Iwai, H. Shibata, K. Asai and K. Ishigure: J. Phys. Chem. B, 103(1999),3043.
(13) S. Seki, K. Maeda, S. Tagawa, H. Kudoh, M. Sugimoto, Y.
Morita and H. Shibata: Adv. Mater., 13(2001), 1663.
(14) S. Tsukuda, S. Seki, S. Tagawa, M. Sugimoto, A. Idesaki, S.
Tanaka and A. Oshima: J. Phys. Chem. B, 108(2004), 3407.
(15) S. Seki, S. Tsukuda, K. Maeda, Y. Matsui, A. Saeki and S.
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(16) Y. Maeyoshi, A. Saeki, S. Suwa, M. Omichi, H. Marui, A. Asano, S. Tsukuda, M. Sugimoto, A. Kishimura, K. Kataoka and
S. Seki: Sci. Rep., 2(2012), 600.
(17) M. Omichi, A. Asano, S. Tsukuda, K. Takano, M. Sugimoto,
A. Saeki, D. Sakamaki, A. Onoda, T. Hayashi and S. Seki: Nature Commun., 5(2014), 3718.
(18) S. Seki, A. Saeki, W. Choi, Y. Maeyoshi, M. Omichi, A. Asano,
K. Enomoto, C. Vijayakumar, M. Sugimoto, S. Tsukuda and S.
Tanaka: J. Phys. Chem. B, 116(2012), 1285712863.
(19) M. Omichi, H. Marui, K. Takano, S. Tsukuda, M. Sugimoto, S.
Kuwabata and S. Seki: ACS Appl. Mater. Interfaces, 4(2012),
54925497.
(20) A. Asano, M. Omichi, S. Tsukuda, K. Takano, M. Sugimoto,
A. Saeki and S. Seki: J. Phys. Chem. C, 116(2012), 17274
17279.
(21) M. Omichi, K. Takano, T. Satoh, T. Kamiya, Y. Ishii, T. Ohkubo, M. Koka, W. Kada, M. Sugimoto, H. Nishikawa and S.
Seki: J. Nanosci. Nanotechnol., 12(2012), 74017404.
(22) S. Tsukuda, S. Seki, S. Tagawa and M. Sugimoto: Appl. Phys.
Lett., 87(2005), 233119.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
平成 3 年 東京大学工学部卒業
平成 5 年 東京大学大学院工学系研究科原子力工学専
攻修士課程修了
平成 6 年 アルゴンヌ国立研究所研究員
平成 7 年 東京大学大学院工学系研究科システム量子工学専攻博士課程中退
平成 7 年 大阪大学産業科学研究所 助手
平成13年 デルフト工科大学研究員
平成15年 大阪大学産業科学研究所 助教授
関 修平
平成19年 大阪大学大学院工学研究科応用化学専攻
准教授
平成20年 JST さきがけ「物質と光作用」研究者
平成21年 大阪大学大学院工学研究科 応用化学専攻 教授
平成13年 博士(工学)
専門分野高分子科学 放射線物質科学 物性化学
◎疑うがゆえに知り，知るがゆえに疑う．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

料を確実にナノ構造化する”技術として，さらに磨きをかけていきたい．

文献( 1 ) http://www.itrs.net/Links/2012ITRS/Home2012.htm( 2 ) W. Barthlott and C. Neinhuis: Planta, 202(1997), 1
8.
( 3 ) K. Autumn, A. Y. Liang, T. S. Hsieh, W. Zesch, P. W. Chan,
W. T. Kenny, R. Fearing and J. R. Full: Nature, 405(2000),

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan

佃

諭志

田中俊一郎

杉本正樹




電子照射による元素・電子軌道・サイト・
方位選択的原子操作
保

田

英

洋

比べて低い温度においても起こりうる．こうした基底状態に

.

は じ

め

に

おいて成り立つ熱力学的なふるまいも，図 1( b)に示すように，励起状態において，系の自由エネルギーを上昇させた場

近年，種々の量子ビームの照射効果を利用した材料のプロ

合に，どのようなことが起こるかは明らかではないが，系のセッシングに関する研究が試みられている．ナノプロセスを

自由エネルギーが下がる方向に反応が進行することが期待さ目的として原子移動を操作する手法には，熱的，力学的，電れる．

子 的 手 法の 3 つに 大 別 され る ． 中で も 電子 的 手 法に お い

電子励起によって原子移動が起こるメカニズムを，原子間て，電子照射は一つの有効な手法である．原子間結合を担う

ポテンシャルと配位座標により図に模式的に示す．基底状

価電子や内殻電子を励起することにより結合状態のバランス

態において，原子は平衡位置 Q0 に位置する．励起状態におを変え，非平衡構造へと原子を再配列させることができる．

いては，原子間ポテンシャルが赤い曲線で示すように上昇し，また，原子の弾き出し効果を利用すると，運動量の伝達によQ0 が平衡位置から変化する．励起状態の原子はポテンシャ

り力学的にも原子の移動方向を操作できるメリットもある．

ル表面をエネルギーの低い方向に移動してエネルギーを緩和

これらを利用すると，特定の元素，電子軌道，サイト，およするが，その寿命は短く，脱励起により基底状態のポテンシ

び，方位を選択的に電子励起や弾き出し効果によって操作で

ャル表面に戻る非熱的なプロセスをとる．このとき基底状態

きる可能性がある(1)．

に戻った原子は，緩和中に得た DE のエネルギーをもつ．緩ここでは，電子照射効果によって原子移動を操作するナノ

和で利得したエネルギー DE と熱エネルギー kT の和が移動プロセスについて，付与されたエネルギーがどのような過程に必要なエネルギー障壁 Eb よりも大きいとき，すなわち，

で原子を移動させるかに着目する．特に，系のサイズがナノ

DE ＋ kT ＞ Eb を満足するとき，原子は移動可能な近接位置

スケールの一例として GaSb 化合物半導体ナノ粒子を，まへジャンプする．

た，構造欠陥等により局所的に共有結合の中にイオン結合がしかしながら，この電子励起原子移動のメカニズムは，必

支配的な領域が導入される一例として SiC 多形構造を取りずしもナノ粒子に限ったものではない．ナノサイズ効果によあげ，それらの特徴を利用して，元素，電子軌道，サイト，って，こうした原子移動は促進されるのであろうか

および，方位を選択的に原子操作した研究例を紹介する．

第一には，ナノ粒子においては移動のエネルギー障壁 Eb
がバルクに比べて低いために，前述の式を満足しやすい．図.

サイズ効果を利用してナノ粒子中の原子を操作できるか

はナノ粒子の格子振動(a)と原子間ポテンシャルエネルギ
ーの模式図(b)であり，バルクに比べて浅いポテンシャル表
面が格子振動による原子変位を大きくしていることを示してナノ粒子においては，表面効果に起因した原子間ポテンシいる．( c )は，一例として， Au ナノ粒子のデバイ・ワラー

ャルの低下により反応が容易に起こることが知られている．

因子の温度およびサイズ依存性を示している．デバイ・ワラ

図( a )は負の生成熱を持つ 2 元系における反応前後の自由ー因子は原子の平均二乗変位の関数であり，その値が大きい

エネルギー変化と活性化エネルギーのサイズ効果について模

ほど，原子間ポテンシャル障壁が低いことを示している．室式的に示している．バルクにおいては，反応の活性化エネル

温において，サイズが約 5 nm 程度の Au ナノ粒子は，バルギーが大きいために，反応を進行させるためには加熱する必クに比べて平均二乗変位は約20程度大きくなる．

要がある．一方，ナノ粒子においては原子間ポテンシャルの第二に，ナノ粒子においては励起状態の寿命がバルクに比低下により活性化エネルギーも小さくなり，反応はバルクにべて長いために，脱励起前の緩和過程で利得するエネルギー

大阪大学教授工学研究科(〒5670047 茨木市美穂ヶ丘 71)
Element, Electronic Orbital, Atomic Siteand Crystalline OrientationSelective Atomic Controls by Electron Irradiation; Hidehiro
Yasuda(Research Center for UltraHigh Voltage Electron Microscopy, Osaka University, Ibaraki)
Keywords: electron irradiation, atomic control, electronic excitation, knockon displacement
2014年 6 月 5 日受理[doi:10.2320/materia.53.524]



小

特

集

図1

負の生成熱をもつ 2 元系における活性化エネルギーのサイズ効果，および，反応前後の自由エネルギー変化の基底状態と励起状態における模式図．

図3
図2

電子励起によって原子移動が起こるメカニズムを示す模式図．

(a) ナノ粒子の格子振動と (b) 原子間ポテンシャ
ルエネルギーの模式図，および，( c ) Au ナノ粒子のデバイ・ワラー因子の温度およびサイズ依存性．

DE が大きくなり，前述の不等式を満足しやすい．図はナノ粒子における励起状態の寿命の測定の一例である．干渉型

ルクに比べて 2～5 倍ほど長くなることがわかる．

時間分解 2 光子光電子分光法により，非占有準位に励起しナノ粒子に固有の低い原子移動のエネルギー障壁と長い励た電子の状態密度の時間変化から，励起状態のエネルギー緩起寿命が，電子励起により原子移動を促進させる要因である．

和時間を測定することができる．(a)にその原理を模式的に示している．フェルミ準位( EF )以下にある価電子帯の電子

. GaSb ナノ粒子の元素・電子軌道選択的原子操作

を，例えば， 3.15 eV のエネルギー， 8.5 fs のポンプパルス
レーザーで EF より上の励起状態に 1 光子励起すると，水色

GaSb ナノ粒子において，特定の元素を選択的に電子励で示した状態の電子が励起状態となる．この励起状態の電子

起，特に内殻電子を励起して原子移動を操作する手法についは，時間とともに電子電子散乱により緩和し，橙色の状態て紹介する．Ga および Sb の K 殻(1s 軌道)の束縛エネルギへと変化していくが，時間遅延を与えたプローブパルスレー

ーは，それぞれ 10.4 keV および 30.5 keV である．L, M, N,

ザーで再び励起し，電子を光電子放出させることで，励起状O 殻の束縛エネルギーは， 1 ～ 5 keV の範囲にある． TEM

態においてエネルギー緩和した電子の状態密度を測定するこにより電子励起と観察を同時に行うことが可能な加速電圧のとができる．励起状態に保持される時間と励起状態のエネル

条件において， L, M, N, O 殻の束縛エネルギーは電子ビー

ギーを変化させて励起状態の寿命を決定する．(b)に示すよ

ムのエネルギーに比べて著しく小さいため，その励起断面積

うにサイズ分散の小さい銀ナノ粒子において，励起状態の寿は極めて小さい．一方， 1s 軌道は比較的大きな束縛エネル

命(エネルギー緩和時間)を測定した結果を(c)に示す．サイギーをもつために，TEM 観察における電子のエネルギーにズが約 3 nm の銀ナノ粒子において，励起状態の寿命は，バよる励起効率を最適化できる条件にある．TEM の電子エネ

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan




図4

ナノ粒子における励起状態の寿命測定．(a) 原理の模式図，(b) Ag ナノ粒子の TEM 像，(c) 励起状態の寿命の励起準位依存性．

ル ギ ー を 25 keV に す る と ， Ga1s 軌 道 は 励 起 で き る が ，Sb1s 軌道を励起することはできない．また，電子エネルギ

ーを 75 keV にすると， Ga および Sb の両方の 1s 軌道を励起できる．このように，電子軌道を選択的に電子励起することで，励起する元素の種類も選択できる．
図( a )は 430 K に保持された平均粒径 20 nm の GaSb 粒子において，エネルギー 25 keV ，電子線量 4.8 × 1022 em－2
で， Ga1s 軌道のみを励起後の変化を示している．閃亜鉛鉱
構造をもつ GaSb ナノ粒子は，とに示されるように，内部に明るいコントラストのボイドが観察されるとともに，
Sb コアと Ga シェルからなるナノ粒子に相分離することが明らかになった．
一方，図 5 ( b )は 430 K に保持された平均粒径 20 nm の
GaSb 粒子において，エネルギーを 75 keV にあげて電子線

量 3.6×1023 em－2 で，Ga および Sb の両方の 1s 軌道を励起
後の変化を示している．ナノ粒子は，ボイドを含まないコ
ア・シェル構造のナノ粒子に相分離(′と′)することが明らかになった．
一般的に，内殻電子励起は蛍光放射とオージェ電子放射によって緩和するが，この系において緩和過程の約 50 がオ

図5GaSb ナ ノ粒子 の電 子励 起誘 起相分 離． ( a ) 25
keV 励起によるボイド生成をともなう相分離，( b ) 75 keV 励起によるボイドを含まないコア・シェル構造への相分離．

ージェ電子放射による．オージェ遷移の終状態においては 2正孔が生成する．こうした電子励起状態において図 2 に示
すように，原子間ポテンシャルは変化し，基底状態で安定エ

粒子内部でクラスタリングすることによりボイドを形成し，ネルギー位置にあった原子は不安定な状態になる．

その後，相分離する．一方， Ga と Sb 原子を内殻励起したGa 原子のみを内殻励起した場合，オージェ遷移の終状態

場合，これらの原子の格子間原子と原子空孔が生成する．単で Ga 原子に局在する 2 正孔のクーロン反発力により Ga 原

一原子の励起に比べてこれらの生成確率は約 2 倍になり，子はボンド切断されて原子変位し，格子間原子と原子空孔が格子間原子と原子空孔との対消滅の確率も増える．こうした形成される． Ga 格子間原子は圧縮歪みをもち，ナノ粒子の状態における全ての原子の拡散の促進により，表面エネルギ

表面張力と相互作用して表面に移動する．引っ張り歪みをもーの低い Ga 原子がナノ粒子表面に偏析し，ボイド形成を経

つ原子空孔と表面張力との相互作用は大きくないため，ナノずに相分離すると考えられる(2)(3)．



小

特

集

図6

.

閃亜鉛鉱構造をもつ化合物半導体における積層欠陥導入とウルツ鉱構造の模式図．

格子のソフト化を利用して異方的に原子を操作で
きるか

図7

6HSiC 薄膜において電子励起と C 原子のみの弾き出しが起こる条件で，[ 112̃0 ]方向から電子照射したときの変化．

図8

6HSiC 薄膜を電子のエネルギーを変化させて照射したときの変化．( a )( a ′) 25 keV 電子照射，(b)(b′) 125 keV 電子照射．

化合物半導体における閃亜鉛鉱構造は，イオン度が増加す
るにつれてウルツ鉱構造が安定になることが知られている．
図に示すように，閃亜鉛鉱構造中に積層欠陥が導入されて部分的にウルツ鉱構造をもつ場合，共有結合の中に部分的にイオン度が増加した領域が形成されていると考えられる．こうした結合状態において，電子励起によりイオン度の高い部
分を優先的に励起状態とし，原子間ポテンシャルを不安定にしたとき，付加的に力学的な刺激を与えると，その局所領域の原子集団のみを異方的に操作できる可能性がある．

.

SiC 薄膜のサイト・元素・方位選択的原子操作

図 6 のような構造欠陥をもつ一例として，多形結晶である 6HSiC 薄膜において，サイト・元素・方位選択的に原子移動を操作する手法について紹介する．SiC を電子照射した
ときに起こる原子の弾き出しのしきいエネルギーは， Si お
よび C 原子について，それぞれ，約250および約 100 keV である．
図は， C 原子のしきいエネルギー以上ではあるが， Si原子のそれ以下であり，C 原子のみの弾き出しが起こる 200
keV のエネルギーにより，[ 112̃0 ]方向から室温において電子照射したときの変化を示している．(a)中には[0001]方向に 6 倍周期で規則構造が観察され，対応する FFT(a′)は 6H構造のパターンを示す． 3.6 × 1027 e/ m2 照射後の(b )中には周期構造が消失し，対応する FFT は丸で囲んだ立方晶系の3C 構造が生成したときに現れるパターンに相当する部分の強度が増大し， 6H 構造から 3C 構造への変化が起こったことがわかる．
図は異なる電子エネルギーによって照射した後の状態のま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan




図9

6HSiC において，積層欠陥領域において局所的に存在する六方晶構造と結合のイオン度の増大．

比較である．(a)(a′)に示すように，Si および C 原子のいずれの弾き出しも起こらず，電子励起効果のみが支配的である
エネルギー 25 keV での照射後には，試料表面からの脱離は

図106HSiC を c 軸に垂直方向からみた 6H 構造と 3C構造における原子配列の変化の模式図．

観察されるが，電子回折図形に著しい変化はなく，照射前後
で 6H 構造を保持していることを示している．一方，( b ).

(b′)に示すように，電子励起効果に重畳して C 原子の弾き

お

わ

り

に

出しのみが起こる 125 keV での照射後には，電子回折図形
中の 6H 構造に起因する規則格子反射の強度が減少し， 3C

電子照射によって，原子を特定の元素，電子軌道，サイ構造が生成したときに現れるパターンに相当する部分の強度

ト，および，方位を選択的に操作して構造変化を誘起させたが増大するとともに，一部のアモルファス化を示すハローリ

例を紹介した．弾き出しと電子励起効果の相乗効果を利用

ングが現れる．

し，平衡状態から非平衡状態に移行した不安定モードが系全6H 構造から 3C 構造への変化が，25 keV 電子照射によっ体を組織化した状態に導くようなナノプロセスによって，物て起こらず，125 keV 照射によって初めて起こることから，

質材料の改質・加工の新たな指導原理の確立が期待される．

この構造変化は電子励起のみでは誘起されず，弾き出し効果

文との相乗効果により起こることがわかる．図に示すように，

献6HSiC において，積層欠陥領域において局所的に存在する六方晶構造は，3CSiC における立方晶構造よりも，結合のイオン度が高い．こうした若干イオン性の高い領域は，電子励起効果が顕著になり，その結果，格子がソフト化しやすいと考えられる．
図は 6H SiC の c 軸に垂直方向からの模式図である．

( 1 ) H. Yasuda: Advanced Analysis of Defect Formations andPhase Transformations in Nanoparticles by In Situ Transmission Electron Microscopy, Progress in Advanced Structuraland Functional Materials Design, Chapter 22, Springer,
Tomoyuki Kakeshita (Ed.), (2013), 273282.
( 2 ) H. Yasuda, et al.: Phys. Rev. Lett., 92(2004), 135501.
( 3 ) H. Yasuda, et al.: Phys. Rev. Lett., 100(2008), 105506.

6H 構造と 3C 構造における原子配列を，それぞれ，紫とピ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

ンク色で表している．この 2 つの構造の相違は立方晶構造

1985 年 3 月

における{111}面上の部分転位の導入による結晶格子変位の有無，すなわち，積層欠陥の有無と等価である．積層欠陥領域においてイオン度が高いことに起因した励起状態での原子間ポテンシャルの不安定化により，100 keV 以上のエネルギ
ーによる電子照射においては C 原子が{ 111 }面(六方晶構造
では{0001}面)内に優先的に弾き出されることよって部分転位の運動のトリガーとなり，周期的に存在する積層欠陥が消保田英洋

大阪大学大学院工学研究科博士前期課
程修了
2001年 4 月 神戸大学・教授
2010 年 4 月 大阪大学超高圧電子顕微鏡センター・教授
2014年 2 月 現職
専門分野材料物性学◎超高圧電子顕微鏡法と電子分光法の開発と応用に従事し，ナノ構造，相転移，電子構造，励起状態，量子物性の研究を進めている．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

失すると考えられる．



小

特

集

放射線照射反応場でのナノ材料創成
山 本 孝 夫 中 川

.

は じ

め

に

.

貴 清 野 智 史

粒子創製プロセス(マクロ視点)

固体に放射線が入射すると格子や電子系の局在欠陥が生成

合成操作は単純である．金属塩(例えば塩化金酸)などの原するが，水溶液系の照射では放射線化学的な反応による変化

料を溶解した水溶液に担体粉末(炭素もしくはセラミックス)が残る．反応系の質量の殆どを占める水が照射エネルギーをを懸濁させ，バイアル瓶中で常温常圧で放射線を照射する．

吸収し，水分子の放射線分解が起こり，反応性に富むラジ

これにより金属イオンは還元されナノ粒子となり担体上に固カルや水和電子 e－aq など，( 1 )のような化学活性種が発生し定される．照射後に水洗・ろ過・乾燥すれば，貴金属ナノ粒

多様な反応を誘起する．

子が担体上に固定された粉末材料が得られる．原料の組成やH2O－hn→H3O＋, H, OH, H2, H2O2, HO2, e－
aq,

(1)

濃度， pH ，添加剤(アルコール，錯化剤，保護剤， Ar 脱気照射による金属粒子の生成は 1962 年の初報(1) 以降に金属コなど)の選択による制御性がある．照射には 60Co g線や加速

ロイドの研 究が厚く追求され たが(2) ，我々は 2003 年の報器電子線を使う．両者ともに工業用施設が国内に数カ所稼働

告(3)以降，担持型粒子の研究を展開している．2 金属系を含しており，医療器具(使い捨て注射器や縫合糸など)の滅菌処

めて，機能性の発現を追求しバイオメディカルや触媒への応

理を主な対象とする大量処理施設である．その通常の工程で用を狙っている．最近の成果の例として図に，粒径が約 2

我々は実験を実施している．反応速度を決めるのは電離作用

nm の PtRu 二元金属粒子を炭素微粒子上に隙間なく担持しで生じる e－aq などの濃度で，これは放射線のエネルギー吸収た材料(燃料電池の電極触媒活性に優れる)の TEM 画像を示率(線量率)に依存する．典型的な条件である 1 mM の金属す(4)．工業用照射施設が使えるため量産の可能性も高く，既イオンの還元に 20 kGy の線量を照射するが(Gy は質量あたに一回の照射で数 g の触媒粉末が得られる．本稿では，主にりの吸収エネルギー， J / kg )，要する時間は加速器電子線

ミクロな粒子創製プロセスとその特徴を紹介したい．

(約 5 MeV)では数秒，60Co g線では数時間である．電離は物質内で分岐し多重散乱して熱化する高速電子が起こすが，g線はこの電子を叩き出す光電効果またはコンプトン散乱の吸収係数が比較的小さい(透過力が高い)． 5 MeV の電子は
3 cm 弱の水層で熱化するが， g 線は一桁の減衰に数十 cmを要する．照射容器は水中行程がこれらより短くなる様に選ぶ．両者は吸収係数の差異により所要時間が桁違いだが，高速電子が水中で誘起する反応の本質に差異はない．
高い線量率による素早い反応は本法の優位点であるが，我々の使う電子線照射は既に実際上可能な最高の値に近い．何故なら， 20 kGy の吸収は約 5 cal / g の吸熱に相当し，これを数秒間で与える現状以上の線量率は系の急速な昇温を招く
図1

本法で合成した担持型二元金属粒子の TEM 像．
約 2 nm の Pt Ru 二元粒子( Pt / Ru ～ 1 )が隙間無
く炭素上に担持(38 mass)されている．

ことになる．

大阪大学教授大学院工学研究科(〒5650871 吹田市山田丘 21)
大阪大学准教授大学院工学研究科
Synthesis of Nanoparticle Material in Radiation Fields; Takao Yamamoto, Takashi Nakagawa, Satoshi Seino(Graduate School ofEngineering, Osaka University, Suita)
Keywords: nanoparticles, irradiation, electron beam, radiolysis, radiation chemistry, catalysis, hydrate electron
2014年 6 月10日受理[doi:10.2320/materia.53.529]

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan




.

照射による還元反応

.

照射による金属ナノ粒子生成照射による還元種発生の概観を図に示す．水中の高速電粒子創製過程を図に概観する．電子の軌跡に沿って発生子の軌跡に沿って電離は起こり e－
aq やラジカルが生成する微した還元種はその近傍のイオンを直ちに還元する．反応が進

小領域(spur)を多数つくる(5)．spur は直径が約 2 nm で互い

みイオン濃度が低下しても拡散距離が伸びるが還元は続く．

に百 nm 程離れている． e－
aq は熱化した遊離電子を数個の水

この結果，多価イオン Mn＋ は M0 に逐次還元され，それら分子が取り囲んだもので，強い電子供与性を持つ．反応物質が会合して金属ナノ粒子が創製される．しかしこれらの過程が無い純水中では数百 msec は存在しブラウン運動により拡に競合する逆反応も起こる． e－
aq の強い還元力で一旦は還元－9 m2 / s )．この寿命内の拡散距離散する( D ( e－aq )＝ 5 × 10

されても，その液中で熱力学的に不安定なら酸化から逃れ得(2Dt)1/2 は 1 mM 溶液中でのイオンの相互距離(約10 nm)のない．安定相ができる金属種でも原子数個のクラスターから

二桁以上長い．従って殆ど全ての e－
aq はイオンに遭遇でき

核生成を経て粒成長が始まるまでは，H＋ などのイオン，酸

る．実際多くの金属種に対して実測された反応の速度定数化性ラジカルや溶存酸素による酸化が起こり易く， e－aq 濃度(二次)は1010 M－1s－1 越え拡散律速を示す．このように，e－aq

を上げて成長を促進する必要がある．これは本法においてははイオンに遭遇すれば強力な還元力(標準電位は－ 2.6 V vs.

線量率を上げることに相当する．もちろん，還元種である

SHE )を背景にイオンを還元する． e－
aq の生成量を見積もる＋
e－aq が H や溶存酸素と反応しての失活を抑制する狙いで，と，G 値(100 eV の吸収ごとの生成数)が2.7なので，20 kGy

pH 値を上げる・不活性ガス脱気するなどの一般のナノ粒子の吸収線量は e－aq を 5.6 mM つくり，これは金属イオン総量

製法に共通の手段は一定の効果を持つ．このような過程を経

1 mM の数倍である．逆反応が少ない貴金属では仕込んだ全て成長した金属粒子は水溶液中に懸濁している担体粒子表面量の還元が観察される．実際には還元種として e－
aq 以外にも，に出合い固定される．この固定の結合力は，おそらく静電相

H・ラジカルや添加アルコールが酸化性の OH・ラジカルを互作用であると思われ，担持後にも金属粒子の成長が推測さ捕捉し還元性に転換して関与しているはずである．

れるが，強い照射下での各種の分析・測定が難しいため詳細

電子が入射方向に数 cm のカスケード状軌跡をつくり熱化は不明な部分が多く今後の課題である．

するまでの時間は 10－14 sec と極めて短く，還元種が多数の.

離散した spur から拡散して近傍のイオンを還元するには二元金属粒子生成

msec 単位の時間である．このような電子軌跡が空間的・時

間的に離散的にランダムに発生するので，数秒以上のプロセ

この方法では還元剤を放射線励起によって得るが，続く粒ス時間の尺度では多数が重畳してマクロには均一な反応場が子生成過程では通常法と同様に，酸化還元電位に代表される得られる．

金属種の熱力学的性質が安定粒子材料となれるか否かに影響する．しかし数秒間で粒子生成を完遂する素早さは比類の無

図2



電子線照射による水中での金属イオン還元過程の概要(マルチスケールで示す)．

図3

照射による水中での担持型の金属粒子創製過程
の概要．

小

特

集

い特徴であり，特に二元金属系での粒子創製で優位点をもた

CumPtn＋Pt0 → CumPtn＋1(6)

らす．触媒応用を狙うナノ粒子では，表面や内部での二種原

Pt Ru 系での実験結果(7) と比較すると，合金化に影響し子の配置制御が高活性化の観点から注目される．しかし構造ている条件が見えてくる． Ru は Cu に比べ貴で Pt との E °制御しながらのナノ粒子合成には課題がある．二種イオンを差が小さい†† が，合金ではなくコアシェル粒子の傾向が強い

共存させ還元すると，卑な方の金属種は還元されても貴な方ことが観察された．しかし酸化物相も現れない． Pt Cu 系のイオンと出会えば Redox 反応で逆酸化されるので，二種との差異は，合金化反応( 5 )( 6 )の駆動力となる異種原子の還元は並行せず貴な種が先行する．そのためコアシェル

間相互作用と関連すると考えられる( Cu を Ru と読替)．合構造(貴卑)となる傾向があり，操作時間がかかる程にこの金状態図を参照すると Pt Cu 系は全率固溶するが， Pt Ru

熱力学的制約は強く現れる．本法では短時間に大量に内部発系では純金属の結晶構造が Pt(fcc)と Ru(hcp)と異なり中間生する還元種により，大量発生した M0 が高頻度で会合して組成域で相分離する．従って Pt Cu 間相互作用は引力で逆酸化を被る前に核生成から粒成長に至る．つまりコアシェ

Pt Ru 間はこれが弱いか斥力であると考えて良い．つまり

ル構造を形成する暇もなく合金粒子が得られる．

( 5 )( 6 )がエネルギー的に不利で滞るうちに( 2 )が先行しPt Cu 系での実験結果(6)はこれを例証している． Cu2＋ だ

Ptコアが形成されてしまうと解釈できる．しかし，この Pt

けを仕込むと金属ではなく CuO 相が析出し未還元イオンがRu 系でも錯化剤( DL 酒石酸)を添加すると合金粒子が得ら

2＋ を一旦は還元するはず残留した． e－aq の強い還元力は Cu

れた．これは，両金属イオンを含む錯体の形成により分子尺だが† 逆酸化から逃れていない．ところが Pt2＋ も併せて仕度で両者が隣接した状態で還元が起こるため，混合エントロ

込むとベガード則に従う Pt Cu 合金粒子が出現する．な

ピーも効いて合金相が出現したと考えられる．

お，仕込みが Cu と Pt が等量付近を越えた Cu リッチ側で.

は，余剰分が CuO として析出することが化学分析， XRD,

二相に不均一化した粒子の生成

XANES で確認される．これは次の様に解釈できる(図参照)．貴な Pt は逆酸化をあまり受けず粒子化まで進む過程

Pt Cu 系では Cu が合金と CuO として同時に出現するこで， Cu0 と出会い金属相に取り込む．取り込まれた Cu もとを指摘したが，これは平衡反応ではあり得ない．この方法

H＋ や Pt2＋ や溶存酸素などに晒されるが，酸化される前にの強励起による還元種の短時間・大量発生により，原子→ク

Pt0 や Cu0 の堆積が続き安定化される．つまり次のような反ラスター→ナノ粒子の過程が急進行する途中で，本来なら溶応が競合するが，( 5 )( 6 )の反応が e－
aq の素早い大量発生に存酸素などと反応して平衡状態に至る前に担体表面に出会い押されて合金化が進むと考えられる．Cu リッチ域では Pt2＋

クエンチされている(8)．本法で溶存酸素は e－aq との反応と酸が還元され尽き果て CuO が析出すると説明できる．

化物生成の両面で影響する．かなり卑な Ni も†† 照射前後で

CumPtn＋Pt2＋ → Cu2＋＋Cum－1Ptn＋1(2)の脱気の徹底と高分子保護材の適用により水中での金属コロ

Cu0＋2H＋ → Cu2＋＋H2(3)イドの生成が報告されている．保護材フリーで照射後に大気

Cu0＋O－
2 → CuO(4)

解放する我々の実験データと直接比較は難しいが，脱気をしCu0＋CumPtn → Cum＋1Ptn(5)た方が合金化が優勢となる傾向は観察される．詳細は不明であるが，金属種の酸化物の安定性(平衡酸素分圧)は酸化還元電位と同じく本法で得られる生成相や組織に影響する．
な お ， こ の Cu が 合 金 と 酸 化 物 に 不 均 一 化 し た 組 織 を
Fe2O3 や CeO2 担体粒子上に固定した材料は，粗製 H2 から

不純物 CO を選択的に酸化除去する触媒として優れた性能を持つ． CuO は低分圧 O2 を効率的に吸着し， CO 酸化のサイトを表面に持つ合金粒子まで輸送する媒体となる．このような組織をナノレベルで簡単に創製できるのはこの方法だけであろう．
本稿は大久保雄司助教，久貝潤一郎助教(現神戸高専准教授)や多くの院生との共同研究成果に基づくもので，ここに感謝の意を表します．またこれらの研究は部分的に科研費(基盤 A，22241023)，近畿経産局(地域イノベーション創出
図4

本法における二元金属ナノ粒子創製における競合反応．

研究開発，22U5009)などの助成を受けている．

† E°(Pt/Pt2＋)＝1.19 V, E°(Cu/Cu2＋)＝0.34 V, E°(Ru/Ru2＋)＝

0.46 Vま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan†† E°(Ni/Ni2＋)＝－0.26 V




文

献

( 1 ) H. Fujita, M. Izawa and H. Yamazaki: Nature, 17(1962), 666
667.
( 2 ) J. Belloni: Catalysis Today, 113(2006), 141156.
( 3 ) S. Seino, T. Kinoshita, Y. Otome, K. Okitsu, T. Nakagawa andT. A. Yamamoto: Chem. Lett., 32(2003), 690691.
( 4 ) S. Seino, M. Morisue, Y. Ohkubo, J. Kugai, T. Nakagawa andT. A. Yamamoto: Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 1641(2014),
308.
( 5 ) 水和電子や放射線化学については，A. Henglein, W. Schnabel
and J. Wendenbur相馬純吉 他 共訳基礎放射線化学，化学同人，(1972)や E. J. Hart and M. Anbar: The Hydrated
Electron, WileyInterscience , (1970)．が詳しい．
( 6 ) T. A. Yamamoto, T. Nakagawa, S. Seino and H. Nitani: Appl.
Catal. A, 387 (2010), 195202. J. Kugai, T. Moriya, S. Seino,
T. Nakagawa, Y. Ohkubo, H. Nitani, Y. Mizukoshi and T. A.
Yamamoto: Appl. Catal. B, 126(2012), 306314.
( 7 ) T. A. Yamamoto, S. Kageyama, S. Seino, H. Nitani, T.
Nakagawa, R. Horioka, Y. Honda and H. Daimon: Appl. Catal.
A, 396(2011), 6875. S. Kageyama, S. Seino, T. Nakagawa,

H. Nitani, K.Ueno, H. Daimon and T. A. Yamamoto: J.
Nanopart. Res., 13(2011), 52755287.
( 8 ) J. L. Marignier, J. Belloni, M. O. Delcourt and J. P. Chevalier:Nature, 317(1985), 344345.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
山本孝夫
1981年 大阪大学大学院工学研究科修士課程修了
株 神戸製鋼所，大阪府立研究所研究員，大阪府立大学助手
主な職歴
2004年 4 月 現職
専門分野ナノ粒子工学，放射線科学◎放射線を用いたナノ粒子の創製と触媒への適用の研究，ナノ相も含めた磁気応用材料の研究に従事しています．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

山本孝夫

中川

貴

清野智史

小

特

集

レーザー励起反応場でのナノ構造創成
中

.

は じ

め

に

村




貴

宏
佐
1)

藤

俊

一
2)

短パルス特性

モードロックと呼ばれる技術を用いると，多数の光波を，1960 年に Maiman がルビー結晶において最初のレーザー位相を揃えて重ね合せることによって，レーザー光を短いパ動作を報告してから，半世紀以上が過ぎた．現在，レーザー

ルス状とすることができる．レーザー光のパルス幅は，レーは，光通信，光情報記録(CD, DVD など)，医療，基礎科学

ザー光のスペクトル幅にほぼ反比例するため，スペクトル幅などの広範な領域での応用が進んでいる．材料科学においての広い半導体レーザーや固体レーザーがよく利用されていも，レーザー切断や溶接に始まり，レーザーアブレーション

る．中でも，チタンサファイアレーザーは，近赤外域の波長による薄膜作製，レーザー顕微鏡による表面計測，ラマン分領域でフェムト秒(10－15 秒)領域の極めて短い光パルスの発光などへの応用研究が進展しており，多くの研究現場で必須生が可能であり，物質内の電子緩和などの超高速現象の計測の道具として利用されている．

や高次高調波による短波長光源の拡張などに利用されていレーザー装置開発も日進月歩であり，出力や波長域などのる．レーザー発振器から出力された時の光パルスのエネルギ

著しい拡大や，操作性の改善による実用性の目覚しい向上がーは小さく( 10 ナノジュール程度)，そのままでは物質との図られている．これらの先端的なレーザー技術は，新しい応反応場として利用することは難しいが，増幅によってミリジ用技術開発にとって大変魅力的であり，積極的に取り入れる

ュールまたは，それ以上の程度の十分なエネルギーを得るこ

ことによって，従来は不可能であったような新規な研究が可とができる．

能となる場合も少なくない．
著者らは，レーザーの特徴のひとつである短パルスおよび




集光特性

集光特性に起因して生み出される極めて高い光強度に着目

レーザー光は回折限界まで小さく絞ることができる．集光

し，これによって創成される非線形・非平衡な場を新しい物された光ビームのスポット径は，おおよそ 0.5l /NA で表さ質反応場として捉え，適用例のひとつとしてナノ粒子作製をれる．ここで，l は光の波長，NA は集光に使用するレンズ行ってきた．その結果，還元剤を全く必要としない貴金属ナの開口数である．開口数が 0.5程度のレンズは比較的容易にノ微粒子の作製法を開拓した．さらに，作製した合金微粒子使用できるので，この場合，光のスポット径は波長と同程度が組成制御可能であることや，バルクでは相分離する系でもになり，近赤外域の光であれば約 1 ミクロンとなる．

固溶体ナノ粒子が作製されることも見出した．
本稿では，近年のレーザー技術の進展によって利用可能と

レーザー励起反応場なったフェムト秒レーザーパルスによって生成される高強度

最近では，パルス幅が 100 fs，1 パルス当たりのエネルギ

レーザー場の実現と，これを励起反応場として利用する新しーが数 mJ のレーザー装置が市販されており，レーザー工学

いナノ粒子作製法の概要について解説する．

の熟練者でなくとも容易に取り扱えるようになっている．このようなレーザーパルスを波長程度まで絞るとして，例えば

.

高強度レーザー場による励起反応場

エネルギーが 1 mJ，光スポット面積が 1 mm2 の場合，計算では 1018 W/cm2 の強度(約 3×1012 V/m の光の電場に相当)

レーザー光は通常の光に比べて干渉性が格段に優れておが得られることになる．この値は，水素原子内の電子と陽子

り，その結果として，様々な目覚しい優れた特徴を有してい間に加わるクーロン電場の値 5 × 1011 V / m よりも大きいたる．我々が着目したのは，短パルス特性と集光特性である．

め，物質を構成する原子や分子中の電子の多くが原子核から東北大学多元物質科学研究所1)助教 2)教授(〒9808577 仙台市青葉区片平 21
1)Fabrication of Nanoscale Particles in a Laserdriven Reaction Field; Takahiro Nakamura and Shunichi Sato(Institute of Multidisciplinary
Research for Advanced Materials, Tohoku University, Sendai)
Keywords: laser, femtosecond, noble metal, nanoparticle, solid solution, alloy
2014年 6 月16日受理[doi:10.2320/materia.53.533]

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan

の束縛を離れて自由電子となり，さらに光の磁場によるローって初めて顕著な気泡発生が観察される．

レンツ力も加わって大きな運動エネルギーを持ち，周囲の原

これらの気体発生は化学反応過程の最終結果であり，それ子と強い相互作用を引き起こすと考えられる．実際にこれほに至る過程では，高温高密度プラズマを含んだ大変複雑な反どの高強度な場を実験室内で実現するためには解決すべき課

応が，ナノ秒あるいはそれ以下の極めて短い時間で進行する

題が残っているものの，光強度がこれよりも小さい場合で非平衡状態となっていることが推定される．レーザー光が照も，原子や分子のポテンシャルが光の電場によって歪めら射されていない周囲は常温常圧のままであるので，プラズマれ，トンネリングによって電子が外部へ飛び出すトンネルイ

部分とは大きな温度，圧力差が生じていると考えられる．プ

オン化の発生確率が高くなる．あるいは，複数の光子を同時ラズマ温度は 104 K 以上，その存在時間はナノ秒程度と仮定に吸収する多光子吸収や，不純物などの吸収によって発生す

すれば，冷却速度は 1013 K / s となり，極めて高速な冷却過る電子を起点とするカスケードな電子衝突によるなだれイオ程が生じることになる．金属ガラス製作における冷却速度はン化によって，強い光の吸収が生じることが期待される．こ103107 K/s であることと比較しても，この過程はまさしくれらの作用は，光パルスの持続時間内で局所的に生じるもの

新しい反応プロセスであり，地球内部や宇宙空間でしか見出であり，必然的に，高度な非平衡状態にあり，同時に強い非されないような新規な物質を地球上で作り出すための，十分線形過程を伴うと予測される．

な能力を秘めているものと期待できる．

こういった高強度場においては，真空中の単独原子や分子

.

を対象とした物理化学的研究が精力的に行われているものの，材料科学の立場からすると，原子や分子の密度が高い状態である，液体ないし固体での効果を探ることは大変興味深

ナノ微粒子の作製

貴金属ナノ粒子の作製いと言える．しかしながら，フェムト秒レーザーパルスが作

今日では，様々な方法でナノ粒子が作製されている．本稿

り出す高強度レーザー場を材料科学に展開している例はほとで取り上げる貴金属ナノ粒子に関しては，ほとんどの場合，んど見当たらない．

貴金属イオンを含む水溶液に還元剤を加えることによって，

図はパルスレーザーによって液体または固体中に生成さ貴金属イオンを中性原子に還元して微粒子が作製される．薬れる高強度レーザー場と，それによって生じると予測される品の濃度や pH などの条件を変えることによって，微粒子の励起反応場の模式図である．フェムト秒レーザーパルスが液形状やサイズ，その分布などを制御することが可能である

体または固体中で集光される．多光子吸収やなだれイオン化が，使用した還元剤は不純物となり，除去が必要となる場合

によって原子や分子中の電子が光エネルギーを吸収して飛びが多い．

出し，高温高密度プラズマを形成すると同時に，多くの分子還元剤を全く使用せずに貴金属ナノ粒子が作製できることをが光分解される．


これに対して我々は，レーザー励起反応場を利用すると，新しい反応場の創成試料としてベンゼン液体を用いた場合，焦点付近ではプラ見出した(1)．実験では，液相還元法でよく使用される塩化金酸水溶液を石英ガラスセルに入れ，フェムト秒パルスレーザ
ーを集光，照射した．レーザーパルスのエネルギーは約 6ズマ発光に起因する明るい輝点が観測される．また，同時にmJ，繰返し周波数が 10 Hz，波長が 780 nmである．集光に小さな多数の気泡の発生が確認される．これらを収集してガ使用したレンズは，焦点距離が 8 mm で開口数が 0.5 であスクロマトグラフィーで分析すると，メタン，エタン，プロる．前述のように，焦点付近では明るい輝点と，その周囲でパンやブタンが同定される．この事実は，高強度レーザー場

気泡の発生が観測される．レーザー照射を続けると，無色透において，ベンゼン分子が分解して他の分子に変換されたこ明であった水溶液が次第に赤紫色に変わっていくのが肉眼でとを意味している．同様に水溶液に対しても気泡の発生が確容易に観測される．溶液の色の変化は，生成した金微粒子の認され，この場合，気体成分は水素と酸素であると確認され局在表面プラズモン吸収によるものであり，事実，溶液の吸ている．パルス幅がナノ秒程度であるパルスレーザー光を同収スペクトルには約 520 nm に強いピークが観測されてい様に液体に照射した場合も，気泡の発生は確認できるが，そる．透過電子顕微鏡観察によって，作製された微粒子はほぼの発生量は極めて低く，フェムト秒レーザーパルス照射によ球形であり，その粒径は数ナノメートルから 10 ナノメート
ルまで分布している．
塩化金酸水溶液中に，分散剤として知られているポリビニ
ルピロリドン( PVP )を加えてレーザー照射すると，微粒子の粒径分布は小さくなるとともに，ほとんどの粒子が 5 nm
以下となる．高分解能透過電子顕微鏡観察によると，粒径が2 nm と小さな金微粒子は単結晶，より大きな微粒子は多結晶であることがわかっている．
本方法では還元剤を使用していないにも拘らず，金属イオ
図1

レーザー励起反応場の模式図．

ンが還元され粒子を形成するプロセスの詳細は不明である

小

特

集

が，前述のように，レーザー励起反応場では，光強度が極めて強いため水分子が光分解し，最終的には水素と酸素ガスの生成が確認される．これに至る過程では，還元力の強い水和
電子や水素ラジカルが発生し，還元剤としての役割を果たしているものと考えている．これらの活性種の水中での寿命は短いため，還元反応も非平衡状態下で進行していると推測できる．
なお，試料として他の貴金属イオン水溶液を用いた場合，
例えば白金(2)や銀(3)でも，同様にナノ粒子の作製が確認され
ている．



合金ナノ粒子の作製

本方法においては試料が液体であるので，異なる種類の溶液を混合しても，同様の照射実験を行うことができ，その場合は複数の元素からなる合金微粒子の作製が期待できる．この発想に基づいて，金イオンおよび銀イオンの混合水溶液に対する照射実験を行い，金と銀の合金微粒子の作製に成功している(4) ．金と銀の格子定数は極めて近いため， X 線回折
パターンから合金であると確認することは容易ではないが，両者は可視域の異なる波長において強い局在表面プラズモンに起因する吸収ピークを示すので，これを合金化の指標とすることができる．純粋な銀微粒子の吸収ピークは約 400 nmにあることと，金銀合金は全率固溶であることから，合金微粒子の吸収ピークは組成比に応じて 400 nm と 530 nm の間に単一の吸収ピークを示すことが予測される．
図( a )はモル比の異なる金イオンと銀イオンの混合溶液に，レーザー光を照射して作製したナノ微粒子のコロイド溶液の写真である．左端は金イオンと銀イオンのモル比が 9
1 の水溶液の場合で，右に行くに従って金イオンのモル比が順次減っている．図から明らかなように，混合溶液のモル比と共にコロイド溶液の色が赤から黄色に変化しており，組成比の異なる金銀合金であることを裏付ける根拠のひとつとなっている．
これらの試料の吸収スペクトルを図 2 ( b )にまとめて示す．銀イオンだけの水溶液から作製した試料の吸収スペクト
ルは，400 nm 付近に大きなピークを持っていることがわかる．金イオンのモル比が大きくなるにつれ，次第に吸収ピー
ク波長が長波長側にシフトしており，微粒子中の金の割合が

図2( a )レーザー励起反応場によって作製された金
銀合金ナノ粒子コロイド溶液の様子．左から右にかけて，レーザー照射した金イオン銀イオン
混合溶液中の金イオンのモル比が小さくなっている．(b)ナノ粒子コロイドの吸収スペクトル．
(c)吸収ピーク波長と試料溶液中の金イオンのモル比との関係．

大きくなっていることが推測できる．ピーク波長と試料水溶液の金イオンのモル比の関係を図 2( c )に示す．両者はほぼ比例関係にあり，試料水溶液中のイオンモル比が微粒子中のいる金
白金微粒子も相分離している場合がほとんどである．

それとほぼ一致していることがわかる．なお，水溶液だけでところが，レーザー励起反応場を用いて金白金 2 元系合はなく溶媒として各種有機化合物液体を用いることで，これ

金ナノ微粒子を作製すると，ナノ微粒子は固溶体であること

らの粒子を有機溶媒中で作製することも可能である(図)(5)．

が見出された(6)(7) ．作製したナノ粒子の X 線回折パターン

固溶合金ナノ粒子の作製

金銀合金はバルクでも固溶体であるので，ナノ粒子において観測される上記の実験結果は驚くようなものではない．

は，純粋な金および白金の回折ピークの間に単一のピークを示し，そのピーク位置は溶液中のイオン濃度に比例してシフトすることから，ナノ粒子が全率固溶であることが強く示唆されている．

しかし，一般に貴金属元素同士の合金は，バルクでは相分離

固溶ナノ粒子が作製される理由は，現時点では明らかではすることが多い．金と白金の場合も同様で，従来報告されてないが，我々はレーザー励起反応場が強い非平衡プロセスで

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan




.

お

わ

り

に

フェムト秒レーザーによって作り出されるレーザー励起反応場は，短時間で生成，消滅する強い非平衡状態にある．この場は，従来の熱平衡状態を基盤とするプロセスでは実現が困難な極限的な反応場を提供してくれる可能性がある．また，光ビームの 3 次元操作は比較的容易であることから，3次元構造を持つミクロな反応場の構築によって，3 次元ナノ構造の作製も将来的には可能になるかもしれない．現時点では，実験室内で実現できる反応場には限界があるが，レーザー工学の進展とともに，短波長化，高出力化，短パルス化などが図られ，さらに強力な非平衡反応場が実現できるものと期待される．

文

図3(a)レーザー励起反応場によってヘキサン溶液中に作製された金銀合金( 1  1 )ナノ粒子の TEM
明視野像．(b)作製された粒子の直接観察結果から求められた粒度分布．

献( 1 ) T. Nakamura, Y. Mochidzuki and S. Sato: J. Mater. Res., 23(2008), 968.
( 2 ) T. Nakamura, K. Takasaki, A. Ito and S. Sato: Appl. Surf. Sci.,
255(2009), 9630.
( 3 ) T. Nakamura, H. Magara, Y. Herbani and S. Sato: Appl. Phys.
A, 104(2011), 1021.
( 4 ) Y. Herbani, T. Nakamura and S. Sato: J. Nanomaterials, 2010(2010), 154210.
( 5 ) Y. Herbani, T. Nakamura and S. Sato: J. Phys. Chem. C, 115(2011), 21592.
( 6 ) J. L. H. Chau, C. Y. Chen, M. C. Yang, K. L. Lin, S. Sato, T.
Nakamura, CC. Yang and C. W. Cheng: Mater. Lett., 65(2011), 804.
( 7 ) T. Nakamura, Y. Herbani and S. Sato: J. Nanopart. Res., 14(2012), 0785.
( 8 ) Md. S. I. Sarker, T. Nakamura, Y. Herbani and S. Sato: Appl.
Phys. A, 110(2013), 145.
( 9 ) Y. Herbani, T. Nakamura and S. Sato: J. Colloid Inter. Sci., 375(2012), 78.
(10) Md. S. I. Sarker, T. Nakamura and S. Sato: J. Mater. Res., 29(2014), 856.

ある点に注目している．半導体薄膜の作製においても，
CVD や MBE といった非平衡プロセスによるとバルクでは相分離する混晶系でも固溶体となることが大いに参考になると考えている．
このほか， RhPd や RhPt の 2 元系でも固溶ナノ粒子の作製に成功している(8) ．さらに， Ag Au Pt(9) および Rh ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
中村貴宏
2004年 3 月 東北大学大学院工学研究科博士後期課程修了
2005年 4 月 日本学術振興会特別研究員 PD
2006年 4 月現職
専門分野レーザープロセッシング◎主に超短パルス高強度レーザー光を用いた新規材料開発に従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

PdPt(10)の 3 元系においても同様である．

中村貴宏



佐藤俊一

小

特

集

単色可視光照射によるサイズ選択的六角板
銀ナノ粒子の創成―光励起場を利用した金属ナノ粒子の形態制御に向けて―
谷

.

は じ

め

本

久

典

に

金属の代表的な特徴の一つである金属光沢は，自由電子の集団運動(プラズマ振動)で可視域の電磁波がほぼ完全に反射されることに由来する．金や銅など一部の金属で特有の色が現れるのは，内殻電子と自由電子の相互作用に起因する(1)．
ところが，金属でもそのサイズが光波長よりも小さいナノ粒子になると，特定エネルギーの光に対して強い吸収を示すよ
うになる(局在プラズモン共鳴(LSPR)吸収)．その最も身近な例が鮮明な赤色を呈するステンドガラスやガラス容器であり，これらの中には直径 10 nm 程度の球形金ナノ粒子が分散して含まれている．直径数 10 nm 以下と波長に比べて小さい球形金属ナノ粒子の場合，LSPR の光エネルギー ELSPR
は主に自由電子密度で決まり，金では約 2.4 eV (波長約 520nm)，銀では約 3.0 eV(420 nm)となる．

金属ナノ粒子の形状を球形から板やロッド状にするとエッジ効果のために粒子内での自由電子分布が一様でなくなり，

図1(a) 本研究におけるクエン酸銀水溶液の単色可視
光 照 射 に よ る 六 角 板 銀 ナ ノ 粒 子 作 製 ． ( b ) Jin
ら(4) により報告されている，予め作製した球形
銀ナノ粒子を種としてそのコロイド水溶液への可視光照射により板状銀ナノ粒子の作製( Seed
mediated photoconversion(SMPC)法)．

光学的な応答は球形の場合と大きく異なってくる．すなわ
ち，その形状およびサイズにより ELSPR を可視光域でチュー

クエン酸は表面保護剤だけでなく還元剤としても働き，クンすることが可能となるため(2)(3)，大きさだけでなく形状をエン酸を用いた銀ナノ粒子形成も報告されている(5)．あると制御した金属ナノ粒子の作製に注目が集まっている．

き，我々はクエン酸銀水溶液が室内蛍光灯照明の下でも無色

還元剤や紫外線照射，高エネルギー粒子線や超音波照射な

透明からごく薄黄色に変化していくことに気付いた．蛍光灯

どの還元作用を用いた水溶液中での金属ナノ粒子形成は古くからの光には紫外光も含まれていることを踏まえ，単色可視から行われているが，その多くの場合で形成されるナノ粒子

光照射実験を行ったところ，照射光エネルギーによりクエンは球形である．2001年に Jin ら(4)は，予め還元剤を用いて作酸銀水溶液は異なる液色に変化した(図)．さらに実験を進製した球形銀ナノ粒子に，表面保護剤としてクエン酸を加えめることで，球形銀ナノ粒子を予め準備しなくとも，クエンてコロイド水溶液としたものに可視光を照射することで三角酸銀水溶液に可視光照射を行うだけで銀イオン状態から六角や六角板状の銀ナノ粒子が形成されることを報告した(図板銀ナノ粒子を直接作製できる(図 1(a))ことを発見し

 ( b ) ， 本 稿 で は 以 降 Seed Mediated

Photoconversion

た(6)．加えて，照射光エネルギーに依存して異なる辺長の六(SMPC)法と呼ぶ)．球形から板状への形態変化の詳細につ

角板銀ナノ粒子が形成されることも見出し(6)，そのために照いては未だ解明されていないが，光が重要な役割を担ってい射光エネルギー(波長)に特有の液色となることが明らかになることは確かである．

った．本稿では光が六角板ナノ粒子形成にどのように関与し筑波大学准教授数理物質系物質工学域(〒3058573 つくば市天王台 1
11)
Size Selective Formation of Hexagonal Silver Nanoplates by Monochromatic Visible Light Irradiation; Hisanori Tanimoto (Division ofMaterials Science, Faculty of Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba, Tsukuba)
Keywords: nonspherical metallic nanoparticle, localized surface plasmon resonance, silver citrate, photoreduction, precursor state
2014年 6 月10日受理[doi:10.2320/materia.53.537]

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan




図2

図3

図4

シアン(Eirrad＝2.46 eV)およびアンバー(2.10 eV)
光照射したクエン酸銀水溶液の吸光度スペクト
ルとその水溶液中に含まれる銀ナノ粒子の TEM
観察像．

図5

(a) 六角板銀ナノ粒子の局在プラズモン共鳴(LSPR)による吸光ピーク強度 Ihex の光照射量 F
依存性．( b ) 六角板銀ナノ粒子の LSPR による
吸光ピークのピークエネルギー Ehex の光照射量依存性．ここで，六角板銀ナノ粒子形成にはし
きい値 Fthres が存在するので実効的照射量 F＝F － Fthres に対する依存性として示す．左側縦軸付近の破線の位置は照射光エネルギー Eirrad の値を表す(6)．

紫外，青色，緑色，赤色の単色光照射したクエン酸銀水溶液の吸光度スペクトル．上部の写真
は調整直後のクエン酸銀水溶液(無色透明)からの青色，緑色，赤色照射による液色変化(青色および緑色照射後のものは10倍希釈)(6)．

(a)単色発光ダイオードを用いて光照射した後のクエン酸銀水溶液の吸光度スペクトル．(b)用いた単色発光ダイオードの公称スペクトル分布(6)．

ているのか現時点での理解について述べ，光励起場を利用した金属ナノ粒子の形態制御の可能性について議論したい．
たクエン酸銀を，超純水(比抵抗 18 MQcm 以上)にアンモニ.

単色可視光照射したクエン酸銀水溶液中に形成される銀ナノ粒子の形態および形成量の光照射量依存性(6)

このときのアンモニア濃度は 0.13 M)を調整した．この水溶硝酸銀およびクエン酸ナトリウムを出発原料として作製しEirrad にて単色光照射を行った．なお，実験の詳細について

ア水を添加することで溶解し，クエン酸銀水溶液(6.6 mM，液に対して暗室中で高輝度単色発光ダイオード(公称スペク
トル分布を図( b )に示す)を用い，異なる光エネルギー



小

特

集

は参考文献(6)を参照されたし．
図 3(a)に異なる Eirrad の単色光を照射したクエン酸銀水溶が報告されており，クエン酸の(111)面に対する強い保護作用の重要性が指摘されている(11)(12)．

液の吸光度スペクトルを示す．紫外光照射(Eirrad＝3.4 eV)後Fthres 未満での光照射では吸光はほとんど見られないのにおいて 3.05 eV に見られる吸光ピークは球形銀ナノ粒子にで，その領域でのクエン酸銀水溶液の状態変化について調べよるものであり， TEM 観察からは約 8 nm 径の球形銀ナノ

るために光照射中その場 X 線小角散乱の実験を進めてい粒子の形成を確認している．

る．予備的に行った光照射したクエン酸銀水溶液に対する青色( Eirrad ＝ 2.64 eV )～赤色( Eirrad ＝ 1.98 eV )光照射した

X 線小角散乱実験では，Fthres 以上照射した水溶液試料ではクエン酸銀水溶液において，最も強い吸光は 2.4～1.6 eV に

六角板ナノ粒子の形成およびその数密度増大を示唆する散乱現れており，また Eirrad の低下に伴って吸光ピークは低エネ

成分が小角領域に観測された．一方， Fthres 以下では六角板

ルギーシフトしていることが分かる．可視光照射したクエンや球形の銀ナノ粒子の形成を示す散乱成分は現時点で観測で酸銀水溶液中の銀ナノ粒子の形態を確認するために TEM 観

きていない． Fthres 以下で銀イオンの還元は進んでいると思察した例を図に示す．主たる生成物は六角板状のナノ粒子

われるが，明確な金属ナノ粒子状態では存在していない可能であり，また Eirrad が低い場合ほど辺長は大きくなっている．

性が考えられる．

Eirrad の低下に伴って辺長が減少する傾向は SMPC 法での六角(あるいは三角)板銀ナノ粒子形成の場合でも同様に観察されており(7)，また 1.68～2.80 eV のエネルギー範囲の可視光照射で三角(六角)板銀ナノ粒子が形成されると報告されてい.

光励起場を使ったナノ粒子形成技術の応用・発展―形状と大きさの独立制御によるナノ粒子の形態制御

る(8)．ちなみに，銀イオンの還元速度が速くなると六角よりも三角板粒子が形成されやすいとの報告もある(9) ．一方，

以上に述べたことを踏まえ，六角板銀ナノ粒子の形成機構

TEM 観察結果から六角板ナノ粒子の厚さを見積もってみるのモデルを図に示す． Fthres 以下の状態では( 111 )面保護と，辺長によらず約 8 nm とほぼ同じ値であった．クエン酸

基として働くクエン酸により六角(あるいは三角)板状となるを用いた SMPC 法で作製された三角(六角)板銀ナノ粒子に前駆体が形成される．Fthres になると照射光による LSPR 励

対しても，10 nm 程度と同様な板厚が報告されている(3)(10)．

起が起こる大きさまで成長あるいは集積することでサイズ選

図 3 ( b )で Eirrad ＜ 2.64 eV にて光照射後での吸光スペクト

択的な六角板銀ナノ粒子が形成される，すなわち照射光によルを比較すると，光照射量当たりの吸光ピーク強度が Eirrad

る LSPR 励起という“光励起場”効果がサイズ決定に重要の低下とともに小さくなっている．そこで六角板銀ナノ粒子な役割を担っていると考えられる．

による吸光ピークをガウス関数でフィットし，そのピーク位

図 6 のモデルにおいて，前駆体の形状(状態)や光励起場

置 Ehex および強度 Ihex を光照射量 F に対する依存性として効果の詳細については具体的にはまだまだ不明な点が多い．

示したのが図(a)および(b)である．図 5(b )から，六角板

多くの報告例がある SMPC 法による場合でも，その実験条

銀ナノ粒子の LSPR による吸光ピークが観測され始めるま

件で異なる最終的なナノ粒子の形状が報告されており，例えでにはしきい値 Fthres が存在し，その値は Eirrad の低下ととば Eirrad によりロッド状あるいは十二面体の銀ナノ粒子が形もに増大すること，また Fthres 以上で単位照射量当たりの成されている(13)．前駆状態や光励起場効果の詳細がより明Ihex 成 長 率 は Eirrad の 低 下 と と と も に 減少 す る こ と が 分 からかにできれば，光を使った金属ナノ粒子の形態制御の道がる．一方，図 5(a)からは， Fthres に外掃した Ehex は Eirrad に

より大きく開けると期待される．

ほぼ等しい，すなわち照射光で LSPR が励起されるようなサイズの六角板銀ナノ粒子が Fthres で形成され始めると推測
される．

.

六角板銀ナノ粒子形成における光の役割

図 5 ( b )に示されるように，あるしきい値 Fthres を超えてから六角板状銀ナノ粒子が形成さ始めることは，何らかの前駆状態(前駆体)が存在することを示唆する． Eirrad の低下に伴い六角板辺長は増大するがその厚さは約 8 nm とほぼ一定であること，また形成直後での六角板銀ナノ粒子の LSPR
エネルギーは Eirrad にほぼ等しいことから， Fthres 未満で形成される前駆体が六角板面方向に沿って優先成長(あるいは合体)していることが予想される．ここで，SMPC 法で作製された三角(あるいは六角)板銀ナノ粒子の詳しい TEM 観察
からは FCC 構造の( 111 )面が板面に平行となっていること

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan

図6

クエン酸銀水溶液の単色可視光照射によりサイズ選択的に六角板銀ナノ粒子が形成される機構に対するモデル．

本研究を行うに当たり，佐藤恵理さん，千葉晋平君，東侑記君，丁玉鎭君，前田芳孝君，大村悟君，橋口和弘君らの研究室卒業生や在学生が実験に協力し推進してくれました．また，筑波大学名誉教授

水林博先生からは有益なご助言をいただきました．さらに，筑波大学数理物質系木塚徳志教授，
物質・材料研究機構兼筑波大学大学院数理物質科学研究科宝野和博教授には電子顕微鏡観察，高エネルギー研究開発機構
清水伸隆博士，高木秀彰博士には X 線小角散乱測定に関して多大なご協力をいただきました．ここに感謝いたします．

文(2021), 15819.
( 7 ) T. Huang and X.
H. N. Xu: J. Mater. Chem., 20(2010), 9867.
( 8 ) R. Jin, Y. C. Cao, E. Hao, G. S. M áetraux, G. C. Schatz and C. A.
Mirkin: Nature, 425(2003), 487.
( 9 ) Y. Xiong and Y. Xia: Adv. Mater., 19(2007), 3385.
(10) V. Bastys, I. PastorizaSantos, B. RodráƒguezGonz áalez, R.
Vaisnoras and L. M. LizMarz áan: Adv. Funct. Mater., 16(2006), 766.
(11) X. Wu, P. L. Redmond, H. Liu, Y. Chen, M. Steigerwald and
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(12) C. Xue, G. S. M áetraux, J. E. Millstone and C. A. Mirkin: J. Am.
Chem. Soc., 130(2008), 8337.
(13) K. G. Stamplecoskie and J. C. Scaiano: J. Am. Chem. Soc., 132(2010), 1825.

献★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
1990 年 3 月( 1 ) 佐藤勝昭金色の石に魅せられて，裳華房，(1990).
( 2 ) K. L. Kelly, E. Coronado, L. L. Zhao and G. C. Schatz: J. Phys.
Chem. B, 107(2003), 668.
( 3 ) A. Callegari, D. Tonti and M. Chergui: NanoLet., 3(2003),
1565.
( 4 ) R. Jin, Y. W. Cao, C. A. Mirkin, K. L. Kelly, G. C. Schatz and J.
G. Zheng: Science, 294(2001), 1901.
( 5 ) G. Frens: Nature Phys. Sci, 241(1973), 20.
( 6 ) H. Tanimoto, S. Omura and Y. Maeda: J. Phys. Chem. C, 116



谷本久典

大阪大学大学院基礎工学研究科博士課
程修了 工学博士
1990年 4 月 筑波大学物質工学系 助手
2004年 1 月 同 助教授
現職
2011年 4 月専門分野格子欠陥・ナノ構造材料◎金属を中心としたナノ構造材料(薄膜・多層膜，ナノ結晶材料，非晶質合金など)の構造と物性に関する研究に従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

小

特

集

超音波・マイクロ波励起反応場を利用した
ナノ・マイクロ材料創成
林

大

和

たときに生じる直接的な物理作用は，衝撃的な破壊作用や乾

.

は じ

め

に

燥作用等がある．一方で超音波の化学作用に注目した場合，超音波により液体や溶液中に激しく気泡が生じ，化学作用・

超音波とマイクロ波は，超音波洗浄機や電子レンジなどで浸食・発光作用等を示す現象がある．この現象はキャビテー

代表されるように非常に身近で使用されているエネルギーでションと呼ばれ，このキャビテーション(気泡)の圧壊時に生ある．これらのエネルギーはソナー波やレーダー波の，元はずる高温・高圧が液体・溶液中にホットスポットを生じる．

特殊な軍事技術が発展し，戦後，民生化し一般化したという

このキャビテーションの生成・圧壊に伴う高温の局所反応場

点で非常に似通ったエネルギーである．粉末を溶媒に溶かす(ホットスポット)は溶質・溶媒との相互作用によりラジカル

場合に超音波を照射すると効率的に溶解し，また電子レンジ生成を促進し，様々な物理・化学的な作用をもたらす．こので水を加熱すると，ガスコンロで沸かすよりも早く沸騰する作用を利用した分野をソノケミストリーと呼んでいる．ソノ

ことは，誰もが知っている事実であり，普段から利用していケミストリーは化学的手法の一つであり，反応メカニズムにる．これらの現象は，超音波やマイクロ波を照射すると，非おいては不明な点も多いが，キャビテーションの作用によ

線形・非平衡な反応場を形成し，化学反応を励起・加速させり，典型的な非線形あるいは非平衡な現象が期待できるとさることを示している．材料合成においてこれらのエネルギー

れており，多くの新しい現象・反応が発見されている．超音の照射は単なる反応の加速化の効果だけではなく，様々な反波の化学反応への応用は 1950 年代から行われ，超音波によ

応の場面において有用である場合が多い．またこれらのエネって発生したラジカルを用いた有機化合物の合成，高分子のルギーは誰もが利用できる汎用の励起反応場である．本稿で重合や分子鎖切断の反応等，様々の研究が行われてきた．本は超音波・マイクロ波励起反応場を有効に利用した新しいナ

格的なソノケミストリーの歴史は 1991 年 Nature 誌に Sus-

ノ・マイクロ波材料プロセッシングについて解説する．

lick らのグループが金属カルボニル化合物を出発原料にして鉄のアモルファス，ナノ粒子の作製を報告したことに始ま.

超音波励起反応場の特徴(1)る(2)．これは，超音波キャビテーションのホットスポット効
果を用いた揮発性の金属カルボニル化合物の高温熱分解反応

超音波は，人間の耳に聞こえないくらいの高い音波，そのによるものである．アモルファス鉄の作製には 5000 °C からような周波数の弾性振動であり，通常周波数 20 KHz 以上との急冷が必要であり，ホットスポットが高温高圧の局所反応定義され，超音波の“超”は可聴音を超えたことを意味して場であることを示した．また Suslick は，様々な反応場の圧いる．超音波は現在，エネルギー・通信・計測等，幅広い分

力，時間，エネルギーの 3 つの要素について検討し，超音野で用いられている．超音波の歴史は， 1880 年に圧電現象

波は，火力やプラズマ等の他の様々なエネルギーと比較しが発見されたことに始まる．超音波技術の大きな発展は，て，最も短時間に高圧の高いエネルギーを発生する局所反応

1918年頃に Langevin が水晶をモザイク状にならべて共振さ場であることも示している(3)．超音波はホットスポットによせた大型振動子( Langevin 振動子)を作製し，潜水艦探索用

る熱分解やラジカルの効果だけではなく，通常使用しているのソナー開発研究であり，第二次世界大戦で実用化された．

様々な効果も存在する．一つは撹拌である．超音波によって強力超音波の物理的効果は 1925 年に穴加工やエマルジョン

均一に撹拌する効果があり，化学反応の均一化に貢献する．

等，現在応用されている大部分の原理が Wood や Loomis ら

もう一つは洗浄である．普段超音波洗浄機で使用しているよによって発見されている．超音波洗浄機の登場は 1957 年でうに超音波には物質表面の洗浄効果がある．超音波の利用にありシャープから発売されている．超音波を媒体中に照射しより，物質の表面を洗浄することによって新しい界面が発生

東北大学准教授大学院工学研究科(〒980
8579 仙台市青葉区荒巻字青葉 6607)
Fabrication of Nano and Micro Material by Ultrasonic and Microwave Excited Reaction Fields; Yamato Hayashi(Department of Applied
Chemistry, School of Engineering, Tohoku University, Sendai)
Keywords: ultrasound, microwave, nonlinear, nonequilibrium, solidliquid system, nanoparticle, nanocomposite,
2014年 6 月 5 日受理[doi:10.2320/materia.53.541]

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan




図1

超音波励起反応場の概念図．

図2

マイクロ波励起反応場の概念図．

し，反応促進に寄与する．超音波は，化学的な効果だけでは

図3

Ag ナノ粒子の TEM 像．

なく，これらの他のエネルギーにはない物理的な効果が存在する(図)．超音波は，ミクロ的には高エネルギーで高温・高圧であるが，マクロ的には室温・常圧であり，我々が普段により加熱されるが100°
C以上にはならない．そのため急速使っているように万人が扱える安価で安全な汎用励起反応場

冷却が可能になる．この急速冷却は加熱温度が高いほど効果である．

的である．このほかマイクロ波には，選択加熱という特徴がある．マイクロ波は極性のない物質は，吸収しなく加熱され.

マイクロ波励起反応場の特徴(4)ない．また極性のある物質でも，極性の大小によりマイクロ波の吸収特性が異なると加熱状態も異なる．極性の異なる物

マイクロ波は，波長 1 m から 100 mm ，周波数 300 MHz

質を混合し，マイクロ波を照射した場合，極性の大きい物質

から 3 THz の電磁波と定義され，マイクロ波の“マイクロ”が効率よくマイクロ波を吸収し，極性の小さい物質と温度差

は電波の中で最も短い波長域を意味している．マイクロ波はが生じる．これが選択加熱である．選択加熱はマイクロ波特

1920年に Barkhausen と Kurz によって真空管で 40 cm の波有の効果であり，原子・分子レベルで温度差を生じさせ非平長域の発信に成功したことに始まる． 1930 年代になると，衡反応場を実現する(7)(図)．マイクロ波反応場はこのよう

対航空機用地上マイクロ波レーダーや汎用発信管であるクラに様々な特徴を有するが，電子レンジの反応場であり，誰にイストロンが開発され，電源・発信管・アンテナ技術の発展でも使用できる汎用励起反応場である．このように反応場がに よ り 高 出 力 化 が 一 気 に 進 み ， 1945 年 に Reytheon 社 の特殊でありながら広く一般に普及しているだけではなく，開Spenser がマイクロ波による急激な加熱現象を発見した．こ発の経緯や民生化・応用利用の年代も非常に超音波とマイクの年は第二次世界大戦が終了した年であり，レーダーの需用

ロ波は似通っている．

が縮小したため，マイクロ波の新しい利用開拓が求められ，民生化が進み，家庭用電子レンジが 1964 年に松下電器から販売された．化学反応も含む加熱・乾燥などへは 1950 年代

.

超音波・マイクロ波励起反応場における固液系材
料設計概念(8)から応用されているが，マイクロ波特有の特殊効果に関する研究は Gedye(5) や Giguere(6) の 1986 年の論文からであり，従来の化学反応や材料合成においては，気相・固相・液相

マイクロ波照射による無機合成や有機合成において，反応速のおのおので合成を行っている．例えば，原料が気相で生成度促進効果や収率の向上，反応生成物の選択性等，数多くの物が固体，原料が液相から生成物が固体と相を跨いで，材料

マイクロ波反応場特有の特異な効果が報告されてきた．マイを合成する場合は多いが，原料が，固相と液相と 2 種類以

クロ波反応場の特徴としては，まず物質の自己発熱があげら

上の相が混在している合成法は非常に少ない．液相に触媒とれる．電磁気的に極性をもつ物質はマイクロ波を吸収し加熱して固相が介在している場合はあるが，純粋に原料として，される．物質の自己発熱であり，内部加熱を可能にし，通常固液系はほとんど報告例がない．液相反応の場合，原料は溶加熱よりも全体を均一に加熱し易くなる．例えば，ガスコン

媒に溶ける固体のような均一液相系，溶け合わなくエマルシ

ロで水を加熱する場合，水はガスコンロの底面から加熱さョンになるような不均一液相系の 2 種類である．化学的合れ，対流による伝熱によって全体が加熱されるため，加熱に成手法による金属粒子合成は，これらの均一液相もしくは不時間がかかる．また，ガスコンロで加熱される容器の底面

均一液相の反応である．基本的に液相反応であるために，粒は，水の沸騰温度よりも高温状態である．そのために，水の子サイズは原料濃度に大きく支配される．また，基本的な原温度は，上部と下部でむらがあり，温度分布が不均一であ料の概念は，溶媒に溶解や会合する無機金属塩や有機金属化

る．マイクロ波加熱の場合は，伝熱に頼らない水分子の直接合物である．無機金属塩は，硝酸塩や硫酸塩に代表されるよ加熱であるために，温度分布が均一になる．またマイクロ波

うな有毒で大気汚染物質を含む物質であり，有機金属化合物

加熱は，伝熱に頼らない物質の直接加熱であるために，急速の場合は，製造コストが高く，廃棄物となる有機物成分の体加熱や急速冷却も可能にする．水を伝導加熱で加熱沸騰させ積が大きい等，多くの問題を抱えている．現在の合成法ではる場合には，容器の外側から100°
C以上の加熱をしなければ原料の溶解濃度に依存した手法であるため高濃度の合成や廃ならず，100°
C以上の温度で容器は蓄熱するために加熱を止棄物の問題の解決が困難である．従来の合成法に，超音波やめても，放熱を阻害する．マイクロ波加熱の場合は，容器はマイクロ波を照射した研究も多く存在するが，根本的に解決

加熱されなく，水が加熱されるために，容器は水からの伝熱されておらず，従来の問題点や励起反応場の特徴を生かすた



小

特

集

めには，原料やプロセス概念の見直しによる根本的な解決が.

超音波を利用した Ag 系ナノコンポジット合成必要である．
そこで，問題解決や反応場の特徴を生かすために，不均一固液系反応場を提案した．
原料が溶媒に溶解しないことを前提とすれば，格段に材料選択制が広くなり，毒性をもたない原料や廃棄物を発生しなAg ナノ粒子の超音波合成を応用して Ag 系ナノコンポジ

ット粒子の合成が可能である．


Ag/Cu ナノコンポジット粒子

い原料の可能性も増える．また，固体表面が反応サイトであ近年，プリンテッドエレクトロニクス用の金属粒子研究がるため，溶解する材料と比較して，同じ原料濃度でも反応サ盛んに行われているのは前述の通りであるが，安価な卑金属

イトを少なくすることが可能であり，原料が高濃度でもナノが注目を集めている．しかしながら，貴金属と比べ卑金属ナ粒子の粗大化を抑制しやすい．固液反応は，基本的に溶媒にノ粒子は，非常に酸化しやすいため，合成時のハンドリング

対する固体原料の溶解度が低いので，固体原料から溶解したが難しいだけではなく，焼結時には還元雰囲気を必要とする．

物質が，溶媒中に低濃度で存在，そして低濃度で反応する．

Ag ナノ粒子の合成法に Cu 粒子を加えて超音波照射すれ溶液が低原料濃度でナノ粒子として析出する工程が，随時断ば，簡単に Cu 粒子表面に均一に Ag ナノ粒子が担持された

続的に起こっていると考えられる．固液系の場合は，固体物

Ag / Cu ナノコンポジット粒子を安価に合成することができ質の低濃度の溶解という行程を一段階挟むことにより，通常る(図)．数十 nm のサイズの Cu ナノ粒子表面に密に 10の液相反応と比較して反応を律速させることが出来るため，

nm 程度の Ag ナノ粒子が覆っている．この Ag30 vol / Cu

ナノ粒子合成に有利に働く．但し，固液系は，原料選択性は

ナノコンポジット粒子は大気中200°Cの加熱で焼結すること広くなるが，どのような固体原料溶媒系でも有効ではないが可能で，バルク銅程度の抵抗を示す．銅価格( ¥0‚7/ g )はので，組み合わせの選択が重要である．固液系反応場は，超銀価格(¥70/g)に比べて非常に安価であり，材料の低価格化

音波やマイクロ波において非常に有効である．例えば，固液に大きく貢献する．

系は液体に固体が分散した系であり，均一分散のために超音波照射は非常に有効である．また固体粒子表面を，洗浄し活Ag/CNT ナノコンポジット粒子(10)性化させるためにも超音波照射は有効である．固液系におけ

カーボンナノチューブ( CNT )と金属との複合化は，電気るマイクロ波照射も非常に有効である．マイクロ波は高速昇伝導性や熱伝導性，機械的強度の改善を目的として，様々な温が可能であり，不均一で沈殿しやすい固液系において，高研究が行われている． CNT の複合化における問題点は，

速に反応温度に達するため，迅速で均一な反応を期待でき

CNT 表面が疎水性であり，金属と濡れにくい点にある．まる．また，液体のマイクロ波吸収だけではなく，固体のマイた CNT は気相法で合成されるため，合成後は凝集しておクロ波吸収も考慮すれば，均一液相にはないスーパーヒーテ

り，均一に分散させることが非常に難しいこともある．超音ィングを期待することができる．スーパーヒーティングによ波を利用すれば，これらの問題点を解決することができる．

り，溶媒の沸点よりも反応温度を高くすることが可能であアルコール溶媒中に CNT と界面活性剤を混合し，超音波をり，また固体の加熱を利用した，従来手法にはない材料合成

照射した後に，酸化銀を加え，さらに超音波を照射すると，プロセスを構築することができる．次の章からは具体的に固CNT 表面に均一に Ag ナノ粒子がコーティングされた Ag /液系超音波・マイクロ波励起反応場を利用した材料合成につ

CNT ナノコンポジット粒子が生成する．このコンポジット

いて紹介する．

粒子は低温で焼結することが可能で，熱伝導と機械的強度が大きく向上した Ag/CNT ナノコンポジットを合成すること.

超音波を利用した Ag ナノ粒子合成(9)近年，プリンテッドエレクトロニクスが注目され，配線用ができる(図)．
Ag/グラフェンナノコンポジット粒子

金属ナノ粒子の合成研究が数多く行われている．超音波を利カーボン材料において CNT と同様にグラフェンも同様に用すれば従来手法と異なる特徴を持った手法で合成すること研究が行われている．グラフェンはトップダウン合成法でができる．固液系超音波反応による Ag ナノ粒子の合成には，グラファイトを酸化させ，酸化グラフェンを合成し，グは，原料に酸化銀，溶媒にアルコールを用い，保護分散剤とラフェンに比べて層間が広くなった層状の酸化グラフェンをしてアミンを加え，室温で超音波を照射するだけで Ag ナノ単層に剥離後，還元して合成する．グラフェンのトップダウ

粒子を簡単に合成することができる(図)． Ag 源である酸

ン合成においても，超音波は有効である．グラフェンの酸化

化銀は，酸素原子と銀原子で構成されているため，通常の金には強力な酸と時間を必要とするが，超音波を照射すること

属塩で問題になるような有害なカウンターアニオンや有機廃により，酸の使用量の低減と短時間化することができる．ま棄物が存在しない．そのため，廃棄物処理をせずに合成する

た酸化グラフェンの剥離においても超音波の使用は効果的でことが可能な特徴がある．また固液系であるために，非常にある．酸化グラフェンと酸化銀をアルコール溶媒中で超音波

高濃度で合成することが可能である．ほぼ同様の合成手法で，照射後，還元することによって Ag /グラフェンナノコンポ

10 nm の Au ナノ粒子を 2 M という高濃度で合成すること

ジットの合成が可能である(図)．グラフェン表面も疎水性ができる．この手法は廃棄物処理費用の低減と高濃度合成にであるために金属ナノ粒子を均一に担持させることは難しい

より，ナノ粒子の価格の大幅な低減を可能にする．

が，超音波の表面洗浄や欠陥導入による表面の改質と Ag ナ
ノ粒子の同時合成を可能にする．

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan




図4

Cu ナノ粒子表面を Ag ナノ粒子が密に覆っている Ag/Cu ナノコンポジッ
ト粒子の FE
SEM 像．

Ag/Glass ナノコンポジット粒子

図5

Ag/ CNT ナノコンポジット破断面のFESEM 像．

同様の手法でガラスとも簡単にナノコンポジット化することができる．絶縁体であるガラス粒子表面に均一に Ag ナノ

.




図6

Ag /グラフェンナノコンポジット粒
子の TEM 像．

超音波とマイクロ波を利用した Cu ナノ粒子・Pt
ナノ粒子合成(12)単独ナノ粒子粒子を付着させることで，焼結体は少ない Ag 量でパーコレ

超音波を利用した金属ナノ粒子合成方法は，非常に安全でーションし，導電性を示すだけではなく， 30 vol  Ag ナノ

簡単に合成できる手法であるが，低温合成であるために合成粒子添加でモノリシック材料の約 2 倍に破壊靭性値が向上

時間が長く，還元電位が高い金属は合成が難しいという問題

する(図)．

がある．これらの問題を解決するために超音波とマイクロ波

超音波を利用した傾斜機能材料型(FGM 型)有機無機
ナノコンポジット合成を併用した Cu ナノ粒子・ Pt ナノ粒子の合成手法を開発した．合成手法は溶媒と酸化物原料(酸化銅・酸化白金)に超音波を照射し，固系分散状態を作るまでは同じであるが，このセラミックスやカーボン，ガラスのような無機材料だけで固液分散系に還元剤(酸化銅ヒドラジン，酸化白金エタ

はなく，有機材料との複合化も可能である．アルコール中でノール)を添加し，マイクロ波を照射してナノ粒子を合成す

酸化銀とラバー片を混ぜ，超音波を照射すれば，FGM 型ラる．この手法の特徴は，短時間で高濃度合成(1 M)が可能でバー/Ag ナノコンポジットを合成することができる(図)．

あるだけでなく，分散保護剤を使用することなく金属ナノ粒

溶媒中でラバー表面に付着した Ag ナノ粒子は超音波の衝撃子を合成できることにある．例えば，銅の場合は，溶媒をマ

波やホットスポットによる熱的効果により，ラバー内部に拡イクロ波照射で沸騰させ， 10 分で分散剤を使用せず 1 M の散する．その結果， FGM 的に Ag ナノ粒子が複合化され高濃度で，平均粒径 56.7 nm ，標準偏差 66.9 の Cu ナノ粒

る．この FGM 型ラバー/Ag ナノコンポジットは，熱劣化実子を合成することができる(図)．白金の場合は，沸騰する験(70°C, 96 h)において引張り強さを維持しながら伸び率がまでのマイクロ波照射(2 分)で，分散保護剤を使用すること20 程度向上し，抗菌特性や電気導電性を併せ持つことがなくこの 2～3 nm の高分散 Pt ナノ粒子を合成することが可

可能な多機能調和型ナノコンポジットである．

能である(図)．これらの反応場におけるマイクロ波の効果
は，急速昇温で大量の核発生を促進することによって，核成.

超音波を利用した Ag ナノワイヤー合成

長の金属源を大きく減少させることにある．そのため，分散保護剤に粒径制御を依存しないナノ粒子の合成が可能であITO 代替透明導電膜として Ag ナノワイヤー膜が注目される．この手法で合成した Pt ナノ粒子は，分散保護剤を使用ている．Ag ナノワイヤーは，ポリオール法等の金属ナノ粒

していないにもかかわらず，溶媒中で高分散する．分散保護子の合成手法をモディファイして合成されているため，低収剤で表面が覆われていないため，非常に高活性な Pt ナノ粒率であり廃棄物等の問題がある．そこでこれらの問題を解決子である．原料は酸化物であり，触媒毒になるようなカウン

するために，超音波を用い，従来手法とは全く異なる Ag ナ

ターアニオンも含まれていない．水を主体とする溶媒で，分ノワイヤーの合成手法を開発した．酸化銀を原料に溶媒にカ散保護剤なしで 2～3 nm の Pt ナノ粒子を合成することが可

ルボン酸を添加した後，超音波照射を行い，ナノワイヤー状

能な，従来には存在しない新しい手法であり，新しい Pt ナ

カルボン酸銀を合成する．そしてこのナノワイヤー状カルボ

ノ粒子である．従来にはない様々な特徴をもつこの高活性なン酸銀をモルフォロジーを保った状態で還元し，Ag ナノワ

この Pt ナノ粒子は，商品化されている．

イヤーを合成する手法である．カルボン酸銀は，針状であるが従来の高温合成法では大きさがマイクロサイズであった．
反応場に超音波を使用することにより，反応温度の低温化だ

ナノコンポジット粒子

またこの手法を応用することによって， Pt / C (カーボン)けではなく，大量の核発生やサイズを微細化にするソノフラ

ナノコンポジットを効率的に合成することができる． Pt/ C

グメンテーション効果によって(11)，ナノワイヤー状のカル

ナノコンポジットは，触媒や電極で重要な材料であるが，カボン酸銀を合成することが可能になり，安価な Ag ナノワイ

ーボン材料の表面は疎水性であるために，低温では Pt (白ヤー膜を合成することが可能になった(図)．

金)は均一に分散付着しにくいため，高温処理する場合が多



小

特

集

図7

Ag / Glass ナノコンポジットの FE 
SEM 像．

図8

FGM 型ラバー/ Ag ナノコンポジットの FESEM 像．

図 11
図10

超音波とマイクロ波を併用して合成した Cu ナ
ノ粒子の FESEM 像(平均粒径 56.7 nm，標準偏差66.9)．

図9超音波とマイクロ波を併用して合成した Pt ナノ粒子の TEM 像(濃淡の黒い部分は， Pt ナノ粒子が重なっている)．

カルボン酸銀ナノワイヤーとこれを還元することによって合成した
Ag ナノワイヤー膜の FE
SEM 像．

図 12

超音波とマイクロ波を併用して合成した Pt /アルミナナノコン
ポジット粒子の TEM 像．

本稿で紹介した一連の研究は，東北大学大学院工学研究科
い．超音波・マイクロ波を用いた Pt ナノ粒子合成におい滝澤博胤教授，石川大氏，秋保孝之氏，樋澤健太氏，工藤綾て，カーボンを添加するだけで，簡単に Pt/C ナノコンポジ

氏，関口和大氏，山田雄大氏，瀧澤洸氏，菅原賢太氏，望月ットを合成することができる．この系では溶媒だけではな

智文氏，佐々木遼氏，九州大学大学院工学研究院

く，カーボンもマイクロ波を吸収する．カーボン材料は，非助教に協力頂き遂行した．感謝の意を表する．

成田一人

常にマイクロ波を吸収する物質であり，カーボンの表面温度

文

は，溶媒の沸点温度よりも高い．ナノ粒子の低融点現象と選択加熱によるカーボン表面の高温現象によって， Pt ナノ粒
子はカーボンに固着する．この現象の利用は，カーボンだけ
でなく低温でクリーンに触媒毒がなく均一に高分散した Pt/
アルミナナノコンポジット粒子(図)のような様々な Pt 系
ナノコンポジットの合成が可能であり，高性能な触媒特性を期待できる．

.

お わ

り

に

本稿では，超音波とマイクロ波励起反応場を用いた材料合成について紹介した．超音波やマイクロ波を利用した材料研究における多くの論文において，反応の低温化，短時間化，収率向上等が報告されているが，どのような反応，材料合成に対しても効果があるわけではない．これらの反応場は，非線形・非平衡な応答を示す励起反応場であるのは事実である★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

が，現象が複雑で in situ 評価が困難であり，未解明な部分が多い．またこれらの分野においてオンリーワンの研究は多いが，総合的な優位性においてナンバーワンではない場合が多い．超音波やマイクロ波プロセスは，単なる合成手段の一つであり，これらが台頭するためには，従来にない特徴を持
つプロセスを構築するだけではなく，ナンバーワンの物性を有する優れた材料を合成する必要がある．そのためには現象の解明と複合的な学問体系の構築が重要である．

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan献( 1 ) 超音波便覧編集委員会超音波便覧，丸善株式会社，(1999),
3.
( 2 ) K. S. Suslick: Science, 247(1990), 1439
1445.
( 3 ) K. S. Suslick and G. J. Price: Annu. Rev. Matl. Sci., 29(1999),295326.
( 4 ) 和田雄二，竹内和彦マイクロ波化学プロセス技術，シーエ
ムシー出版，(2006), 10.
( 5 ) R. Gedye, F. Smith, K. Westaway, H. Ali, L. Baldisera and L.
Laberge: J. Rousell, Tetrahedron Lett., 27(1986), 279282.
( 6 ) R. J. Giguere, T. L. Bray and S. M. Duncan: Tetrahedron Lett.,
27(1986), 49454948.
( 7 ) 滝澤博胤セラミックス，49(2014), 101105.
( 8 ) 林 大和，滝澤博胤触媒，56(2014), 41
47.
( 9 ) K. Toisawa, Y. Hayashi and H. Takizawa: Mater. Trans., 51(2010), 17641768.
(10) T. Yamada, Y. Hayashi and H. Takizawa: Mater. Trans., 51(2010), 17691772.
(11) B. W. Zeiger and K. S. Suslick: J. Am. Chem. Soc., 133(2011),
1453014533.
(12) D. Ishikawa, Y. Hayashi and H. Takizawa: J. Nanosci.
Nanotechnol., 8(2008), 44824487.

林大和

2000年 3 月 大阪大学大学院工学研究科博士課程修了
2001年 4 月 NEDO 産業技術研究員
2004年 4 月 日本学術振興会特別研究員(PD)2004年 9 月 東北大学大学院工学研究科 助手
2007年 4 月 東北大学大学院工学研究科 助教
2010年 8 月より現職
専門分野ナノマテリアル，エコマテリアル，材料プ
ロセッシング◎低コストと環境調和性が両立した実用ナノ材料開発
研究に従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

化学反応場制御による
低次元ナノ構造チタニアの創製と高次機能
関野徹 田中俊一郎

が期待される．

.

は じ

め

に

本研究では多様な展開が期待される TNT について，低コ
スト太陽電池セルとして注目を受けている DSSC，いわゆるワイドギャップ酸化物半導体である酸化チタン( TiO2 )Gr äatzel 型太陽電池(8) への応用を視野に， TNT のサイズ制

は，光触媒特性に代表される特異な光化学的性質を持ち，こ御を行った．DSSC 光電極に一次元ナノ構造を持つチタニアの性質に基づいた無機材料による人工光合成の可能性が見いを応用した場合，粒界接触点密度低減による電荷輸送特性のだされ一躍脚光を浴びた．以来その多様な機能展開の可能性向上，高比表面積に伴う担持色素量の増加などが期待され，に基づき物性精査，プロセス開発，機能開拓および応用に関TiO2 ナノ粒子多孔体電極を用いた場合より高い変換効率をする多くの研究が行われてきた．近年ではナノスケールで発示す こと(6) を示 して いる． また ，異な る結 晶子サ イズ の現する優れた特性や量子サイズ効果に着眼した研究も精力的

TiO2 粉末を原料として合成することで直径を 10～23 nm 程に行われ，光触媒や環境浄化システム，さらには環境保全・度で制御できることや，この材料の DSSC 電極特性などを

高機能性コーティングなどの実用化も果たされている．この

最近報告した(9)(11) ．一方， TNT に多様な金属イオンを固ユニークな特性を持つ酸化チタン( TiO2 )について，春日ら溶することで，導電性や耐熱性(12) ，分子吸着能の向上(4) とは高濃度アルカリ水溶液中 383 K 程度の温度で粉末を処理いった多様な機能改善についても報告している．本稿ではすることで，直径 10 nm 前後のナノサイズのチューブ構造

TNT の多機能化を目的に化学反応場制御を行い，アスペクを有するチタニア(酸化チタン( TiO2 )ナノチューブ， TiO2

ト比の異なる TNT 創製とその太陽電池発電特性に与える影

Nanotube, TNT)が得られることを初めて報告した(1)(2)．本響を述べると共に，稀土類元素として Sm を固溶した TNT法では溶液内化学反応場によりナノシート前駆体を経て自己の合成とその環境調和機能について調べた結果を概説する．

組織化的に TiO6 配位多面体を基本骨格とした結晶性ナノチ
ューブが得られる．即ち特異な低次元構造であるナノチューブ構造を持つワイドギャップ酸化物半導体が化学的環境を励

.

溶液化学反応プロセスによる TNT のサイズ制御と物理化学的性質

起した低温度の反応場により得られることから，その成因や構造，物性といった学術的興味に加え，多機能材料が低コス溶液化学反応法で得られる TNT は自己組織化により形成

トで製造できることから工学的にも非常に興味深いと言えされることから，反応環境が構造規制因子となり得る．そこる(3)．これまで本著者らは， TNT がチタニア本来の優れたで，反応溶媒としてエタノール・水( EtOH / H2O )混合溶媒

光触媒特性に加え，通常の TiO2 に無い優れた分子吸着能をを用い，異なるアスペクト比を有する TNT の合成と DSSC

兼備すること(4)や，光照射励起子寿命が長いこと(5)，色素増

電極適用性を検討した． EtOH の体積比で 0, 10, 20 および感型太陽電池(Dye Sensitized Solar Cell, DSSC)電極として

50 volの混合溶媒を調整し， NaOH 濃度を 10 M に調整し優れた特性を示すこと(6)などを示しており，これらはいずれて TiO2 粉 末 ( ア ナ タ ー ゼ 型 ) を 添 加 し ， 383 K, 86.4 か ら

もナノ構造物性相関に基づく機能発現であること(7)から，

223.2 ks 撹拌・還流した．得られたスラリー状生成物を超純ユニークな低次元ナノ構造と機能を多元的且つ能動的に制御

水で繰り返し洗浄，ろ過，希塩酸(0.1 M)中和処理を行い，することで次世代型の環境浄化システム，エネルギー創成シ

更に水洗を繰り返し，最後に 343 K で乾燥することで最終

ステム，更には生体適合性材料など様々な分野への応用展開

生成物である TNT 粉末を得た．

大阪大学教授産業科学研究所(〒5670047 茨木市美穂ヶ丘 81)
東北大学教授多元物質科学研究所
Creation and Multifunction of Lowdimensional Nanostructured Titania via Solution Chemical Reaction Field Control; Tohru SekinoandShunIchiro Tanaka(The Institute of Scientific and Industrial Research (ISIR), Osaka University, Ibaraki. Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials (IMRAM), Tohoku University, Sendai)
Keywords: titania nanotube, solution chemical process, lowdimensional nanostructures, structurefunction relations, solar cells, environmental
catalysis, structure control
2014年 8 月17日受理[doi:10.2320/materia.53.546]



小

特

集

混合溶媒を用いた場合，混合比 50 volでの生成物はナノ過程において， TiO6 配位多面体のネットワーク形成が添加

粒子状粉末であったが，エタノール 20 vol以下ではいずれ

エタノール(エトキシ基)によるキレート(配位)効果により成の条件でもナノチューブ構造を持つ粉末を得た．図に得ら

長阻害を受け，中間体として生成するチタニアナノシートサ

れた生成物の SEM 組織写真を，表に物理化学的性質をそ

イズが小さくなり，結果として低アスペクト比の TNT が生れぞれ示す．エタノール混合比が上がるにつれ TNT 長さは成したと考えられた．

減少し，直径は増加する傾向を示した．生成物の長さをSEM 画像から，直径を TEM 画像から求めてアスペクト比.

サイズ制御 TNT を用いた増感型太陽電池の特性を求めたところ，純水中で合成した通常の TNT は 100程度であるのに対し，エタノール10および 20 vol混合溶媒ではアスペクト比を制御した TNT 粉末をスラリーとして，透それぞれ 64 および 34 程度と大きく減少した．一方比表面積

明導電膜( FTO )ガラス基板上にスクリーン印刷法で塗布は混合溶媒中で合成した場合にも 180 m2･g－1 以上と既報のし，大気中 773 K で焼成することで TNT 光電極( 5 mm × 5

TNT ( 250 ～ 350 m2 ･ g－1 )と同程度の高い値が保持された．

mm，厚さ約15 mm)を作製した．これに増感剤として Ru 錯

773 K で熱処理することでその値は減少し，71から 103 m2･体色素( N719 )を担持し， Pt 薄膜を塗布成膜した FTO ガラ

g－1 程度となったものの，典型的な光触媒 TiO

2 として知ら

ス電極を対極とし，ヨウ素系電解質を封入して太陽電池セルれるナノ粒子(P25)の値(～60 m2･g－1)より依然として高いを構成した．DSSC セルの発電特性はソーラーシミュレータ

値を維持した．

ーを用い AM1.5 ( 100 mW ･ cm－2 )条件で J V 特性測定によ本研 究で用 いて いる溶 液化 学反応 場によ り形 成さ れる

り評価し，その結果を図に示した．

TNT の成因として，高濃度アルカリ溶液処理中にアルカリ得られた TNT のアスペクト比，即ち EtOH / H2O 比に依金属イオン(Na＋)を含む層状構造を持つチタネート前駆体が存して異なる J V 曲線と発電特性を得た．特にエタノール

生成し，その後の水洗過程において Na＋ が溶出し，ナノサ

20 vol  で 合 成 し た ア ス ペ ク ト 比 約 34 の ナ ノ チ ュ ー ブ

イズのチタネートシートが形成し，最終的にこれが巻く( TNTE20 )を用いた場合， 773 K 成膜後の BET 比表 面積( Scroll )ことでナノチューブが形成されると考えられてい( 97.4 m2 ･ g－1 )および色素担持量( 1.57 × 10－7 mol ･ cm－2 )はる(4)．溶媒にエタノールを共存させた場合にその添加量に応

純水溶媒で合成した TNT(それぞれ 103 m2･g－1 および 1.46

じて TNT アスペクト比が低下するのは，この溶液化学反応

× 10－7 mol ･ cm－2 )とほぼ同等であるにも関わらず，変換効率 h は 6.43 と TNT ( 5.20 )に比較し て大きく改善された．これはアスペクト比が小さくなることで光電極内部でのTiO2 充填密度が向上しつつ，一方で TNT の一次元構造に由来して高い比表面積を保持しているためであると考えられた．
さらに，混合溶媒で合成した TNT の等電点はエタノール
混合比の増加により上昇(表 1 )したことから， TNT の表面
化学状態も変化し，結果として色素吸着密度やその状態が変化することで色素から TNT への電荷注入効率などが向上していることも推察された．そこで TNT 単位表面積あたりの

図1

異なるエタノール/水混合溶媒を用いて合成した
TNT の走査型電子顕微鏡写真．

表1

異なるエタノール/水混合比の溶媒中で合成した
TNT の等電点，アスペクト比および比表面積．

試 料

TNT
TNTE10
TNTE20
TNTE50エタノール/水
混合比(volvol)

等電点
(pH)

アスペ
クト比

0100
1090
2080
5050

1.89
2.12
2.29
3.30

104
64.0
33.8
―

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan

BET 比表面積(m2･g－1)
合成
直後

773 K
熱処理後

282
180
310
278

103
71.0
97.4
41.6

図2

エタノール/水混合溶媒を用いて合成した TNTを用いて得た DSSC の発電特性(JV 曲線．白抜
き記号は暗電流曲線)．



吸着分子数を計算したところ， TNTE0 および TNTE10 でたはそれ以上である． TNT そのものが低次元ナノ構造由来

は TNT 表面 1 nm2 あたりの吸着分子数は約 1.7 であるのにの高比表面積と層状類似結晶構造を持つのに加え，3 価陽イ

対し， TNTE20 では 1.9分子と高い値を示した．このことか

オン固溶により静電的な吸着活性点が増加することで吸着特らも本試料の表面状態が色素吸着向上，ひいては電荷注入効性が向上したと解釈された．更に UV 照射により，Sm 固溶率に寄与していると考えられた．以上の結果は溶液化学反応体でも良好な MB 除去能が示された(図)．一般に固溶体

場制御により TNT のサイズや化学的性質を制御できること

TiO2 では固溶元素や生成した欠陥が再結合中心となり触媒を示しており，固溶法による TNT においてプロセス由来の特性が低下することがあるが，固溶型 TNT では低次元性に

欠陥状態変化が色素吸着状態や表面の化学的性質に影響する由来して光照射励起子が欠損などで再結合することなく表面結果として発電効率が向上する(11)との最近の成果も考慮すに滞在できる(5)結果，有機分子を分解するラジカル種も高効ると，更なる溶液反応場プロセス低次元異方ナノ構造物性率に生成できることで優れた光触媒特性を示すものと解釈で相関の解明と最適化により変換効率の向上や次世代型太陽電き，低次元ナノ構造材料の優位性が示された．

池への展開が可能であると期待された．

ところで Sm を含む多くの稀土類元素は f 電子エネルギー準位に基づく蛍光発特性を示す．特にホスト結晶が半導体で.

Sm イオン固溶 TNT の共生型環境浄化機能(13)(14)ある場合，そのエネルギー準位との間で多様なエネルギー移動が生じることが知られている(16)．事実，本 Sm 固溶 TNT

ナノサイズ TiO2 粒子は紫外線( UV )照射下では優れた光

はシャープな複数の蛍光発光スペクトル(4 G5/2 →6 HJ/2 遷移触媒特性を示し環境中の有機分子などを迅速に分解除去する

発光)を示し，非立方結晶場中の Sm3＋ イオンの典型的なス

一方，分子吸着能は極めて小さく，しばしば活性炭やメソポ

ペクトル(17)と良く一致し，視認可能な明るい赤色発光が認ーラスシリカなどの吸着能に優れる物質との複合化が検討さめられた．一方励起スペクトルは非常にブロードで， TiO2

れている(15)．これに対し，TNT は暗条件下において水溶液

結晶の EgT2g バンド間吸収によるものであった．以上より，中の有機色素などの高い吸着能を兼備し，従来の TiO2 光触媒とは大きく異なる機能共生型環境調和材料である．そこで
本研究では稀土類 Sm()を TNT に固溶し，その物理・化学的および光学的特性を精査した．
元素固溶型 TNT の合成には前出の溶液化学反応場プロセ
ス を 用 い ， TiO2 原 料 と 所 定 量 の Sm2O3 粉 末 ( Sm  0 ～ 5
mol )を同時に 10 M の NaOH 溶液に添加し，前出の合成法にて生成物を得た．いずれもナノチューブ構造を示すと共にその特徴である高い比表面積を示した(13)．
この Sm 固溶型 TNT 材料についてメチレンブルー( MB )色素を用いた退色法にて分子吸着能評価を行ったところ，
MB の TNT に対する飽和吸着量は純粋な TNT の値( 0.259
mmol･g－1 of TiO2)に比較して Sm 添加量に依存して向上した( 5 mol  Sm TNT  0.74 mmol ･ g－1 of TiO2 )．これらの値は高い吸着機能を持つことで知られるゼオライトと同等ま

図4



図3

TNT お よ び 5 mol  Sm 固 溶 TNT の 暗 条 件 下(～ 162 ks)および紫外光照射下( UV )におけるメ
チレンブルー濃度の経時変化．

Sm 固溶 TNT における多様な物理光化学機能の発現模式図．

小

特

集

Sm 固溶 TNT では紫外光照射により TNT 結晶のバンドバ

ンド励起が生じ，次いで Sm3＋ の f 準位へのエネルギー移動と遷移発光を伴うユニークな格子内エネルギー移動が生じていることが明らかとなった． Sm 固溶 TNT は分子吸着能と光触媒機能の共生のみならず蛍光特性も併せ持つこととなり，光励起子(電子正孔対)はある条件では有機物分解など光触媒反応へと寄与し，同時に蛍光発光へも寄与することができる(図)．即ち本材料は真の意味で多機能型材料であり，その構造特異性が大きく関与して高次機能が発現する低次元半導体ナノマテリアルと言える．

.

お わ

り

に

チューブ構造というユニークな低次元ナノ構造を持つ酸化物半導体であるチタニアナノチューブ( TNT )に溶液化学反
応場制御を適用することで多様なサイズを持つ TNT 材料を得た．太陽電池電極に応用した場合，その構造に依存した発電特性を得た．また，稀土類元素である Sm 固溶 TNT では，吸着光触媒特性などの物理光化学機能に加えてユニークなエネルギー移動に伴う明瞭な蛍光発光特性を同時に付与でき，低次元半導体ナノマテリアルを適切な機能性元素により修飾・制御することで機能チューニングを実現でき，優れた
環境調和機能や新規な光機能など高次機能を付与した次世代型ナノ材料の創成が可能であることを示した．一方，低次元
酸化物ナノ構造体創製には Ti 金属を用いた陽極酸化(電気化学反応)プロセスを利用できることや(18)(20)，室温条件下
で Ti 表面にナノ構造酸化物を均一且つ緻密に合成でき，この表面が優れた生体適合性を示す(21)(22)ことなどもこれまで報告している．こうした溶液化学反応場の更なる精密制御・
最適化と機能解明を行うことで，高効率エネルギー変換シス( 3 ) 鈴木義和，関野 徹マテリアルインテグレーション，18[1](2005), 3
10.
( 4 ) 関野 徹セラミックス，41(2006), 267271.
( 5 ) T. Tachikawa, S. Tojo, M. Fujitsuka, T. Sekino and T.
Majima: J. Phys. Chem. B, 110(2006), 1405514059.
( 6 ) Y. Ohsaki, N. Masaki, T. Kitamura, Y. Wada, T. Okamoto, T.
Sekino, K. Niihara and S. Yanagida: Phys. Chem. Chem.
Phys., 7(2005), 41574163.
( 7 ) 関野 徹チタニアナノチューブの合成と機能化，有機・無機・金属ナノチューブ，清水敏美・木島剛編，フロンティア
出版，(2008), 97
105.
( 8 ) B. O'Regan and M. Gr äatzel: Nature, 353(1991), 737740.
( 9 ) J.Y. Kim, T. Sekino, D. J. Park and S.I. Tanaka: J.
Nanopart. Res., 13(2011), 23192327.
(10) J.Y. Kim, T. Sekino and S.
I. Tanaka: J. Mater. Sci., 46(2011), 17491757.
(11) J.Y. Kim, T. Sekino and S.I. Tanaka: Int. J. Appl. Ceram.
Tech., 8(2011), 13531362.
(12) T. Sekino, T. Okamoto, T. Kasuga, T. Kusunose, T. Nakayama and K. Niihara: Key Eng. Mater., 317318(2006), 251
255.
(13) D. J. Park, T. Sekino, S. Tsukuda and S.I. Tanaka: Res.
Chem. Intermed., 39(2013), 15811591.
(14) D. J. Park, T. Sekino, S. Tsukuda, A. Hayashi, T. Kusunose
and S.I. Tanaka: J. Solid State Chem., 184(2011), 2695
2700.
(15) H. Uchida, S. Itoh and H. Yoneyama: Chem. Lett., 22(1993),
19951998.
(16) K. L. Frindell, M. H. Bartl, M. Robinson and G. C. Bazan: J.
Solid State Chem., 172(2003), 8188.
(17) B. Sharma, J. Vipin Prasad, S. B. Rai and D. K. Rai: Solid State
Commun., 93(1995), 623628.
(18) N. Fahim and T. Sekino: Chem. Mater., 21(2009), 19671979.
(19) N. F. Fahim, T. Sekino, M. F. Morks and T. Kusunose: J.
Nanosci. Nanotech., 9(2009), 18031818.
(20) N. F. Fahim and T. Sekino: J. Nanopart. Res., 13(2011), 6409
6418.
(21) H. Nishida, H. Egusa, T. Sekino, Y. Taguchi, S. Komasa, K.
Kusumoto, M. Tanaka and K. Yamamoto: J. Jpn. Assoc. Oral
Reabili., 24(2011), 5257.
(22) H. Xing, S. Komasa, Y. Taguchi, T. Sekino and J. Okazaki: Int.
J. Nanomed., 9(2014), 17411755.

テムや高次環境浄化システム，光電気デバイス，更には高機
能生体適合材料システムなど多様な分野へと低次元ナノ構造
酸化物を展開できるものと期待される．

本研究は科学研究費補助金(基盤研究 A ， 2010 年～ 2013年)および Global Research Laboratory (GRL)プログラム(韓国研究財団National Research Foundation of Korea★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
関野 徹
1990年 3 月 東北大学大学院工学研究科博士前期課程修了
1990年 4 月 大阪大学産業科学研究所助手
1999年 4 月 同 助教授(2007年 4 月より准教授)
2007年11月 東北大学多元物質科学研究所准教授
2014年 4 月 現職
専門分野ナノ材料科学，セラミックス材料科学，複合材料科学◎ナノ構造設計制御による多機能型材料の創製と構造・機構評価および解明を中心とした研究に従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

(NFR)，2010年～)により行われたものである．

文献( 1 ) T. Kasuga, M. Hiramatsu, A. Hoson, T. Sekino and K. Niihara:
Langmuir, 14(1998), 31603163.
( 2 ) T. Kasuga, M. Hiramatsu, A. Hoson, T. Sekino and K. Niihara:Adv. Mater., 11(1999), 13071311.

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan

関野

徹

田中俊一郎




材料の組織形成とその理論―第 4 回―
～相互拡散と組織形成過程～
宮

崎

亨

それぞれ個別に存在するよりも， A, B 原子が混じり合って.

原子の拡散と組織形成

･ 相互拡散と自己拡散固溶体を作った方が，自由エネルギーが低下するから，そのような原子移動が生じたのである．したがって，固溶体よりも， A 原子と B 原子が別々に集合した方が，自由エネルギ

組織形成の観点から原子の拡散を考えよう．個々の原子がーが低下するような場合には，均一固溶体から濃度の不均一

移動するからといって巨視的な物質移動が生じるとは限らな化が発生する．相互拡散の本性は，このような自由エネルギ

い．この点について以下に整理しておこう．いま， A 金属ーの要請に基づく拡散であるということである．これによっと B 金属を接合した拡散対を作り高温に加熱した場合を考て，物質移動が生じ，合金中に組織が形成されるのである．

えよう．A 原子は B 金属中へ，また B 原子は A 金属中へお一方，自己拡散は，自由エネルギーによる要請がなく，熱エ

互いに拡散してゆくことは容易に想像されるであろう．このネルギーの助けをかりて，不規則に移動しているもので，組ような拡散形態を相互拡散( inter diffusion )あるいは化学拡

織が形成されることはない．この章では，組織形成に関連す

散( chemical diffusion )とよぶ．この拡散では，ある場所にる拡散現象を取り上げ解説する．

おける A 原子あるいは B 原子の濃度は時間とともに変化する．すなわち物質移動が生じている．さて長時間経過すると，

･･ フィック(Fick)の法則

A, B 原子は互いに入り混じって，どの場所でも A, B 原子の拡散による物質流量を定量的に取り扱うことは組織形成を濃度は等しくなるであろう．このようになると時間経過にと理解する上に極めて重要である．フィック(Fick)は，濃度勾

もなう濃度の変化はなくなる．したがって拡散という現象を配が拡散の原動力であると仮定して，物質移動を熱伝導と同物質移動という巨視的な観点でとらえると，もはや拡散は生様に取り扱う拡散方程式を提案した．

じていないことになる．しかしこの段階でも，ある特定の原
フィックの第一法則

子に着目するとその原子は物質中を動きまわっている．つまり AB 固溶体中では A 原子も B 原子も動いているが，その単位時間に単位面積を通過して，x 方向に移動する物質の動きが不規則なため全体としては物質移動が生じないのであ量 J は，その部分の濃度勾配に比例する．すなわちる．この様な拡散を自己拡散(self diffusion)という．自己拡J＝－D散の典型的な例は，純金属中の原子移動である．純金属中でも原子は空孔を媒介としてたえず移動しているが，同種類のため巨視的な濃度変化は生じない．
次に，拡散を生じさせる駆動力の観点から，相互拡散と自

&c
&x

(6･1)

ここで D は拡散係数で，単位時間に単位面積を通過して流れる物質量を表わす．式( 6 ･ 1 )は Fick の第一法則と呼ばれ，この法則は試料中のどの位置においても，濃度の時間変

己拡散を考えてみよう．一般に相互(化学)拡散は，その系の化が不変すなわち(&c/&t＝0)という定常状態の場合にのみ適

自由エネルギーを下げようとする熱力学的要請のもとに生じ用できるものである．

ている．前述の AB の拡散対の場合でも A 金属と B 金属が
名古屋工業大学名誉教授(〒4708555 名古屋市昭和区御器所町)
The Formation of Microstructure in Materials and Its Theoretical Basis () ～The Formation Process of Microstructure Based on Interdiffusion～; Toru Miyazaki (Emeritus Professor, Nagoya Institute of Technology, Nagoya)
Keywords: elastic interchange energy, phase field method, interdiffusion of atoms, formation process of microstructure, computer calculation of
microstructure, non-linear diffusion equation
2014年 3 月27日受理[doi:10.2320/materia.53.550]



講義ノート




および B 原子のそれぞれの固有の拡散係数 DA と DB は異な

フィックの第二法則

この法則は，ある場所の濃度の時間変化を示すものであっており，最初の接合面を通して右左に拡散した A, B 原子

る．ある場所における濃度の時間変化( &c / &t )は，単位時間数は異なっていた(図 6･ 1の場合は A ＜ B )．そのため，最初当たりその場所へ流れ込む物質量と流れ出る物質量の差で与の接合面を横軸 x の原点とすれば，図6･1における斜線部のえられるから

面積は濃度曲線の上下で等しくならない．そこで，通過した

( )

&c &
&c
＝
DÃ
&t &x
&x

(6･2)

表現されるべき拡散係数が， 1 個の DÃ ( c )で表現されること

DÃ が溶質濃度に依存しない場合には式(6･3)となる．
&2c

&c
＝D 2
&t
&x

A ， B 両原子数が等しくなるような仮想的な面を考え， x の原点としたのである．この取り扱いによって，本来 2 個で(6･3)

これらはフィックの第二法則と呼ばれる．3 次元拡散に対しては式(6･4)となる．

になる．このように DÃ ( c )は A, B 原子が相互に拡散しあった結果を，1 つの拡散係数として表わすものであるから，これを相互拡散係数( interdiffusion coefficient )と言う． DÃ ( c )と A および B 原子のそれぞれの固有の拡散係数 DA と DB の

&2c

&2c

&2c

&c
＝ D x 2＋ D y 2＋ D z 2
&t
&x
&y
&z

(6･4)

的 に解く ことは 困難で ある． その ため， DÃ の 導出に は通常，マタノ(俣野)(1) によって提案された図式解法が用いられ，相互拡散係数 DÃ は次のように示される．

diffusion coefficient )とよばれ， DÃ ( c )と同様に通常，濃度 cによって変化する．
以上のことは実験的にはカーケンドール効果によって示される．接合面に A, B 金属と反応しない Mo や W などの高co( )fxdc(6･6)

この DA と DB は固有拡散係数または真正拡散係数(Intrinsic

フィックの第二法則は非線型微分方程式であるため，解析

dx
dc c

係がある．
DÃ (c)＝NB DA＋NADB

･ 相互拡散係数とカーケンドールの解法1DÃ (c)＝－
2t

間には，両原子の原子分率を NA, NB として，式( 6･ 6)の関

(6･5)

c

融点金属の細線をマーカーとして挟んだ A, B 金属の拡散対を高温で拡散させる．今， A 原子の移動量が B よりも少な

今， A ， B 2 種の金属を接合して，高温で時間 t だけ拡散焼いとすると原子流量は差し引き B 側から A 側に向けて生鈍させた後の A 原子の濃度分布を図･とする．濃度曲線のじ，それと等量の原子空孔が B 側に移動する．そのため，

上下の斜線部の面積が等しくなるように，すなわち，∫co
0 xdc

接合面より右側では原子総数が減少して試料端を基準にする＝0 となる x を求め，それを横軸の原点とする．この面をマとマーカーは右に移動する．この現象をカーケンドル効果とタノ界面(Matano Interface)とよび，通常，元の接合面とはいう．この効果は A, B 原子の拡散流量が異なっていたこcoc xdc は二重斜線部

異なる．このようにすると，式(6･5)の∫と，および原子が空孔を媒介として置換型原子が拡散していの面積として図形的に求められる．また(dx/dc)c は濃度 c にる直接の証拠である．マーカーの移動距離 I は，拡散時間をおける接線で与えられる．したがって，式(6･5)を用いて DÃ( c )を求めることができる．この手法を各濃度 c について行
なえば，全濃度範囲についての DÃ ( c )を求めることができる．図･は 1173 K での AuNi 合金の DÃ (c)(実線)である．
70 at  Au 以上では DÃ ( c )はあまり組成に依存しないが，それ以下では急速に DÃ (c)が変化していることが理解できよう．
俣野の求めた DÃ (c)の意味は次のようである．本来 A 原子

図 6･1

相互拡散による溶質濃度分布とマタノ(俣野)の解法図形．

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図 6･ 2

AuNi の相互拡散係数 DÃ NiAu と Ni，Au の固有
拡散係数 DNi, DAu(1173 K)．

t とすれば次式で与えられる．

( )t

&N A
I＝(DA－DB)&x

JA＝－DA(6･7)(&&xc)(6･12)
cAである．式(6･11)と(6･12)の比較から

NA はマーカーの位置における A 原子の原子分率である．マ

DA＝－MAkT

ーカーを入れた拡散対を用いて I を測定し，さらにその試片&(ln NA＋ln gA)&x ln cA

(6･13)の DÃ (c )をマタノ法で求めるとマーカー位置の固有拡散係数となる．この DA は濃度 cA における A 原子の固有拡散係数

DA，DB を式(6･6)および(6･7)の連立によって算出することである．cA＝NA であるから，d(ln cA)＝d(ln NA)となり，式ができる．

(6･13)は次式となる．

( && lnln Ng )& ln g
D ＝M kT(1＋& ln N )･ 自由エネルギーの要請下における相互拡散

A

DA＝MAkT 1＋(6･14a)A

･･ 相互拡散に対する熱力学的因子の影響

B

B

今まで述べてきたことは，フィックの法則およびその拡張(6･14b)

B

B

されたものであった．その考えの基本は濃度勾配が拡散の原となる．式( 6 ･ 14 )の{ 1 ＋( & ln gA / & ln NA )}は，熱力学的因動力であるとするもので，この中には熱力学的因子は考慮さ子と呼ばれる．これらの式の意味するところは次のようであれていない．しかしながら，我々は拡散によって引起こされる．活量係数 g が 1 である理想固体中においては括弧内のる現象が，熱力学的要因によって左右されることを，しばし

第 2 項は 0 となり，この場合には原子は熱力学的な命令がば経験する．たとえば，均一固溶体中の溶質原子が集合してなく，不規則なジャンプをくり返しているのみである．この濃度のより高いゾーンを形成する現象などは，拡散を単に濃場合でも特定の原子に着目すれば，不規則なジャンプの結度の高い場所から低い場所へ原子が移動するという単純なも果，ある距離を移動するが，全体としては濃度は不変である．

のとしてとらえることが出来ないことを示している．この点

g ≠ 1 の場合には括弧内の第 2 項は 0 ではなく，その分だけを明らかにした有名なダーケン( Darken )(2) の実験がある

拡散に対して熱力学的命令が働く． g ＝ 1 の場合はまさに自が，図は省略する．この実験の意味するところは明らかで，

己拡散であるから，この時の拡散係数を Dとすれば，式

原子の拡散は濃度勾配により生じるのではなく，その合金系(6･14)より，が熱力学的に平衡になるように生じるということである．合D
A＝MAkT(6･15a)金が平衡であるということは，すべての成分の部分モル自由DB＝MBkT(6･15b)エネルギー(partial molar free energy，化学ポテンシャルととなる．したがって，固有拡散係数 D と自己拡散係数 Dとも言う) m がすべての位置で等しいということである．もしの間には，式( 6 ･ 14 )とギブスデューエムの関係( Gibbs 

成分 i の mi が場所によって等しくない場合には，それが等Duhem relationship平衡状態では，∑ni dmi＝ 0 である．ししくなるように拡散が生じる．その結果として濃度が不均一

たがって 2 元系では m1 が既知なら m2 が一義的に定まる.)をになるような拡散も生じる．力学系において物体に作用する考慮して，力は，ポテンシャルエネルギーの勾配に負の符号をつけたものに比例する．それ故に A 原子の流量 JA は，フィックの第一法則のかわりに，( d&lnlnNg )D ＝D
(1＋d&lnlnNg )＝D(1＋&& lnln Ng )A

D A＝ D 
A 1＋
B

&m A
JA＝－MANA
&x

B

(6･8)

と表わされる．ここで MA は単位のポテンシャル勾配のもとでの A 原子の流れの速さであり，易動度(mobility)とよばれる ． 化 学 ポ テ ン シ ャ ル mA は ， A 原 子 の 活 量 ( activity ) を
aA，標準状態の化学ポテンシャルを m0A とすれば，

mA＝m0A＋kT ln aA(6･16a)A

B

A(6･16b)B

B

Aの関 係が 導かれる ．こ れらか ら，俣 野の相 互拡散 係数 DÃは，式(6･2)より，( && lnln Ng ) (6･17)

DÃ ＝NADB＋NB DA＝(NADB＋ N B D 
A) 1＋

A

A

となる．この式をダーケンの式(2) とよび，自由エネルギー(6･9)と定義される． k はボルツマン定数である．活量 aA は A 原子の原子分率 NA と活量係数( activity coefficient ) gA との積

G を含む次式のように書き換えられる．
D A ＝ M AN AN B

(&N )
&2G

2
A

(6･18)

この式から明らかなように， DA の正負は(&2G/&N 2A)の正負で与えられる．
aA ＝ g AN A

(6･10)

によって決まる．過飽和固溶体の多くは 2 相分離線の中央式(6･9)を x について微分し整理すると，式(6･11)が得られ部で(&2G/&N 2A)＜0 の領域をもっている．このような領域でる．

は DA ＜ 0 で，逆拡散すなわち均一な溶質濃度分布から溶質
JA＝－MANAkT&(ln NA＋ln gA)&x(6･11)

原子の集合した高濃度の領域が自発的に形成される．

ところで濃度 cA における， A 原子の拡散に対するフィック

･･ 濃度変動場における相互拡散と組織の時間発展の第一法則は今までの取り扱いは，合金内の溶質濃度が均一またはゆる



講義ノート

やかに変動している場合であった．したがって，合金の平均組成が決まれば，その相互拡散係数は定まるとするものである(例えば，図6･2を参照)．しかしながら，通常，合金中で生じている濃度変動は複雑であるから，そのような変動場における局所的な拡散がどのようになっているかを知ること
は，物質の内部組織の時間変化を知る上に非常に大切である．ここでは，この問題を取り上げて議論しよう．
式(6･17)および式(6･18)より，式(6･19)が得られる．
DÃ ＝NADB＋NB DA＝(MANB＋MB NA)NANB

今， NA＝ XA, NB ＝ xB とおき，最初の(

&2G
&N 2A

(6･19))内を M ( x )とおけ

ば，
M(x)＝(MAxB＋MB xA)xAxB＝ M A x Ax B, ( M A＝ M B)

(6･20)となる．よって MA＝MB の時，式(6･19)は次のように書かれる．
DÃ ＝MAxAxB

&2G
&x 2A

(6･21)

固溶体の自由エネルギー G が正則溶体近似で与えられるとすると，
G(x)＝VxAxB＋RT(xA ln xA＋xA ln xB)(6･22)

ここで V は AB 原子間の相互作用パラメータである．式(6･図6･3

AB 2 元系状態図と拡散係数の組成依存性．

22 )を式( 6 ･ 21 )に代入し，各場所の濃度 xA を，固溶体の平均濃度 x0 からの変動量 q，すなわち q＝xA－x0 で書きなおすと，式(6･21)は，
DÃ (q)＝D0＋D1q＋D2q2
D0＝MART－2MAVx0(1－x0)
D 1＝ 2M AV ( 2x 0－ 1)
D 2＝ 2M AV , ( M A ＝ M B)

(6･23)となる．原子間相互作用パラメータ V＝25 kJ/mol の場合の状態図と，D0, D1 および D2 の各拡散係数の組成に対する変化を，図･(a)，(b)に示す．この図および式(6･23)より明らかなように，D0 は濃度変動量 q＝0 の時の相互拡散係数で

図 6･ 4

濃度変動場における相互拡散．

ある．D0 が負になっている領域が，図6･3(a)の T＝1173 K
におけるスピノーダル領域に対応しており，逆拡散，いわゆ

拡散(downhill diffusion)が生じることになる．また逆に平る up hill diffusion が生じる領域である．しかし q ≠ 0 の場

均組成的には，正拡散によって溶質の平均化が生じるはずで合には，D1 あるいは D2 項によって拡散が生じ，全体の相互あっても，(D1q＋D2q2)項による変動のため逆拡散が生じ，拡散係数 DÃ (q)がどのような値になるかは q に依存する．し

溶質の濃化が生じることもある．なお，ここでは固溶体の自たがって，図･のような濃度変動がある場合，場所によっ

由エネルギーとして正則溶体モデルを用いたので， DÃ は D2て拡散係数 DÃ (q)は異なり，矢印で示した方向へ溶質原子は項までで表現されているが，実際の合金固溶体の自由エネル

移動することになる．その為，図の中央付近の濃度ピークでギーは複雑でそのような単純な数式では表現できない．このは高濃度部分が正拡散になり，ピークの頭打ちと粗大化が生場合には，過去の研究で求められた実際に則した自由エネル

じる．具体的な計算例としては，前々号第 2 回目の 3 章図

ギー式や第 2 回 3 章のスピノーダル分解で示した高次多項

3･4を参照されたい．

式が一般に用いられる．

このように相互拡散係数は，その場所における局所的な濃以上のことが，場所によって濃度が変動する物質内の拡散度に本来依存するものである．つまり，その合金の平均組成挙動，例えば相分解過程や組織形成を理解する基本となる．

によって与えられる D0 を中心に(D1q＋D2q2)項が加わって，
DÃ (q)は変動する．そのため，図6･3および図6･4に見るよう. フェーズフィールド法による組織シミュレーションに，合金の平均組成としては，逆拡散( up hill diffusion )が生じ溶質原子が集合するはずであっても，場所によっては正

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近年，計算機の処理能力拡大とアリゴリズムの発展に伴い，材料の相変態現象に対する動力学シミュレーションが非常に容易になってきた．材料の組織形成過程を計算しようとする場合，重要な点は基本的に非線形現象が相手であるという認識である．電磁気学や量子力学の世界は，揺らぎの小さな世界であるので，波動方程式等を厳密に解析することによって，高精度の予測が可能である，しかしながら，材料，合金など物質の相変態現象の世界は，非線形性が強く境界条件
や初期条件の少しの差によって結果が大きく変化するような，非線形性が現象の大半を支配する揺らぎの大きな世界である．したがって，前者の計算機シミュレーションは，計算の厳密性・正確性が重要であるのに対して，後者では厳密性・正確性を出来得る限り維持しつつ，かつ計算機実験における試行錯誤の容易さが要求される．つまり，相変態・組織形成の計算では，厳密な相変態予測は困難で，計算機シミュ
レーションと対話しながら，目的とする組織・構造を探索していくことが大切である．
フェーズフィールド法は，最初に凝固・結晶成長の研究分野で提案された組織形成過程のシミュレーション法であるが，その手法がデンドライト成長などの極めて複雑なパターンを忠実に再現する(3)ことが示されたことから，材料組織学に現れる各種のパターン形成に応用する動きが高まり，現在
急速に応用範囲が広がり，材料組織のみならず，材料強度などにも適用され，材料全般の将来の学問・研究形態を変えてしまうほどの進展を見せている．
･ フェーズフィールド法の基本概念
フェーズフィールド法の基本概念について説明する．まず，この計算法は相変態組織の全エネルギー(組織自由エネルギー)を連続な秩序変数で書き出す(4)．図･(a)は拡散相

図7･12 種類の秩序変数(濃度と結晶度)による化学自由エネルギー局面．

分解と結晶変態が存在する合金系の化学的自由エネルギー曲
面で，濃度軸 c，結晶度軸 s および自由エネルギー軸 G の 3に増やせば多元系の計算となり，結晶場の秩序変数を増やせ軸より構成される．図7･ 1( b)はエネルギー曲面の(G － c )面

ば多数の結晶系が関与した相変態を扱うことになる．この計への投影で，平衡状態図でおなじみの自由エネルギー濃度図

算法の問題点は，s＝0.5のような中間状態の物理的イメージに相当する．平衡する共役 2 相の濃度は共通接点の ca と cbが明確でないことである．s＝0.5は bcc と hcp の中間構造をで与えられるが，結晶構造は異なっている．ここでは， Ga意味するが，その具体的なイメージは存在しない．しかし，を hcp 構造(s＝1)の，また Gb を bcc 構造(s＝0)の固溶体の自由エネルギー曲面から明らかなように，s＝0.5の状態は不化学的自由エネルギーとする．通常，b 相の過飽和固溶体の安定で，この状態が広く組織内に存在することはなく，ある

相分解を考える場合には，b 相が組成の異なる 2 相に分解しとすれば，bcc 相と hcp 相の境界部にわずかに存在し得るのた後，一方の相が hcp 構造に変わり，最終的に平衡相であ

み で ある ． 一 般に 結 晶系 の 異 なる 2 相 が連 結 して い る 場

る( a ＋ b ) 2 相組織になると考える．フェーズフィールド法合，ある結晶面を境に完全にそれぞれの結晶構造に分れていの大胆な点は，図 7 ･ 1 ( a )に見るように，結晶方向も連続変ることは，界面エネルギーが極めて高くなり考えにくい．通

数 s で繋いだ点にある．つまり，この曲面を利用し，濃度場

常は界面に遷移構造が存在して，界面エネルギーを低くおさ

c と結晶度場 s の時間変化を発展方程式に基づき同時に解析えると考えられている．鋼のマルテンサイトとオーステナイする計算法がフェーズフィールド法である．濃度 c は，保存トの界面が連続的な遷移構造によって連結されていることも変数(相変態が進行しても系全体の c は不変)であるので非線見出されている(5)．

形拡散方程式に基づき計算し，一方結晶度 s は，非保存変数

フェーズフィールド法は，材料組織学において現れる全て(変態の進行につれて変化する規則度や再結晶度など)であるの組織形態を計算対象に含むことができるので，この手法にので非保存場の発展方程式(形式的には Allen Cahn 方程式

は広範囲な現象への適用の可能性がある．さらに粒界や転位に等しい.)に基づき計算を行う．さらに秩序変数はいくら多などの欠陥も，秩序変数で表せば，格子欠陥のダイナミク

くてもかまわないので，濃度場の秩序変数を c1, c2, c3 のようス，さらには格子欠陥と相分解の相互作用まで解析できるよ



講義ノート

xsj ( r, t )＝( dGsys / dsj )を正確に求めることである．つまり，うになっており，極めて発展性が高く，興味深い．

相変態に伴って生じる組織の自由エネルギーの評価が最も大

･ フェーズフィールド法の理論と計算法

切である．拡散ポテンシャルは過去の膨大な実験結果を利用

以下にフェーズフィールド法の理論と計算法についてそのすることができる．そのため過去のデータをどのように利用概略を述べよう．組織全体の自由エネルギー(組織自由エネ

するかは，各自のやり方によって異なる．具体的な計算法はルギー)は，ここでは化学的自由エネルギー Gc，界面エネル

文献(3)，(8)を見ていただきたい．

ギー Fsurf および弾性歪エネルギー Estr の総和として記述する．これらのエネルギーは複数の保存秩序変数 ci ( r)および非保存秩序変数 sj(r)を用いて，次式のように与えられる．

f

Gsys＝

[Gc{ci(r), sj(r), T}＋Esurf{ci(r), sj(r), T}r＋Estr{ci(r), sj(r), T}]dr

以下に，幾つかのシミュレーションの結果を示す．
･ 種々の合金におけるシミュレーション結果
･･ FeMo 合金
図･は Fe Mo 合 金 の状態 図(8) で ，図 中の 点線 と鎖 線

(7･1)は，準安定バイノーダル線とスピノーダル線である．左右非T は温度，r は 3 次元座標を示す．フェーズフィールド法で対称なのは Mo 量に応じて弾性率が高くなるからである．

は，これらの各秩序変数の時間依存は次の 2 つの非線形発FeMo 系の濃度による格子の濃度膨張係数 h は0.083でかな

展方程式によって与えられる．式( 7 ･ 2a )は保存場の発展方

り大きい．弾性異方性パラメターは Fe 側で A＞1，Mo 側で程式で， Cahn Hilliard 方程式(6) と呼ばれているものと同義

A＜1 で，その間は連続的に変化し，等方弾性体は Fe60 atである．また式( 7 ･ 2b )は非保存場の発展方程式で， Allen 

Mo 付近で得られる．フェーズフィールド法で計算した，

Cahn 方程式(7)と呼ばれている．

Fe40 at Mo 合金(773 K 時効)の 2 次元組織の時間変化を

{

[

]}

&ci(r, t)dGsys＋jci(r, T, t)＝:･ Mci{ci(r, t), T} :&tdci(r, t)

図･(8) に示す．時効の進行につれて Mo rich ゾーン(黒色(7･2a)[]&sj(r, t)dGsys＋jsj(r, T, t)＝－Lsi{sj(r, t), T}&tdsj(r, T)(7･2b)
Mci{ ci ( r, t ) , T }と Lsi { sj ( r, t ) , T }は，各秩序変数の時間変化に対する易動度で，共に秩序変数と温度の関数である．j 項
は秩序変数の揺動項であるが，一般には無視される場合が多い．組織自由エネルギーは Gsys ＝ Gc ＋ Esurf ＋ Estr であるから，保存変数と非保存変数の拡散ポテンシャル xcp(r, t)と xsq(r, t)は，次式で与えられる．
xcp(r, t)≡xsq(r, t)≡

dGsys
p
p
＝mccp(r, t)＋mcsurf(r, t)＋mcstr(r, t) (7･3a)
dci(r, T)

dGsys
q
q
＝mscq(r, t)＋mssurf(r, t)＋msstr(r, t) (7･3b)
d s q( r , T )図7･2

FeMo 状態図．

各秩序変数の時間発展は，式( 7･ 3a )および( 7･ 3b )の右辺を数値計算し，それぞれ式(7･4(a)，(b))に代入することによって，Dt 時間後の各秩序変数値を求める．

{&c (&rt, t)}Dt&s (r, t)s (r, t＋Dt)＝s (r, t)＋{Dt&t }cp(r, t＋Dt)＝cp(r, t)＋

p

q

q

q

(7･4a)(7･4b)

この様にフェーズフィールド法は，保存場および非保存場
を含む組織の自由エネルギー式についての非線形発展方程式
を同時に数値解析し，Gsys が最も早く減少する組織発展過程を計算機でシミュレーションする手法である．なお， ci ( r,t)と sj(r, t)は位置 r と時間 t における保存系および非保存系の秩序変数であるから，これが“時間空間における相の場すなわちフェーズフィールド(Phase Field)”となっている．
この一連のフェーズフィールド法の計算において，最も大切なことは拡散ポテンシャルン xci( r, t )＝( dGsys/ dci)および

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
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図7･3

Fe 40 at  Mo 合金の 773 K における組織形成
シミュレーション．

図 7･4粒子分裂に対する周囲粒子の影響についてのシ
ミュレーション．

部)が〈100〉方向に形成され(〈100〉変調構造)，更にそれらが粒子間の競合成長をしながら全体として粗大化している．図7･3写真中の個所(b)や(c)に見るように，2 粒子が結合して大きな粒子になる場所や，逆に 1 個の粒子が 2 個に分裂する場所(a)も見られる．これは組織の成長挙動が個々の粒子の安定性のみで決まるのではなく，周囲の粒子の影響を受け

図7･5ることを示している．このことを端的に示したのが図･である．この図は柱状粒子を単独で置いた場合(a)と柱状粒子

濃度変動 C と結晶度変動 S で表わした Al Zn
合金のフェーズフィールド相分解シミュレーシ
ョン．

の近くに 2 個の粒子を置いた場合(b)の柱状粒子の時間経過による形状変化をシミュレーションで見たものである．(a)する．その後，それが進行して，ゾーンの高 Al 部分を除いの単独の場合には若干の形状変化があるものの大きくは変わて， fcc 地相が種々の結晶方位を持った hcp 構造に変化すらないのに対し，後者の(b)の場合は 2 個の粒子の影響を受る．灰色部が全て hcp 構造で，明暗の違いは結晶方位の違

けて柱状粒子が 2 個に分列している．このことは粒子の形いを示している．

状も周囲の弾性場の影響を受けることを示しており，組織内の粒子が多数ある場合の粒子安定形状を単独粒子のみの安定

･･ FeAl 合金

性で判断することは危険な事を示している．

次に Fe 20 at  Al 20 at  Co 規則合金のシミュレーショ
ン結果(7)を示す．この合金の 973 K の 3 元状態図の Fe 側に･･ AlZn 合金

a 固溶体があり， Al ， Co 高濃度側に B2 規則相が広範囲に次に濃度(保存変数)と結晶構造(非保存変数)の両方を秩序広がっており，その中に A2 ＋ B2 の 2 相共存域がある．こ変数とする場合を Al Zn 合金(9) で示す．図･は， Al 59の 2 相域内にある合金を高温の B2 単相域で均一化したのち，at  Zn を 298 K で時効した時のフェーズフィールド法によA2 ＋ B2 領域の 923 K で 40 sec 保持した時の計算組織を図る計算図である．横方向に時効の進行を示しているが，C と･に示す．この計算では，保存変数として濃度 c ，非保存表示されている欄は溶質濃度分布を示し白色部が Al 高濃度

変数として結晶規測度 x および磁気規則度 s が取り上げられ域である．一方，S は結晶度の進行を示し，黒色域は fcc のている．まず，濃度図 CFe からは Fe 原子分布に濃淡ができ

Al 高濃度域(S＝0)で，灰色部は hcp 結晶構造(S＝1)で明るているが(白色部が高濃度部，黒い線状は逆位相境界)， Al,

さの違いは結晶方位の違いを表わしている．これらの結果か

Co についてはほとんど濃淡がない，すなわち規則格子 B2ら Al 59 at  Zn 合金の相分解の進行は次のように考えられの相分解(濃度変動)は主として Fe 原子の濃淡によって生じる．まず最初に相分解は，fcc a相中から微細な球形ゾーンている事が判る．次に結晶規則度 X は， Al と Co に濃淡ががランダム位置に形成される．この球形粒子がゾーンである

でき， Fe に関してはほとんど濃淡がない．このことは B2

こと，すなわち地相と同じ fcc 構造であることは時効初期の規則化に関しては Al と Co 原子の貢献を示している．次に8 sec 時効で濃度表示 C において Al 原子の濃淡があるにも磁気に関しては， Co と Fe 原子は寄与しているのに対し，関わらず，結晶度 S では識別できないことから明らかであAl は濃淡がなく，磁気に関しては全く寄与がないことが分る．地相と同じ結晶構造で濃度のみ異なるゾーンが形成されかる．

ている事を明らかに示している．時効が進行すれば，結晶度

この手法は現在，多くの合金系の様々な現象に適用されて変数の 14 sec の写真に見るように，地相から hcp 相が析出いる．ここでは取り上げなかったが，材料中の転位を組織と



講義ノート

文

献

( 1 ) C. Matano: Japan J. Phys., 8(1933), 109.
( 2 ) L. S. Darken: Trans. AIME, 175(1948), 184.
( 3 ) J. A. Warren and W. Boettinger: Acta Metall., 43(1995), 689( 4 ) 小山敏幸日本金属学会誌，73(2009), 891.
( 5 ) S. Kajiwara, K. Ogawa and T. Kikuchi: Philos. Mag. Lett., 74(1996), 405.
( 6 ) W. Cahn and J. E. Hilliard: J. Chem. Phys., 31(1959), 688.
( 7 ) S. M. Allen and J. W. Cahn: Acta Metall. Mater., 27(1979),
10851093.
( 8 ) T. Koyama and Miyazaki: Mater. Trans. JIM, 39(1998), 169178.
( 9 ) 小 山 敏 幸 ， 小 坂 井 孝 生 ， 宮 崎 亨  ま て り あ ， 38 ( 1999 ) ,624628.

参図7･6Fe Al Co 合金相分解に伴う計算組織． Cj 濃度に対する j 原子の寄与， Xj 規則度への j 原子の寄与，Sj磁気規則度への j 原子の寄与．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
1960年名古屋工業大学卒業
1965年東北大学大学院工学研究科博士課程修了
東北大学金属材料研究所助手，名古屋工業大学助教授，
教授，副学長を経て名誉教授
専門分野相変態論，材料強度学◎スピノーダル分解，組織自由エネルギー論，組織分
岐理論，組織シミュレーション，組成傾斜時効法な
どの開発．

る．更に機械的性質の説明，強度開発，更には組織と強度を結びつけて材料の開発にまでこの手法が適用されつつあり，(次号へつづく)

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan書( 1 ) 小山敏幸材料設計計算工学計算組織学編，内田老鶴圃，(2011).

して捉えこれらの運動すなわち塑性変形にも適用されてい応用範囲はとどまるところを知らない感がある．

考

宮崎

亨

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

微鏡室の技術職員の方々にご教示いただく機会に恵まれ，最低限の TEM 試料を調整できるようになりました．しかし，TEM を使い始めて僅か 7 年の未熟者ですので，更に精進したいと思っております．
私は博士課程在学中に 2 ヶ月程， University of Texas atAustin の Brian Korgel 教授のもとで研究する機会を頂きました． Korgel 先生のグループは化学溶液法による半導体ナ
ノマテリアル合成の研究をしており，私は CIGS ナノ粒子の合成に携わりました． Korgel グループでは合成した CIGS
ナノ粒子を用いてセル化を行い，太陽電池特性の評価まで行っていました．作製した半導体は発電しなければ「太陽電池材料」とは言えませんので，材料の合成で研究を終えるのではなく，実際にデバイスを作製・評価することが太陽電池の研究では大切であり，より理解を深めることもできます．学
位取得後の 2 年間，太陽電池の研究を専門としている立命館大学の高倉・峯元研究室でお世話になりましたが，全く分
私は 2012 年 3 月に東北大学大学院工学研究科知能デバイ
ス材料学専攻東北大学金属材料研究所

野の異なる CIGS 太陽電池の研究に飛び込むことができたの

今野豊彦教授のもも， Korgel グループでの経験があったからです．オーステと で博士(工 学)の学 位を取得しまし た．学位取得 後 2 年

ィンでの研究生活は 2 ヶ月という短い期間ではありました

間，立命館大学で博士研究員として，高倉秀行教授，峯元高が， Korgel グループの研究に対する考え方だけでなく，文志准教授のもと，Cu(In, Ga)Se2(CIGS)太陽電池の研究を行化の違いも学ぶことができ，非常に貴重な体験となりました．

ってきました． 2014 年 4 月から，特任助教として名古屋大博士課程修了後，博士研究員としてお世話になった研究室

学グリーンモビリティ連携研究センター

宇治原徹教授研究は電気電子工学科に所属しており，今まで私が所属していた室にて研究を行っています．この度，本稿を執筆する貴重な

材料系の学科とはバックグラウンドが全く異なっていました

機会を頂きましたので，これまでの研究生活で自身が学び・ので，違う分野の考え方・研究に対するアプローチの仕方を感じたことを述べさせていただきます．

学ぶ貴重な経験をさせていただきました．私は全く異なる分

私が研究生活をスタートさせたのは東北大学工学部材料物

野から太陽電池の研究に飛び込んできた身ですので，始めの性学科の石田清仁教授の研究室でした．石田研究室に在籍し

うちは，ひたすら論文を読み漁っていました．過去の研究をていたのは学部 4 年の 1 年間だけでしたが，石田先生をは調査・理解することが，その研究分野を開拓・発展させてきじめ，石田研究室の先生，先輩方には研究をする上で基本とた先人たちに敬意を表する唯一の手段だからと考えているかなる非常に多くのことを教えていただきました．大学院入学

らです．また，この研究室で初めて学部学生を指導・教育す

後は，今野豊彦先生の研究室にて，透過電子顕微鏡(TEM )る機会に恵まれました．最初の頃はどのように接するのが一を用いた材料解析の研究に携わっていました．修士課程では番良いのか悩みましたが，学部卒業時に学生自ら学会で口頭

Mg 系時効析出合金の研究を行いました．平賀>二名誉教授

発表を行うことができ，何とか最低限の指導はできたのではに高分解能電子顕微鏡観察をご教示いただく機会に恵まれ，ないかと思っております．私は 3 月で立命館大学を離れまし先生が撮影された圧倒的に美しい高分解能像には非常に感動たが，修士課程に進学した学生から国内学会 1 件，国際学会

したのを今でも覚えています．私もあのような高分解能像を

1 件，論文投稿 1 件を今年度予定しているとの報告を受けま

撮りたいと思いながら今まで TEM を使い続けていますが，した．ともに過ごした学生達の活躍を非常に嬉しく思うととそれなりの像は撮影できるようにはなったものの，自分の未もに，成長した彼らに再会できる日を心待ちにしています．

熟さを痛感しています．博士課程進学後は，強誘電体 Pb

上記のように今年 4 月に名古屋大学に着任するまでに，(Zr, Ti)O3 薄膜のナノ組織・構造とドメイン配列に関する研たくさんの恩師の指導を仰ぐことができ，私は非常に幸運だ

究を行いました．修士課程の時と同様，TEM を主要な解析ったと思います．最後になりましたが，研究生活をスタート

手段として用いました．大学院時代は，ひたすら TEM 試料させるにあたり研究の基本をご教示いただいた石田研究室の作製， TEM 観察， TEM データ解析を行い， TEM につい皆様，TEM の研究者としてスタートラインに立たせてくだて学び TEM の研究に没頭できた非常に有意義な 5 年間でしさった今野研究室の皆様，短期間ですが私を温かく迎え入れた．

て下さった Korgel グループの皆様，そして，太陽電池の研ところで，信頼できる TEM データを得られるかどうか

究だけでなく学生を指導・教育する機会を与えて下さった高は，きれいな TEM 試料を作製できるかどうかにかかってい倉・峯元研究室の皆様をはじめ，これまでお世話になった皆ますが，それには経験を積むしかありません．幸いなこと

様，ならびに，今年 4 月からお世話になっている名古屋大に，私は今野研究室に在籍している 5 年の間に，今野豊彦

学

宇治原研究室の皆様に厚く御礼申し上げます．

先生，木口賢紀先生，佐藤和久先生といった今野研究室の先(2014年 7 月15日受理)[doi:10.2320/materia.53.558]

生方をはじめ，東北大学百万ボルト電子顕微鏡室(現，先端(連絡先〒4648603 名古屋市千種区不老町)

電子顕微鏡センター)や東北大学金属材料研究所分析電子顕

は ば た く

本
会

告

会

記

事

2015年度会費お払い込みのお願い ……………………………559
2015年度春期講演大会の外国人特別講演および招待講演募集…………………………………………………………………559
新刊のご案内 ……………………………………………………559
2015年春期講演大会における企業説明会へ学生参加者の募集…………………………………………………………………… 560
講演大会講演申込および参加申込システムリニューアルのお知
らせ ………………………………………………………………560
2015年春期(第156回)講演大会講演募集 ……………………561
新講演セッション一覧 …………………………………………566
2015年春期講演大会公募シンポジウムテーマ要旨 …………567
2015年春期講演大会参加申込について ………………………569
2014年秋期講演大会記録 ………………………………………570

支部行事 …………………………572 材料系学協会情報コーナー ……576
掲示板 ……………………………572 行事カレンダー …………………577
会誌・欧文誌11号目次 …………575 新入会員 …………………………580
次号予告 …………………………576

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
分
科会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

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 FAX 
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

TEL 
http://jim.or.jp/
会告原稿の締切は毎月 1 日で，翌月号掲載となります．

ご連絡先住所変更等の手続きは，本会ホームページ マイページ からできます．

会

告(ホームページもご参照下さい)
年度会費お払い込みのお願い2015 年の会費納入時期となりました．下記いずれかの方法にてお払い込み願います．

.

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．
.
.

2014年11月20日(木)照会・推薦書提出先

推薦書提出期日◎自動払込制度事前に申し込まれている方は，ご登録の口座から〒980
8544 仙台市青葉区一番町一丁目1432(公社)日本金属学会 国際学術交流委員会宛引き落とし(2014年12月12日予定)になります．
◎郵便振込み(手数料加入者負担)上記以外の方は，本年 11 月中Email: gaffair＠jim.or.jp

 0222233685

FAX 0222236312%

旬頃，郵送でご案内いたします「ゆうちょ銀行郵便振込み用紙」をご利用いただき「ゆうちょ銀行

新刊のご案内窓口」でお支払い願います．
会費・購読費のお支払いの確認「バイオマテリアル研究の最前線」

ホームページ→入会・変更・会員制度 → マイページ → (ID・パスワード入力) → でお支払いと確認ができます．

本会より，最新のバイオマテリアル研究に関する書籍が発行となりました．初心者から専門家まで教科書・参考書として幅広く活用＊年会費のお支払いを郵便振込としている方は，ホームページの会
員マイページ上でクレジットカード又はコンビニ決済への切り替出来るおススメの一冊となっておりますので是非お手元に置いてご利用下さい．

えが可能です．領収書も同時に発行できます．
日本発の最新バイオマテリアル研
究がこの一冊に濃縮年春期講演大会の外国人特別講演および招待講演募集金属系バイオマテリアルを中心にセラミックス系，高分子系，細胞，計算機シミュレーションまで

.

特別講演

講演者著名な外国人研究者とする．
講演時間30分(討論10分)
採択件数3～4 件

広くカバー
手元に是非置いておきたい渾身の一冊

滞在費補助10,000円

成島尚之・中野貴由編

その他大会参加費免除，懇親会招待

A4 判 約300頁
定価 本体(5,900円＋税)

.

招待講演

講演者有益な講演が期待される国内に滞在する外国人研究者と
する．

申込み

国内送料700円
書籍名・部数・送本先・氏名を明記の上，Email，FAX
にてお申込み下さい．代金は送本時に請求させていただ講演時間15分(討論 5 分)

きます．

採択件数5 件程度(公社)日本金属学会

滞在費補助なし

 0222233685

Email: ordering＠jim.or.jp

FAX 0222236312%

その他大会参加費免除

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan年春期講演大会における企業説明会へ学生参加者の募集
2015年春期講演大会開催時に合わせ，学生のキャリアサポートの一環として本会主催による企業説明会を開催します．本説明会は，学生にできるだけ多くの素材・材料関連企業に接してもらい，進路選択に役立ててもらおうというものです．講演大会に参加する学生を対象に募集しますので，奮ってご応募下さい．会場の都合上，座席数に限りがありますので，お早目にお申込み下さい．
年月日(火)(春期講演大会の前日)～
開催日時 
開催場所

東京大学駒場キャンパス(21KOMCEE)(〒1538505 東京都目黒区駒場 461)

主催

公益社団法人日本金属学会

協賛東京大学キャリアサポート

参加企業

素材，材料関連の企業35社

スケジュール

10 : 00～13 : 45

企業プレゼンテーション(口頭説明会)

13 : 45～14 : 15

特別講演

14 : 30～17 : 00

企業ブース説明前田正史先生(東京大学理事・副学長・教授)

応募資格

日本金属学会の春期講演大会の参加学生

応募方法

2015年春期講演大会の参加申し込み期間中に本会ホームページ上で，申し込みをする．
2014年11月10日(月)～2015年 2 月20日(金)募集期間～第回企業説明会参加企業～(50音順)
愛知製鋼株式会社

川崎重工業株式会社

栗田工業株式会社

株式会社神戸製鋼所

山陽特殊製鋼株式会社

JX 日鉱日石金属株式会社

JFE スチール株式会社

昭和電工株式会社

信越化学工業株式会社

神鋼鋼線工業株式会社

新日鐵住金株式会社

新明和工業株式会社

住友金属鉱山株式会社

住友電気工業株式会社

大同特殊鋼株式会社

大和製罐株式会社

中越合金鋳工株式会社

中外炉工業株式会社

TDK 株式会社

株式会社トヤマ日亜化学工業株式会社

日本軽金属株式会社

日本冶金工業株式会社

日立金属株式会社

株式会社日立製作所

日立造船株式会社

福田金属箔粉工業株式会社

富士電機株式会社

古河電気工業株式会社

三井金属鉱業株式会社

三菱アルミニウム株式会社

三菱マテリアル株式会社

ヤマハ発動機株式会社

ヤンマー株式会社

株式会社 UACJ◇◇◇

講演大会講演申込および参加申込システムリニューアルのお知らせ
2015年春期講演大会の申込より，講演および参加の WEB 申込システムが新しくなります．
講演申込と同時期に参加申込が可能となります．

年春期講演大会申込期間
2014年
11月10日

11月25日

12月 5 日

12月15日2015年
1 月31日

2 月20日

3月4日

公募シンポジウム講演申込期間
一般・ポスター・共同セッション講演申込期間
講演大会参加申込期間
会費納入期日概要 DVD 発行

リニューアル内容
講演申込と同時に同画面で参加申込(大会参加費支払)登録・決済が出来ます．
聴講のみの方も参加申込(大会参加費支払)登録・決済が出来ます．
非会員の方は，登壇料と非会員参加費の事前納付を条件に，WEB で講演申込登録・決済が出来ます．
参加申込システムにマイページ機能(申込者専用ページ)を導入
大会マイページに，参加登録番号とパスワードでログインし，参加申込状況や参加費の支払い状況を即座に確認でき，申込内容の変更や参加費の決算，見積書・請求書・領収書の印刷発行が申込者自身で行えます．
クレジットカード決済の他にコンビニ決済ができます．(クレジットカード決済，コンビニ決済を推奨いたします．
）



本 会 記 事年春期(第回)講演大会講演募集
2015年春期講演大会を下記の通り開催いたします．

会 期


年月日(水)～月日(金)会 場東京大学駒場キャンパス(〒1538505 東京都目黒区駒場 4
6
1)
講演申込受付・概要原稿提出を下記日程で行ないます．

講演をお申込される前に下記をご確認下さい
非会員でも大会参加費と登壇費を前納すれば，講演申込ができます(詳細は「申込要領」の「講演資格」参照．）．
□講演者は本会の個人会員(年会費納入済)，又は非会員(登壇費と参加費前納者)に限定．
□原則，講演申込者＝講演発表者であること．やむを得ず代理申込する場合は，備考欄に「実際の講演者は○○(会員番号)」と必ず入力のこと．(「申込要領」. を参照)
□パスワードを紛失または忘れた方は，本会ホームページよりパスワード再設定を行うこと．セキュリティ上，電話やメールでの発行は出来ません．

http://www.jim.or.jp/convention/2015spring/

講演申込ホームページアドレス
講演申込および概要原稿提出期限(締切厳守)

講演申込と講演概要提出は同時に行う．(同時に行わない場合は，講演申込として受理されない)

11月10日(月)13時～12月 5 日(金)17時

公 募 シ ン ポ ジ ウ ム
一

般

講

演

11月25日(火)13時～12月15日(月)17時

共 同 セ ッ シ ョ ン
ポスターセッション

講演についてのお問合せ・郵送申込送付先公益社団法人日本金属学会

講演大会係

annualm＠jim.or.jp〒9808544 仙台市青葉区一番町一丁目14322F

これから入会して講演申込をされる方へ□会員認定期限内に入会手続きを行い，年会費を納入下さい．
□年会費納入期日までに会費の払込がない場合は，プログラムに掲載されていても，講演不許可の措置をとる．
□インターネットで入会申込み下さい．入会申込確認後は ID(会員番号)とパスワードが即日メール返信される．
入会申込 URL

http://www.jim.or.jp.memberinfosys/member/

講演種別

入会申込期限12月 3 日(水)公 募 シ ン ポ ジ ウ ム
一般講

年会費納入期限演

2015年 1 月30日(金)12月12日(金)共 同 セ ッ シ ョ ン
ポスターセッション
会員パスワード・入会・会費のお問合せ会員サービス係

member＠jim.or.jp

講演申込要領※一般講演およびポスターセッションを申込みの際は，新講演セッション一覧から，第 1 希望および第 2 希望のセッションを選択して下さい．
セッションは，材料と社会セッション，学理・現象・プロセッシング別セッション，材料別セッションを問わず選択できます．
※講演時間・概要サイズについて今大会から，すべての概要原稿のサイズが A4 版縦 1 ページとなります．
講演種別

概要サイズ

申込方法

発表件数

講演資格

いずれか
1人1件

個人会員
非会員は登
壇費必要

公募シンポジウム
WEB・郵送※1

一

般
A4

1頁

ポスターセッション

WEB のみ共同セッション

WEB のみ

※1

※2

講演時間

討論時間

10分～20分

5 分～10分

10分

5分

…

…

15分

5分

郵送申込 ホームページの所定用紙(PDF)を使用し，概要原稿は必ず郵送とメール添付で同時期に送る．受理通知は電子メールで通知するが，極力 WEB 申込にご協力下さい．
発表件数 講演発表は，公募シンポジウム，一般講演，ポスターセッションのいずれか 1 人，1 件とし，講演種別を選択し申込する．
ただし，招待講演，受賞講演，基調講演等の特殊講演は上記の適用外とする．

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan




.

発表内容





.

内容未発表のもので，論文としてまとまったものに限る．
用語日本語もしくは英語．
講演資格

講演者は，年会費納入済の本会個人会員(登壇料不要)，非会員は下記大会参加費と登壇費の前納を条件とし，講演申込ができる．ただし，期日までに年会費の支払いのない場合は，申込の講演を不許可とする．
非会員講演の申込方法
「講演申込」の各講演メニューにある「新規登録」の「非会員の方はこちらからお申込ください」から講演申込ができます．
非会員発表者の支払内訳
大会参加費

1 講演登壇費

一 般

年

―

会

費

前納 19,000円

6,000円合25,000円

計

学 生―

前納 14,000円

3,000円

17,000円

非会員

.

連続講演の希望申込備考欄に連続希望する講演の順番，発表者名，タイトル，(可能なら受理番号)を記入し，同一のセッション名で申込みすること．申込締切後の希望は受付けない．
.

講演日の希望申込時に備考欄に記入のこと．ただし，セッションの日程上希望に添えないこともある．

.

講演者変更および講演取消しについて

申込後の安易な講演者変更や取り消しは認めない．



講演申込締切後に入会手続きをした方に発表者を変更することはご遠慮下さい．発表者(申込者)は申込段階の期日までに入会手続きをし，年会費納入をすること．



やむを得ない理由により講演者を変更する場合は，事前に事務局に連絡のこと．当日，変更が生じる場合は，座長の了解を得ること．
ただし，変更する講演者は会員であること．

.

講演発表の際の注意事項





.

プロジェクターは全会場に設置．ただし，パソコンは講演者側で用意，操作する．
講演時間は厳守する．
プログラム，参加案内

発表日時などの問合せは 1 月30日以降とする．



プログラムは 1 月末頃ホームページに掲載予定(会報付録は 3 月 1 日発行号)．

ポスターセッションについて.

展示方法ポスター 1 発表にパネル 1 枚を準備します．ポスターボードのサイズなどは 2 月にホームページに掲載の「ポスター作成要.

優秀ポスター賞エントリー制です．エントリーした発表を審査員の採点により優秀ポスターを選出し，「優秀ポスター賞」を贈呈しま.

発表者変更発表者が病欠等の場合，申し出があれば代理発表は可能．ポスターのみの掲示も可能，但し，優秀ポスター賞の授賞対象と領」を参照下さい．
す．
はしない．

鉄鋼協会との共同セッションについて
本会と日本鉄鋼協会との連携強化の一環として下記の共同セッションを実施しています．ただし，講演件数や発表内容によっては関連する
一般講演に移ることもあります．
プログラムは両会のプログラムに掲載．
◯「チタン・チタン合金」(2015年春の会場は金属学会会場)

◯「超微細粒組織制御の基礎」(

◯「マイクロ波応用プロセッシング」(〃

鉄鋼協会会場)〃

鉄鋼協会会場)

発表に際しての注意相互聴講参加申込による講演発表は不可．



本 会 記 事

講演概要原稿作成要領
講演申込と講演概要原稿は同時提出する．(同時に行わない場合は，講演申込として受理されない)用語日本語または英語．
分量下の表参照
概要集 DVD 発行・発送日2015年 3 月 4 日(水)講演種別

概要原稿分量公募シンポジウム
一

般

A4 縦
共同セッション

1頁

提

出

方

法

WEB で講演申込の方同画面で概要原稿をアップロード．
郵送 で講演申込の方郵送および annualm＠ jim.or.jp へメール添付送付(概要集 DVD作成のため)

ポスターセッション

WEB のみ留意事項
Word 形式の原稿のみ提出(アップロード)可能．
発表者氏名の前に必ず○印を付ける．



原稿修正提出期限を過ぎた原稿修正・差替は出来ない．



アップロードの際，文字，図表等の品質を確認する．



原稿のサイズ(全講演種別)A 4 縦 1 頁で作製．



概要原稿はテンプレート(下記大会受付システムトップページ)を参照下さい．



ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan講演大会概要の投稿要領
講演大会概要への投稿を公正かつ適切に行うため，投稿要件に従って講演概要を作成願います．
(投稿の要件)

未発表でかつオリジナリティがあること．



前項にかかわらず，この法人の査読規程に定める範囲において，概要発表内容の重複を認める場合がある．



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．



作成要領に準拠して作成された原稿であること．



著作権をこの法人に帰属することに同意すること．



ミスコンダクトをしないことおよびミスコンダクトをした場合は，この法人の定めるところにより処分または措置を受けることに同意
すること．




宣伝や商用目的とする内容でないこと．

講演大会概要の査読
講演大会概要に投稿された全ての概要は，査読基準に基づいてその分野の専門家が査読を行います．査読結果が「掲載不適当」に該当する
場合は，理由を示して著者に返却することになります．
(査読の基準)

投稿の要件および作成要領に準拠していること．



具体的な記載において次の条件をみたしていること．
題目が妥当であること．
在来研究との関連が明示されていること．
科学的技術的に質の高い，興味ある内容が十分含まれていること．
内容が正確で，記述に問題がないこと．

「若手講演論文賞」の募集


年春期講演大会講演精選論文(Selected Papers
from JIM Spring Meeting(2015)原稿募集

春秋講演大会の一般講演発表およびポスター発表とその特集号(日本金属学会誌および Materials Transactions で年 2 回編集・発行している)の中で学術上，特に優秀な論文に授賞しております．
奮ってご応募下さい．

および10号(2015年)

Materials Transactions「Selected Papers from JIM Spring Meeting(2015)」56巻 9 号および10号(2015年)◎予備登録締切 2015年 3 月30日(月)

申込条件



◎日本金属学会誌「 2015 年春期講演大会講演精選論文」 79 巻 9 号

講演大会講演申込時に「若手講演論文賞」応募にチェックを入れ応募意思を明確にする．(座長推薦の優秀な講演発表も対象)

2015年 4 月14日(火)◎予備登録，投稿および審査方法は，一般投稿論文に準ずる(ホー◎原 稿 締 切

ムページの会誌・欧文誌投稿の手引き・執筆要領参照)．



年齢35歳以下の発表者を授賞対象者とする．
春期講演大会3 月 1 日時点で35歳以下の方

一般講演発表者およびポスター発表者に限定する．

2015 年春期講演大会講演精選論文(Selected Papers fromJIM Spring Meeting(2015))に掲載の下記種別の論文を対象◎欧文誌掲載論文は投稿掲載費用(別刷 50 部寄贈)を必ず負担す
る．(会誌掲載論文は投稿掲載費用無料)

日本金属学会・日本鉄鋼協会講演大会の相互聴講の
お知らせ

とする．
会

誌｢学術論文」または「技術論文」

欧文誌｢ Regular Article 」または「 Express Regular Arti-

本会と日本鉄鋼協会との連携強化の一環として，相互聴講を実施
いたします．ご活用下さい．

cle」
申込方法当日受付
鉄鋼協会の講演を聴講する場合は，金属学会で従来の参加受付を済ませた後，鉄鋼協会受付で相互聴講の申込をする．
鉄鋼協会で発表し，金属学会で聴講のみされる場合，鉄鋼協会で従来の参加受付を済ませた後，金属学会受付で相互聴講の申し込みをして下さい．
(註)金属学会で講演発表(共同セッション含)する場合は，金属学会の正規大会参加申込が必要です．



聴講のみ(概要集 DVD 無し)

3,000円聴講と概要集 DVD(1 冊)

6,000円

本 会 記 事インターネットによる講演申込・概要原稿提出手順入力された情報および登録された概要原稿は，プログラムおよび講演概要集 DVD にそのまま反映されますので，お間違えのないようにご登録下さい．
インターネットでの申込者は講演者本人に限る．ID (会員番号)，パスワードで金属学会ホームページ( http://www.jim.or.jp /convention/
2015spring/)から申込み下さい．なお，申込締切日の 3 日前から申込みが集中殺到し，回線が混雑するので，できるだけ早目にお申込み下さい．
講演内容・確認・修正
講演概要プログラムに反映されるので，概要提出日までに URL の内容確認・修正で変更して下さい．
講演大会募集 → ID 認証画面 → 講演申込 → 内容確認・修正 → 登録 → メール通知
講演の分類
セッション名(一般，ポスターのみ)

セッション名はまてりあ第53巻第11号566頁の講演セッション一覧から第希望(必須)および第希望(必須)のセッ
ションを選択して下さい．
セッションは，材料と社会セッション，学理・現象・プロセッシング別セッションおよび材料別セッションを問わず選択できます．

シンポジウム講演

まてりあ第53巻第11号567頁のテーマ要旨を参照の上，応募するシンポジウム番号を選択する

キーワードキーワード(日本語で)を10語程度記入する．
特に対象とする材料，物質，合金名をキーワードの中に含める．

若手講演論文賞
応募

申込条件
 講演大会講演申込時に「若手講演論文賞」応募にチェックを入れ応募意思を明確にする．
 年齢35歳以下の発表者を授賞対象者とする．

春期講演大会3 月 1 日時点で35歳以下の者
 一般講演およびポスターセッション発表者．

会誌または Materials Transactions の特集「講演論文」に掲載済の論文を対象とする．

申込研究者数共同研究者人数最大15名まで，所属機関数10施設まで

所属機関数

15以上ある場合は，16名以降は備考欄に入力する．

申込研究者一覧

インターネット申込は，「申込者」が「講演者」となるようにチェックする．
郵送申込は，講演者の氏名の前に◯印を付ける．共同研究者は非会員でも可．

ローマ字氏名所属機関略称

名姓の順で，フルネームで記入する．
慣用の略称で記入する．研究場所と現勤務先が異なる場合は両方記入する．
［例東北大工(現日立中研)］
大学院生と学生の区別それぞれ(院生)，(学生)と所属の後に表示する．
［例東北大工(学生)

東北大工(院生)］

講演題目

和文題目は150バイト(全角75文字)まで，外国人講演の英文題目は200バイトまで

講演要旨

プログラム編成の参考となる内容を記入する．
要旨欄に入力できるのは100文字(全角)まで．

概要原稿

全講演 A4 版頁．
テンプレートを用いて Word 文書で作成すること．
内容変更の場合は概要原稿の修正版を期日内に再提出する．

その他・備考欄連続講演を希望する場合は，連続を希望する講演の順番，発表者名，タイトル，(可能なら受理番号)を記入し，同一のセッション名で申込みをすること．申込締切後の希望は受付けない．
その他の連絡事項など

会員番号

必ず会員番号(ID)を記入する

著作権同意できない場合は申込出来ない

プログラム公開

同意できない場合は申込出来ない

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan新講演セッション一覧(2014年秋期講演大会募集から適用)
材料と社会セッション Materials and Society Sessions
Sessions (4)セッション名

溶接・接合
Welding and Joining

材料別セッションMaterials Sessions

材料と社会
Materials and Society

教育
Education

セッション名

Sessions (38)

歴史
History

エネルギー・電池材料
Energy and Battery Materials

材料と社会
Materials and Society

水素化物・水素貯蔵・透過材料
Hydrides/Hydrogen Storage and Hydrogen Permeation Materials

環境
Environment

センサー材料
Sensor Materials

学理・現象・プロセッシング別セッション
Scientific Principles, Phenomena and Processing Sessions
セッション名

Sessions (35)

水素関連物性・機能・プロセッシング
Hydrogen Related Properties, Functions and Processing

物性基礎
Materials Physics

熱電材料
Thermoelectric Materials
触媒材料
Catalysts
ジェットエンジン・ガスタービン耐熱材料
Heat Resistant Materials for Jet Engines and Gas Turbines

イオン伝導・輸送現象
Ionic Conduction and Transport Phenomena

蒸気発電耐熱材料
Heat Resistant Materials for Steam Powered Generators

磁気機能・磁気物性
Magnetic Functions and Properties

原子力材料
Nuclear Materials

電気伝導・熱伝導
Electrical Conduction and Heat Conduction

磁気記録材料
Magnetic Recording Materials

電子・光物性Electronic Properties and Optical Properties

スピントロニクス・ナノ磁性材料
Spintronics Materials and Nanomagnetic Materials

薄膜・多層膜・超格子物性
Properties of Thin Films, Multilayer Films and Superlattices

ソフト磁性材料
Soft Magnetic Materials

微粒子・ナノ粒子物性
Properties of Fine and Nano Particles

ハード磁性材料
Hard Magnetic Materials

量子ビーム科学
Quantum Beam Science

太陽電池材料
Photovoltaic Materials

拡散・相変態
Diffusion and Phase Transformations

組織制御
Microstructure Control

半導体材料
Semiconducting Materials

熱力学・状態図・相平衡
Thermodynamics, Phase Diagrams and Phase Equilibria

配線・実装・マイクロ接合材料
Interconnection, Packaging and Micro Joining Materials

マルテンサイト・変位型相変態
Martensitic and Displacive Transformations

生体・医療・福祉材料
Biomaterials, Medical Materials and Health Care Materials
力学特性
Mechanics of Materials

テーラーメード医療材料
Tailor-Made Medical Materials

高温変形・クリープ・超塑性High Temperature Deformation, Creep and Superplasticity

鉄鋼材料
Iron and Steel

格子欠陥・格子欠陥制御・プラストン
Lattice Defects, Defect Control and Plastons

Al・Al 合金
Aluminum and Its Alloys

疲労・破壊
Fatigue and Fracture

Cu・Cu 合金
Copper and Its Alloys

粒界・界面Grain Boundaries and Interfaces

Mg・Mg 合金
Magnesium and Its Alloys

高温酸化・高温腐食
High Temperature Oxidation and Corrosion

材料化学
Materials Chemistry

表面・界面Surfaces and Interfaces

摩耗・トライボロジー
Abrasion and Tribology

MEMS デバイス用材料
Materials for MEMS Devices
生体材料基礎Fundamentals of Biomaterials

セラミックス材料
Ceramics

生体構造機能Biostructural Function

自動車用材料
Materials for Automobiles

生体表界面機能
Biosurfaces and Biointerface Functions

航空機用材料
Materials for Aircraft

分析・解析・評価・先端技術
Analysis/Characterization/Evaluation/Advanced
Techniques

分析・評価
Analysis and Characterization

計算材料科学・材料設計
Computational Materials Science and Materials Design

計算材料科学
Computational Materials Science

環境・リサイクル技術
Environment and Recycling

材料プロセッシング
Materials Processing

製造プロセス・省エネルギー技術
Manufacturing Processes and Energy Saving Technology塑性変形・塑性加工
Plastic Deformation and Forming
非平衡プロセッシング
Non-Equilibrium Processing
マイクロ波応用プロセッシング
Fundamentals and Applications of Microwave Processing

構造・機能材料
Structural/Functional Materials

形状記憶材料
Shape Memory Materials
スマート・インテリジェント材料
Smart and Intelligent Materials

凝固・結晶成長・鋳造
Solidification, Crystal Growth and Casting

生体・医療・福祉材料
Biomaterials, Medical Materials and Health Care Materials

Ti・Ti 合金
Titanium and Its Alloys

表界面反応・分析
Surface and Interface Phenomena/Characterization

細胞機能・組織再生
Cell Functions and Tissue Regeneration

電気・電子材料
Electric/Electronic Materials

金属間化合物材料
Intermetallics

腐食・防食
Corrosion and Protection
表面処理・表面改質・コーティング
Surface Treatments and Modification/Coatings

磁性材料
Magnetic Materials

超伝導材料
Superconducting Materials

再結晶・粒成長・集合組織
Recrystallization, Grain Growth and Texture

強度・力学特性
Strength and Mechanical Properties of Materials

エネルギー関連材料
Energy and Related Materials

超微細粒材料（バルクナノメタル)
Ultrafine-Grained Materials (Bulk Nanometals)
粉末・焼結材料
Powder and Sintering Materials
複合材料
Composite Materials
ポーラス材料
Porous Materials
ナノ・萌芽材料
Nanomaterials and Emerging Materials
アモルファス・準結晶材料
Amorphous Materials and Quasicrystals
元素戦略・希少資源代替材料
Elements Strategy/Substitute Materials for Rare Resources

元素戦略
Elements Strategy

レアメタル
Rare Metals

融体・高温物性
Molten Materials and High Temperature Properties

本 会 記 事年春期講演大会公募シンポジウムテーマ要旨
春期講演大会(東京大学)におけるテーマ公募によるシンポジウム講演は，下記 6 テーマで実施することになりました．講演申込要領は，前記のとおりです．多数の有益な講演と活発な討論を期待いたします．

S1

永久磁石開発の元素戦略 ―材料設計の技
術課題― Element strategy for high performanceS3

プラストンの材料科学

Materials Science on

Plaston III

permanent magnets―technical challenges on materials design―「転位論」は材料科学・工学における重要な学問基盤であり，金属系結晶材料の変形は転位(dislocation)の運動により議論される．

希少金属を用いない高性能永久磁石開発への期待に応えるために，

一方近年，転位の概念だけでは必ずしも理解しきれない変形現象がFe 基系希土類化合物磁石の高性能化に関する実験・理論研究ならびに新規磁石化合物探索を目指した理論研究を対象とする．具体的

顕在化しつつある．例えば，ナノ結晶材料においては複数の結晶粒には， Dy 削減 Nd Fe B 系磁石の高保磁力化に関する研究に，磁シャフリングを必要とする六方晶，あるいは複雑な規則相における石の保磁力を高めるために必要な保磁力理論とそれを実証するため

双晶変形の原子的メカニズムや，せん断帯，粒界すべり，アモルフの実験研究，複雑な微細構造を持つ永久磁石の磁化反転のマイクロァス・金属ガラスの変形，マルテンサイト変態もこの範疇に入る．

マグネティクシミュレーション，さらに高性能磁石開発のためのプ

我々は，転位や回位( disclination )を内包し結晶性材料の変形現象を包括的に理解する上位概念として，変形子(プラストン

ロセス研究，新規磁石化合物探索のための理論研究等の発表と活発の協調的なせん断や回転が生じている可能性がある．また，原子の特性のユーザー側からの材料研究者への提言も歓迎する．

plaston)を提案する．本公募シンポジウムは，過去 2 回の公募シンポジウムに引き続き，プラストンに関する理解の進展を議論するこ

テーマ責任者とを目的としている．

な討論を期待する．またモーター・発電機応用に必要とされる磁石(シンポジウム chair)

テーマ責任者

物質・材料研究機構磁性材料ユニット・グループリーダー(シンポジウム chair)

大久保忠勝

京都大学教授 辻Email: ohkubo.tadakatsu＠nims.go.jp(シンポジウム cochairs)
日立金属 西内武司
トヨタ自動車 加藤S2物材機構 広沢哲

伸泰Email: nobuhirotsuji＠mtl.kyotou.ac.jp(シンポジウム co
chairs)
産総研 尾崎公洋

京大 田中

晃

功

東大 幾原雄一めっき膜の構造及び物性制御とその応用()Nano plating ()

S4

京大 乾

晴行

阪大 尾方成信

九大 津崎兼彰
京大 落合庄治郎

医療・福祉材料開発の最前線

Frontiers of biomedical/welfare materials developments

シンポジウム開催の目的は，めっき膜の構造制御とその高機能

人々の健康と暮らしを支える医療と福祉の発展は，喫緊の最重要化，およびめっき法による微細構造体形成のための技術向上を目的

課題である．健康長寿命社会の実現には，安全で有効性の高い治療としている．

の実現や，高齢者，障がい者，患者の生活の質( QOL )の向上など

めっき技術はこれまで電気化学的に検討されてきたが，めっき膜が重要なテーマであり，このような近年の医療や福祉に対するニーは金属材料そのものであり，金属学的に検討されるべきであると考ズの変化，それに応じた医療・福祉技術の日進月歩の進展は，医療え，当金属学会の先生方にも関心を持っていただきたいと，度々企

機器，医療材料，福祉材料へのニーズを加速的に変化させている．

画している．シンポジウムでは，膜の構造制御とその物性制御，そ

その結果，医療・福祉分野における研究対象は，骨適合性や血液適して応用の各テーマの最新情報について基調講演をいただき，それ合性などの生体機能性を材料に付与する合金設計，構造・組織制に沿って一般講演を募集する．

御，表面修飾，さらには材料の低プライス化をめざした合金設計，

テーマ責任者

合理化製造プロセスなど，多岐にわたる．また，我が国の材料開発(シンポジウム chair)

は，世界で最も高い水準にあり，医療・福祉材料分野においても驚

ナノプレーティング研究所代表 渡辺徹

異的なスピードで研究開発が進められている．本シンポジウムでEmail: watanabetohru＠w.email.ne.jp(シンポジウム cochairs)
兵庫県立大名誉教授 松田均

広島工大 日野

は，医療・福祉材料開発の「最先端」に対する共通認識を得ると共に，同材料のさらなる高機能化のための方策，将来展望について議実

東日本エレクトロエレクトロプレイティング・エンジニヤーズ

藤波知之
吉野電化工業 吉野正洋

論を深める場としたい．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
関西大化学生命工准教授 上田正人

Email: mueda＠kansaiu.ac.jp(シンポジウム co
chairs)

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan東北大 仲井正昭

東北大 成島尚之

愛媛大 小林千悟

東京医歯大 塙阪大 中野貴由隆夫

東北大 新家光雄




S5

水 素 誘 起超 多 量空 孔

S6Hydrogen induced super-abundant vacancies

シンクロ型 LPSO 構造の構造科学

Materials

Structure Science on Synchronized LPSO Structure

水素誘起超多量空孔( SAV )生成は，水素を固溶した金属中で原子空孔の熱平衡濃度が飛躍的に(数桁以上)増加する現象で，深井ら新奇な LPSO 構造相を強化相にした高強度・高耐熱マグネシウ
ム合金(LPSO 型マグネシウム合金)が我が国で開発され，基礎と応が発見してからちょうど 20 年になる．その機構は空孔が水素をトラップすることで生成エネルギーが低下するという単純なもので，用の両面で研究開発が進められている．特に， 2011 年から文部科
学省・新学術領域研究「シンクロ型 LPSO 構造の材料科学」が 5

その一般性ゆえに金属の性質に極めて広範な影響をもたらすことが年間の予定で開始され，LPSO 型マグネシウム合金の強化相である

次第に明らかにされつつある． SAV がもたらす効果として，金属 原子配列構造，◯
 形成メカニズム，◯ 力学特性とLPSO 構造相の◯新強化原理の解明に向けた基礎研究が進められている．

原子の拡散過程(特に低温領域)の促進および空孔水素複合欠陥を膜の室温再結晶，金属の水素脆化や応力腐食割れ，核融合炉の脆化

2013 年の春期大会では「シンクロ型 LPSO 構造の科学と工学」
を実施してシンクロ型 LPSO 構造に関する研究の進展状況の把などに重要な役割を果たしていることが示され，工業的にもその挙握，解決すべき課題の抽出とその解決策について議論した．その結動解明が求められている．近年，原子空孔分析や水素分析の手法も果を受けて， 2014 年春期大会では「塑性異方性の強い結晶性材料のキンク変形ダイナミクスと強化機構」(講演件数 21 件)を実施すもとにした空孔クラスターの形成促進がある．それらは金属めっき

大きく発展し，第一原理計算などによる空孔水素の構造決定法もることにより，シンクロ型 LPSO 構造の力学特性と新強化原理に関する議論を深め，また 2014 年秋期大会では「シンクロ型 LPSO

進化していることから単なる現象論から原子論を基礎とした機構解明へのブレイクスルーが期待される．本シンポジウムを通して，材ることを狙うものである．

構造の形成メカニズム」(講演件数 19 件)を実施することにより，シンクロ型 LPSO 構造の形成メカニズムに関する議論を深める予

テーマ責任者

定である．

料特性と構造解析との意見交換を通じて，新規な研究展開を促進す(シンポジウム chair)

本シンポジウムでは，シンクロ型 LPSO 構造の構造そのものに関する講演を募集し，構造形成過程やキンク構造等も含めたシンク

千葉大学大学院工学研究科教授 藤浪真紀

Email: nobuhirotsuji＠mtl.kyotou.ac.jp(シンポジウムcochairs)
大阪府立大 沼倉 宏 島根大 荒河一渡 中央大 杉本秀彦

ロ型 LPSO 構造について最新情報を共有して議論を深めることによって，シンクロ型 LPSO 構造とその関連材料に関わる材料研究の発展を促したい．

兵庫県立大 福室直樹

テーマ責任者(シンポジウム chair)
日本原子力研究開発機構研究主席 相澤一也

Email: aizawa.kazuya＠jaea.go.jp(シンポジウム co
chairs)
東北大 古原 忠 九大 東田賢二 東北大 大谷博司
高エネルギー加速研 神山

◇



◇

崇

熊本大 河村能人◇

本 会 記 事

3

4

5

演

題

目

)分)

〈備考〉

〈キーワード〉(共同セッションの申込は英文タイトルを記入下さい．）(シンポジウム講演の場合希望講演時間 (講

所属機関(略称で記入)会 員 番 号
(7 桁の数字)

ロ

ー

マ

字

氏

公募シンポジウム 月日
必着
一般講演・共同セッション 月日※欄の受理番号は事務局記入．

申込締切

氏
名
(発表者氏名の前に◯印)

年春期講演大会講演申込書( 1 題 1 枚)旨

名委員 会 控 用

1

※

3

作

4

権

5

名

―

―

―

(内線

―
)

ネット上でのプログラムが公開されることに同意いたします□同意する

概要原稿の著作権は受付年月日より日本金属学会に帰属いたします□同意する

E-mail

FAX

TEL

連 絡 先
所
属

氏

若手講演論文賞応募□す る――□会誌へ|('年月日で歳未満対象) □しない ―□Mater. Trans. へ

 ，□ 両方に必ず記入して下さい．注2 一般講演の分類欄の分科別とセッション名を間違えないように記入して下さい．
注1 □注3 上記項目に□#印を入れてお知らせ下さい．

プログラム公開

著

受理番号 ※

2

シンポジウム講演

第二希望セッショ
ン名

→6

→

→

第一希望セッション名 一 般 講 演

講 演 の 分 類

□
登 壇 者

…………………………………………………………………………………………………………………………………… (受 理 後プ ログ ラ ム編 成 のた め切 断 ) ………………………………………………………………………………………………………………………………………

受理番号 ※

62

シンポジウム講演

第二希望セッショ
ン名→1(必ず記入のこと)

プロ グ ラ ム編成 用→→

第一希望セッション名 一 般 講 演


講 演 の 分 類□

◎ 申込要領(頁)をご熟読の上ご記入下さい．

コピーして使用する場合は，等倍（A4 判）でコピーして下さい．

……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 切 … り … 取 … り … 線 …………………………………………………………………………………………………………………………………………………

要◆懇親会費(消費税込み)年春期(第回)講演大会ご案内ならびに参加申込みについて

予約申込締切日月日(金)(申込および入金期日)
当日申込
予約申込
(懇親会会場受付)(インターネット申込･(大会会場受付･事前支払い)
現金払いのみ)来春大会は，月日(水)から日(金)まで東京大学駒場キャンパス(東京都目黒区駒場)を会場として開催いたします．大会懇親会
は 3 月 18 日(水)に行われます．以下のご案内と申込要領をご参照の上，お早めにお申込み下さい．

懇親会費

5,000円

7,000円尚，参加申し込みは，インターネット申込となります(出来るだけ同伴者(ご夫人またはご主人)

3,000円

3,000円インターネットによる予約申込をご利用下さい．）詳細は，下記申お支払後の取消は，準備の都合上ご返金いたしかねますのでご了承下さい．

込要領をご覧下さい．
日
日

時

程

行

◆支払方法

事

場

所

ねます．2 月20日(金)の入金日をもって予約申込完了となります．

900～ 940
950～1140

各賞贈呈式

1300～
1200～1700

学術講演会

1 号館，5 号館，11号館

ポスターセッション

1830～2030

懇親会

21KOMCEE
大学生協

学術講演会

1 号館，5 号館，11号館

学術講演会

1 号館，5 号館，11号館

講堂

学会賞受賞記念講演，本多記念講演◆講演概要集 DVD のみ購入する場合

月日(木)900～1700

クレジットカードおよびコンビニ振込決済をご利用頂けます．
手数料は本会が負担いたします．また，入金後のご返金は致しか月日(水)(※講演発表・聴講するためには，上記大会参加申込みが必要です．
）

件名を「年春期講演大会講演概要集 DVD 購入申込」とし，
 申込者氏名◯
 会員資格(会員番号も併記)◯
 申込数◯
 住所をご記入◯の上，E
mail: ordering＠jim.or.jp 宛にお申込み下さい．
月日の発行後，請求書を添えて送付いたします．

月日(金)900～1630

懇親会会場東京大学駒場キャンパス コミュニケーションプラザ)南館「カフェテリア若菜」

会員価本体3,810円＋税 定価本体10,000円＋税 送料360円
参加申込・問合先〒9808544 仙台市青葉区一番町一丁目1432(公社)日本金属学会

参加申込要領0222233685

FAX 0222236312(各ご連絡・お申込は，FAX でも可)%Email: member＠jim.or.jp《インターネット申込》
事前の大会参加申込みおよび懇親会参加の申込み〈登録期間〉
月
日(月)～年月
日(金)
終了
大会参加申込み URL http://www.jim.or.jp/convention/2015spring/
予約申込締切後，予約申込者へ大会参加証，概要集 DVD を送付します．懇親会参加申込をされた方には，懇親会参加券もあわせてお送りします．なお，領収書は，申込画面にて各自印刷が可能です．

2 月20日以降は当日申込みとなります．
当日申込をご希望の方は，会場受付にて直接お申込み下さい．

◆大会参加費(講演概要集 DVD 代含む)
※年会費とは異なります．
参加費・講演概要集 DVD ・懇親会の消費税扱については， HP(一覧表 PDF)をご参照下さい．
予約申込締切日

月日(金)(申込および入金期日)

会員資格

当日申込
予約申込
(インターネット申込･ (懇親会会場受付)(大会会場受付･事前支払い)
現金払いのみ)正員・前維持員会社社員・鉄鋼協会会員9,000円

10,000円

学生員

6,000円

6,500円

非会員

一般

19,000円

20,000円

非会員

学生(大学院生含む)

14,000円

15,000円

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan

◇

◇

◇




年秋期(第回)講演大会記録
2014 年秋期講演大会は， 9 月 24 日から 26 日の期間，名古屋大学
東山キャンパスにおいて開催した．講演発表件数は960題，大会参7 編 23 名(物性部門 1 編，組織部門 1 編，力学特性 1 編，材料化学部門 1 編，材料プロセシング部門 1

第回論文賞贈呈式

加者は1496名であった．

編，工業材料部門 2 編)に対し賞状ならびに賞牌贈呈．(受賞

9 月24日 ( 900～ 940) 開会の辞，各賞贈呈式(IB 電子情報館
IB 大講義室)者本誌510頁512頁)(1000～1700) 一般講演，シンポジウム講演，受賞講
演，共同セッション(全学教育棟

16

第回若手講演論文賞贈呈式

3 編 3 名に対し賞状贈呈．(受賞者本誌512頁)

会場)(1230～1700) ポスターセッション(豊田講堂)(1830～2030) 懇親会( ANA クラウンプラザホテル
グランコート名古屋「ザ・グランコー
ト」)

9 月25日 ( 900～1800) 一般講演，シンポジウム講演，受賞講
演，共同セッション(全学教育棟 20
会場)

9 月26日 ( 900～1710) 一般講演，シンポジウム講演，受賞講
演，共同セッション(全学教育棟 18

懇親会(9 月24日)

会場)

9 月24日～9 月26日

総合受付(全学教育棟

ご受賞おめでとうございます

学生ホール)

付設機器・カ タログ展示会， World

Materials Day Award 展示(全学教育
棟 学生ホール)

ANA クラウンプラザホテルグランコート名古屋(名古屋市中区
金山町 1 1 1 )において日本鉄鋼協会と合同で開催した(参加者は214名，本会への申込者・招待者97名)．
司会

開会の辞(9 月24日)

名古屋工業大学教授 小坂井孝生

開会の辞・大会実行委員長挨拶

金武直幸実行委員長より開会の挨拶があった．

来賓挨拶
日本金属学会会長挨拶

贈呈式(9 月24日)

東北大学金属材料研究所教授 新家光雄

日本鉄鋼協会会長挨拶・乾杯

各種贈呈の前に，新家光雄会長の式辞があり，続いて下記の通り

閉会の辞

名古屋大学教授 金武直幸

名古屋大学副総長・教授 鈴置保雄
東京工業大学教授 加藤雅治

名古屋大学教授

副実行委員長 藤澤敏治

贈呈があった．

第回学術貢献賞贈呈式

11 名に対し賞状贈呈．(受賞者本誌

503頁504頁)
8 件38名に対し賞状ならびに賞牌贈呈．
(受賞者本誌505頁
506頁)

第回技術開発賞贈呈式

第回功労賞贈呈式

2 名(学術部門 2 名)に対し賞状贈呈．(受賞者本誌507頁)

5 名(物性部門 1 名，組織部門 1 名，材料化学部門 1 名，材料プロセシング部門 1 名，工業材料部門 1 名)

第回奨励賞贈呈式

に対し賞状ならびに賞牌贈呈．(受賞者本誌507頁
508頁)

学術講演会(9 月24日～26日)
最終講演件数960件
公募シンポジウム講演 7 テーマ 166 題(学術貢献賞受賞講演 1

1 編 1 名，第回まてりあ啓発・教育賞
1 編 1 名に対し賞状贈呈．(受賞者本誌508頁)

第回まてりあ論文賞

第回村上記念賞贈呈式

1 名に対し賞状ならびに賞牌贈呈．(受賞者本誌509頁)
第回村上奨励賞贈呈式
賞者本誌509頁)



題，奨励賞受賞講演 1 題，基調講演50題含む)
一般講演 603 題(奨励賞受賞講演 4 題，技術開発賞受賞講演 7
題，功労賞受賞講演 2 題，学術貢献賞受賞講演 9 題，村上奨
励賞受賞講演 4 題，村上記念賞受賞講演 1 題含む)
共同セッション15題

4 名に対し賞状ならびに賞金贈呈．(受ポスターセッション176題
欠講 2 件(講演番号一般講演 No. 540，ポスター No. P160)
講演会場

20会場

本 会 記 事

第回ポスターセッション(9 月24日)

9 月24日1230～1700の時間に豊田講堂で176件のポスター発表が行われ，そのうち優秀ポスター賞にエントリーおよび審査対象となっている165件の内容・発表について審査が行われた．秋期講
演大会では 2011 年の沖縄大会をのぞいて，過去最高のポスター発

第回 World Materials Day Award
材料系国際学協会連携組織である IOMMMS (InternationalOr-

ganization of Materials, Metals and Minerals Societies)では，World Materials Day を制定し，本年2014年は，11月 5 日(水)に世
界同時に，「材料に関する知識とその重要性を社会や若者に啓発す表件数であった．

る活動」に貢献があった学生を顕彰します．本会では，次の方が受発表は二部構成で行い，一般講演は午前中で終了であったため，多賞されました．

くの聴講者がポスターセッション会場へ足を運んでいた．また，会場の豊田講堂は広々としており，発表者や多くの聴講者が窮屈なく

第回日本金属学会 World Materials Day Award 受賞者(本誌513頁)

会場を移動できた．
翌 25 日「優秀ポスター賞」 21 名が決定し，受賞者を総合受付に掲

Winner「ものづくり教室を通じて学ぶ科学の世界」

示した．

作者

茨城大学鋳造クラブ(茨城大学工学部機械工学科)

菅原篤史君
第部門賞(件)「水素透過金属膜ってなに」
作者

名古屋大学大学院工学研究科

鈴木飛鳥君

中村祐貴君

森本慎平君

「社会を支える鉄鋼材料の紹介と自己学習に有用なウェブコ
ンテンツ“The Steel World Collection”」
熱気あふれるポスター会場．

作者

鈴鹿工業高等専門学校 専攻科 応用物質工学専攻

恒川弥佑君
材料工学科 加納朱杜君

金属学会・鉄鋼協会共同セッション

松下和樹君
櫻林

薫君

「チタン・チタン合金」23題は 9 月24日，25日に鉄鋼協会第12会
場で開催した．
「超微細粒組織制御の基礎」6 題は 9 月 26日に金属学会 F 会場で開催した．

【大会雑記】
名古屋大学での講演大会は2000 年(平成 12年)以来14 年ぶりの開催であった．

付設機器・カタログ等展示会(第回)
機器展示 17 社，カタログ展示 3 社から出展の協力を得た．各社のご厚意に感謝いたします．

大会自体に大きな混乱はなかったものの会期前半は大型台風接近の影響を受け，大会二日目の交通機関が一部乱れ，来場者のアクセスに影響があった．
講演は全学教育棟の 20 会場を使用した．同一の建物に会場が集約されていたため，会場移動はスムーズであった．共同開催した鉄鋼協会会場までは徒歩10分程度の距離があった．
名古屋大学での金属学会講演大会開催に当たって，実行委員の皆様には準備当初より長期にわたり，大変なご努力とご配慮を頂き，そのご尽力により大会を盛会裡に運営することができました．お忙しい中を本会のために長期間を割き，諸般について万端のご協力を頂いた実行委員の方々はじめアルバイト学生の皆様，大学関係者各位に対しまして，衷心より厚くお礼申し上げます．

託児室

9 月 24 日(水)～ 26 日(金)子供 1 名に対してシッター 3 名体制のもと支障なく終了した．

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japanポスターパネルサイズ

支部行事

幅94(83) cm×高さ180(164) cm(内寸)(A0 掲示可能)
申込・予稿原稿送付先

平成年度日本鉄鋼協会・日本金属学会
両北海道支部合同冬季講演大会開催の
お知らせ
日

時

場

所

2015年 1 月29日(木)，30日(金)室蘭工業大学 S201，S301講義室〒050
8585 室蘭市水元町271

問合先

岩手大学工学部マテリアル工学科
鈴木真美

岩手大学工学部マテリアル工学科

 0143465000

 019
6216354

吉澤正人

FAX 0196292847%

Email: yoshizawa＠iwateu.ac.jp

室蘭技術研究部内

日本鉄鋼協会北海道支部事務局
 014347
2651

山口明研究室&%
FAX 0196216352

Email: suzuki52＠iwate-u.ac.jp〒0208551 盛岡市上田 4
35

問合せ先

〒050
0087 室蘭市仲町12番地
株 室蘭製鐵所
新日鉄住金

参加費〒0208551 盛岡市上田 4
35

田中重雄

FAX 0143472760%

Email: tanaka.9qh.shigeo＠jp.nssmc.com
当日会場受付にて，お一人 1,000円の参加費を申し受けます．(ただし，聴講のみの学生は無料(概要集は無し))

交流会

初日の講演大会終了後，交流会(懇親会)を開催いたします．交流会への出欠の可否を申込書に記載いただきますようお願い申し上げます．参加費(一般4,000 円，学生 2,000円(ただし，講演発表を行った学生は無料))は講演大会初日に受付でお支払い下さい．

第回日本金属学会東北支部
研究発表大会
東北支部研究発表大会を開催します．多数のご参加をお待ちして
おります．
日

時

会

場

2014年12月10日(水)岩手大学復興祈念銀河ホール〈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◇東北大学金属材料研究所 計算材料学研究部門 教員募集◇
募集人員

助教名

専門分野

第一原理計算，分子動力学法，第一原理分子動力学法などの計算科学・理論科学
材料，化学，物理，金属，バイオ，機械など広範な分野(岩手大学総合教育研究棟(環境系)［工学部構内，以下のURL から場所をご確認下さい］
http://www.iwateu.ac.jp/campusannai/ueda2.shtml)の出身の方から募集致します．
応募資格

博士の学位を有する方(平成27年 3 月までに学位取得予定の方を含む)

プログラム
古原

忠支部長

2015年 4 月 1 日
7 年(審査により再任 1 回 3 年可)

着任時期

1300

開会挨拶

1305～1355

基調講演「材料における水素が誘起する有効機能」

任

岡田益男先生(八戸工業高等専門学校 校長)

提出書類

期




履歴書(写真添付)

1405～1615

一般講演(8 件)

研究業績の要旨(A4 用紙 2 枚程度)

1625～1730

ポスター発表

研究業績リスト(原著論文，国際会議プロシーディ

1800～1930

懇親会(ポスター優秀賞表彰)岩手大学工学部生協

ングス，解説・著書，受賞，その他に分類)

食堂
参加費

無料

3,000円(学生1,500円)
参加申込締切 2014年12月 3 日(水)懇親会費

(懇親会参加の有無もお知らせ下さい．）
一般講演/ポスター発表募集要項



研究と教育に関する抱負(A4 用紙各 1 枚程度)



主要論文別刷 3 編程度(コピー可)

作成した計算科学プログラムまたはサブルーチンの説明(A4 版500字程度)

照会可能者 2 名の氏名及び連絡先
年月日(金)公募締切 


〒9808577 仙台市青葉区片平 211
東北大学金属材料研究所 所長 高梨弘毅

一般講演 8 件(講演時間発表10分，質問・討論時間 5 分)
ポスター発表

書類送付先※一般講演申し込み多数の場合は，ポスター発表への変更をお願＊応募書類は，封筒表面に「計算材料学研究部門

いすることがありますのでご了承下さい．
申込締切
申込方法

予稿原稿

2014年11月14日(金)下記の項目を明記の上，電子メールでお申し込み下さい．

は致しませんので，ご了承下さい．
問合せ先

所長

高梨弘毅

 0222152000




一般講演・ポスター発表の区別




題目




氏名・所属(全員，講演者/発表者に○印)

Email: koki＠imr.tohoku.ac.jp
http://www.imr.tohoku.ac.jp/ja/org/research/10.html



連絡先住所，電話番号，メールアドレス

詳細は下記 URL をご参照下さい．



懇親会参加の有無

http://www.imr.tohoku.ac.jp/ja/op_list.html#op2014n15

A4 1 ページの予稿原稿(PDF 形式)を作成し，2014年12月 1 日(月)必着で，電子メール添付で下記までお送り下さい．様式は後日講演者/発表者に連絡します．



教員応募書類在中」と朱書きし，書留で郵送して下さい．なお，応募書類の返却

◇

◇

◇

本 会 記 事◇独立行政法人物質・材料研究機構
定年制職員(正職員)公募◇
独立行政法人物質・材料研究機構は，研究職(正職員)・エンジニ

ります．面接等に伴う旅費等の経費は自己負担でお願い
します．
備

考



ア職(正職員)の公募を行っています．募集する分野については，当は国立大学法人東京工業大学の定めに従い，本人事選考にの機構のホームページにて随時公開します．公募締切は 2015 年 1 月上旬となります．

み使用し，他の目的には一切使用しません．


応募方法などの詳細は，当機構のホームページを参照して下さい．

る均等な機会を確保します．



〒305
0047 茨城県つくば市千現 121
独立行政法人物質・材料研究機構
企画部門

東京工業大学では，多彩な人材を確保し，大学力・組織力を高めるため，全ての研究分野において外国人や女性の参画す

http://www.nims.go.jp/employment/permanentstaff.html
問い合せ先

応募書類等の返却はしません．応募書類に含まれる個人情報

スタートアップのための資金について学内支援制度があり，その制度を利用できる可能性があります．
〒1528550 東京都目黒区大岡山 212
1N116

提 出 先

東京工業大学

人材開発室

原子炉工学研究所

事務室

宛

029
8592555(封筒表面に「教員公募応募書類(システム・安全工学部

Email: nimsrecruit＠nims.go.jp

門原子力システム構造分野教授または准教授)」と朱書
きし，簡易書留で郵送のこと．）
問合せ先◇東京工業大学 原子炉工学研究所
システム・安全工学部門(原子力システム構造分野)
教授または准教授公募◇
公募人員

教授または准教授名

専門分野

原子力システム構造分野

所属

東京工業大学原子炉工学研究所システム・安全工学部門

任

期

なし

東京工業大学

原子炉工学研究所

教授

千葉

敏

Email: chiba.satoshi＠nr.titech.ac.jp
 035734
3066

集

会
◇東京大学 生産技術研究所
非鉄金属資源循環工学寄付研究部門(JX 金属寄付ユニット)E
scrap シンポジウムと見学会のご案内◇

研究・教育分野，職務内容
原子力プラントの安全を確保するために必要な構造・材
料健全性に関する研究，ならびにこの分野に関連する教

■主

催

応募資格

博士の学位を有し，研究と教育に熱意のある方．

着任時期

平成27年 2 月 1 日以降のできるだけ早い時期

東京大学

生産技術研究所

非鉄金属資源循環工学寄付研究部門(JX 金属寄付ユニット)

育の推進，本研究所の運営業務等．
■協

力

東京大学

生産技術研究所

サステイナブル材料国際研究センター，レアメタル研究会，東北大学

提出書類

質科学研究所，独立行政法人



履歴書(様式は市販履歴書に準ずること．写真貼付)




研究業績リスト岡部研 査読付き学術誌論文(可能であれば被引用数を記載(主要な◯(tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp)

多元物

産業技術総合研究所■参加登録・問い合せ
学術支援専門職員

宮嵜智子国
論文のみでも可)，リストの最後に h indexを記載)，◯
 国際会議・国内会議の招待
際会議録(査読の有無を明記)，◯
 著書，◯
 解説・総説，◯
 特許(全著者名を掲載順に
講演，◯

Escrap シンポジウム■日
程 2014年11月 6 日(木)記載のこと．ただし著者が多数の場合，主要著者を数名記載

シンポジウムし以下を省略しても可．省略する場合は全著者数と応募者名交流会の掲載順を(何人中何番目)と記載すること．著者の順番がア

■開催会場




主要論文の別刷り(5 編)各 1 部(コピーも可)
外部資金取得状況(科学研究費補助金，共同研究費，受託研

生産技術研究所

An 棟 2F コンベンションホール
〒 153 8505 目黒区駒場 4 6 1 (最寄り駅駒場東大

ルファベット順等の場合はその旨を記載すること．



東京大学

前，東北沢，代々木上原)

究費，その他競争的外部資金等．制度名，研究課題，実施期■会間，代表者・分担者の区別，予算額(直接経費と間接経費を■プログラム【敬称略】

含めた全額，分担者の場合は全体額と本人配分額)を記載の
こと)

司会

費

無料(シンポジウム)，未定(交流会)東京大学

1000～1005

研究活動及び教育活動での受賞実績



国際活動や学会運営等の社会貢献状況

これまでの研究・教育の概要(A4 版 2 枚程度)

採用された場合の研究・教育に対する抱負(A4 版 2 枚程度)




推薦状

教授応募の場合国内 2 名以上，海外 2 名以上

生産技術研究所

教授 岡部

生産技術研究所 JX 金属寄付ユニット(東北大学

多元物質科学研究所

1005～1045

最近の鉱物資源をめぐる状況

1045～1115Escrap リサイクルの現状と方向性

経済産業省
東京大学

東北大学

電子媒体を下記の宛先まで送付下さい．

1145～1300

休憩＊Google Scholar Citations, Inspire または Scopus を参照して下さい．
応募締切 
年
月日(金)必着

13 00～ 1330

ードファイル等が望ましい)が書き込まれた CD ，USB メモリ等の書類選考の後，面接，セミナー等をお願いする場合があ

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan崇

鉱物資源課 萩原崇弘

多元物質科学研究所

Escrap の収集とリサイクル

特任教授教授) 中村生産技術研究所 JX 金属寄付ユニット

1115～1145

選考方法

徹

開会の挨拶

東京大学

准教授応募の場合国内外を問わず 2 名以上
カバーレターに教授または准教授どちらの応募であるかを明記の ～
 の印刷書類( A4 用紙)一式と ～ の電子ファイル(ワ上，1000～1730
1730～2000

特任教授，

教授 中村

崇

DOWA エコシステム株式会社 狩野信吾

司会

東京大学

生産技術研究所

客員教授

大和田秀二

連続製銅プロセスを利用した貴金属リサイクルのイノベーション

三菱マテリアル株式会社 田中史人

JX 日鉱日石金属の Escrap リサイクル

1330～1400

集JX 金属環境株式会社 鈴木義昭

会

ビジネスと E
scrap リサイクル

1400～1430

ハリタ金属株式会社 張田

宅配システムを利用した廃小型電子の収集

1430～1500

レアメタル研究会

真■主催

レアメタル研究会

協力(一財)生産技術研究奨励会(特別研究会 RC40)

共催

東京大学マテリアル工学セミナー

リネットジャパン株式会社 黒田武志

司会

主宰者東京大学生産技術研究所

休憩

1500～1520東京大学

特任教授 中村

生産技術研究所

崇Escrap リサイクルのターゲットとしての ELV
東京大学大学院 工学系研究科 村上進亮

1520～1550
1550～1630

小型家電リサイクルの取組の現状

1630～1710リサイクルに関する取組について

環境省
経済産業省
東京大学

東京大学

(最寄り駅駒場東大前，東北沢，代々木上原)

リサイクル推進課 信田哲宏

■参加登録・お問合わせ
東京大学

生産技術研究所

岡部研究室

生産技術研究所 JX 金属寄付ユニット

学術支援専門職員

宮嵜智子

FAX 0354526313 Email: tmiya＠iis.utokyo.ac.jp%

理事・副学長) 前田正史

生産技術研究所 An 棟 1 階

カポ

ペリカーノ

平成26年度
■

第63回
第64回

■

第65回

■
リサイクル施設見学会■集合場所

東京大学生産技術研究所

交流会

1730～2000■開 催 日徹

An 棟 2F コンベンションホール(〒1538505東京都
目黒区駒場 461)

リサイクル推進室 櫻井義夫

特任教授(東京大学

岡部

レアメタルの環境調和型リサイクル技術の開発研究会
■開催会場

閉会の挨拶

1630～1710

教授

2014年11月 7 日(金)東京大学 生産技術研究所

レアメタル研究会のご案内(予定) 2014年 9 月26日現在

2014年11月28日(金)←次回
2015年 1 月 9 日(金)★貴金属シンポジウム(第 2 回)＋新年会★(合同開催)

13 号館(正門正面の建2015年

3 月13日(金)(平成26年度

最終回)

物)の前
■対

象

■参 加 費

全国の非鉄製錬・リサイクルに関心を持つ学生(4 年■第回 
年月日(金) ～ An 棟 2F コンベンションホール

生， M1, D1, D2 )および公的機関の若手研究者(ただし，当日東京からの往復ですので，東京までの旅費はテーマ非鉄金属製錬の発展に向けて各自ご負担下さい．）

講演

2,000円程度(変更となる可能性あり)アルミニウムの工業電解の歴史と将来展望(仮)(60分)■行

程

08 : 15

東京大学生産技術研究所

08 : 30

http://www.iis.utokyo.ac.jp/access/campusmap.html
貸切バスでつくばへ移動

集合

時間午後 300～

日本軽金属株式会社13号館(正門正面の建物)の前に
下記サイトのキャンパスマップを参考

10 : 00～11 : 00

産業技術総合研究所

戦略的都市鉱山研究拠点

代表取締役社長 岡本一郎

講師

(変更となる可能性あり)
チタンの資源の現状とチタン鉱石のアップグレード法などについて(仮)(60分)
生産技術研究所 姜東京大学

正信(JungshinKang)

講師

マグネシウム新時代の到来(60分)(SURE)施設見学

熊本大学

11 : 00～

日立へ移動，昼食

自然科学研究科

12 : 30 ～ 16 : 30

JX 日鉱日石金属 HMC 工場ならびに日鉱記念館見16 : 30～

東京へ移動

18 : 00

東京駅にて解散

午後 630～

先進マグネシウム国際研究センター・センター長，マテリアル工学専攻・教授(併任) 河村能人

研究交流会・意見交換会(An 棟 2F

講師

ホワイエ)

学
■第回 
年月日(金)★貴金属シンポジウム(第 2 回)＋新年会★(合同開催)

特別合同シンポジウム貴金属の製錬・リサイクル技術の最前線■参加登録・お問い合わせ
東京大学

生産技術研究所

岡部研究室

学術支援専門職員

宮嵜智子

Email: tmiya＠iis.utokyo.ac.jp

FAX 0354526313%

1000～
非鉄金属資源循環工学寄付研究部門(JX 金属寄付ユニット)とサス
テイナブル材料国際研究センターとの特別・合同シンポジウム
テーマ貴金属製錬・リサイクル時間午前1000～★企業の活動や研究を中心にプログラムを組む予定★
★ポスター発表会も開催予定★
午後 630～

研究交流会・意見交換会(An 棟 1F

カポペリーノ)■第回 
年月日(金) ～ An 棟 2F コンベンションホール
(平成26年度 最終回)
テーマ非鉄金属の未来講師未定
午後 300～
午後 630～ 研究交流会・意見交換会＊研究会ホームページ＊(An 棟 2F

ホワイエ)

http://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/japanese/rc40_j.html



本 会 記 事日 本 金 属 学 会 誌 掲 載 論 文Vol. 78, No. 11（2014）
特集「分析・解析法の多面的アプローチ―表面・界面現象の解明を例にして―」表面・界面の物理解析技術(オーバービュー(解説論
名越正泰
文))
酸化物
金属界面原子層の光電子分光法による解析(オ吉武道子
ーバービュー(解説論文))
放射光硬 X 線を用いた金属材料の表面・界面分析技
佐藤眞直
術(レビュー)
電気化学インピーダンス測定による表面・界面の解析
片山英樹(オーバービュー(解説論文))

Relations between Parameters in Different Sublattice Configurations for CALPHAD-Type Thermodynamic Assessments
Taichi Abe, Kiyoshi Hashimoto, Ryoji Sahara andCenk Kocer
Mechanics of Materials

Mechanical Properties and Dislocation Substructure of Inconel 690 Alloy Impacted at Cryogenic
Woei-Shyan Lee and Ming-Chia Hsu
Temperatures
Structure of Iron-Based Cladding Layer on Al-MgSi Alloy Coated by a Resistance Seam Welding
Wenqin Wang, Tomiko Yamaguchi and
MethodKazumasa Nishio
Materials Chemistry

Multiphase Particle Simulation of Gas Bubble
Passing Through Liquid/Liquid Interfaces
Shungo Natsui, Hifumi Takai, Takehiko Kumagai,
Tatsuya Kikuchi and Ryosuke O. Suzuki

Materials Transactions 掲載論文
Vol. 55, No. 11（2014）―Regular Articles―
Materials Physics

Improved Properties of TiC Coating Deposited on
Copper Alloy via Friction Stir Processing
Zhixiong Xie, P. Luo, S. J. Dong and FenFang Tan

Surface Observation of LaNi5 under Deuterium
Atmosphere
Using
Small-Angle
Neutron
Scattering
Kazuhiro Mori, Kenji Iwase, Yojiro Oba,Toshiharu Fukunaga and Masaaki Sugiyama
Microstructure of Materials

Influence of Mg/Si Ratio on Nanocluster Formation in Al-Mg-Si Alloys with Constant Mg＋Si
SeongNyeong Kim, JaeHwang Kim,
Concentration
Equo Kobayashi and Tatsuo Sato

Stability of {4 4 11}〈11 11 8〉Orientation in a{123}〈634〉Aluminum Single Crystal Processed by
Keizo Kashihara,
Accumulative Roll Bonding
Yoshikazu Komi, Daisuke Terada and Nobuhiro Tsuji

On the Elastic Accommodation Between the Structural Units in the LPSO Structures
Xinfu Gu and Tadashi Furuhara

Microstructure and Mechanical Properties of the
Extruded and Aged Mg-6Al-2Sn-0.4Mn-xAg Alloys(x＝1, 2 and 3 mass)Materials Processing

Quantitative Relation between Mn and S for
Mechanical Properties of Flake Graphite Cast Iron
Toshitake Kanno and Ilgoo Kang

Detection of Fracture in Structural Adhesive UsNariaki Ohashi, Takayuki Shiraiwa
ing RFID Tags
and Manabu Enoki

Macro-Segregation Characteristics in Semi-Solid
Forging of a High Strength Al-4.8Si-0.7Mg Alloy
Byoung-Hee Choi, Young-Soo Jang, Byung-Keun Kang andChun-Pyo Hong
Engineering Materials and Their Applications

Reverse Current Conduction Mechanism of Transient Voltage Suppression Diode under Electrostatic Discharge Stress
Daoheung Bouangeune, Ye-Ji Lee, Deok-Ho Cho,
Kyu-Hwan Shim and Chel-Jong Choi

Effect of Plastic Deformation on the Proof
Strength and Electrical Conductivity of CopperMagnesium Supersaturated Solid-Solution Alloys
Yuki Ito, Hirotaka Matsunaga, Hiroyuki Mori andKazunari Maki

Adhesive Resistance to Peeling Force of PTFE/PDMS Laminated Sheet Assisted by Homogeneous
Low Voltage Electron Beam Irradiation at 77 K
Chisato Kubo, Takumi Okada, Masato Uyama,
Masae Kanda and Yoshitake Nishi

Assessment of Temperature and Pressure Dependence of Molar Volume and Phase Diagrams of
Si Systems
Binary Al

Prediction of Intermetallic Compound Formation
Sequences in Pseudo Binary Diffusion Couples:
Experimental Examinations for (Sn-xZn)/Cu (x＝2, 5, 10, 15, 20 and 25 mass) by a Kinetic Modelwith Thermodynamic Data Using MDR Diagram

Xuantong Liu and Katsunari Oikawa

Shinichi Terashima and Tsutomu Sasaki

Hyeon-Taek Son and Yong-Ho Kim

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan―Express Regular Articles―
The Effects of HIP, Solution Heat Treatment andAging Treatments on the Microstructure andMechanical Properties of Sintering Cobalt-BasedAlloys Strengthened with Tantalum Carbide AddiShih-Hsien Chang and Chien-Chung Chen
tives

Numerical Study on Effective Thermal Conductivity of Radial Nanowire Heterostructures with
MWCNT Core
Joo Hyun Moon, Jeongmin Lee, Jooheon Kim andSeong Hyuk Lee―Rapid Publication―
Stress Shift to Tensile Side by the Interruption of
Deposition during Al and Cr Film Processing

Rust Preventive Properties by Using Polarization
Curve Measurement on the Metal Coated with theRust Preventive Oil

Junyoung Yu and Youngman Kim

Daisuke Iwashima, Sayaka Hirata, Naoki Nagase,
Masahiko Hatakeyama and Satoshi Sunada

Structural and Optical Properties of Smooth Surface TCO Thin Films Deposited on Different-Sized
Staked Nanoparticle Layers for Window Electrode of Thin Film Si Solar Cells
Shuhei Miura, Kazutoshi Suzuki, Shinichi Noda,
Masanari Inoue, Kouichi Murakami and Shuichi Nonomura

まてりあ

第巻

小特集「自動車用の材料技術について」
企画にあたって ………………………………………………須藤祐司
自動車エンジン用トライボロジー材料技術の動向 ………坂手宣夫
自動車用ハイテン材の現状 …………………………………齊藤和也
自動車用アルミニウム合金ダイカストの現状 ……………西 直美
FSW 技術と自動車への適用例 ………………大石 郁 藤井英俊
自動車用焼結部品の現状 ……………………………………藤木 章
自動車用マグネシウムダイカスト技術動向 ………………武田 秀
自動車用 CFRP 技術の最新動向 …………………………影山裕史

第号

予告

〔一般記事〕［最近の研究］ 0.1 秒で 1000 °C 昇温できる瞬間発熱素材の創製と応用…………………………………………生津資大［講義ノート］ 材料の組織形成とその理論―第 5 回―～析出線近傍での核生成～ ……………………………宮崎 亨［材料ニュース］ ダイカスト金型専用溶接補修材「DHW」…清水崇行 梅森直樹 増田哲也 堀尾浩次
―他―
(編集の都合により変更になる場合がございます．
）“材料系学協会情報コーナー”
〈軽金属

第巻

第号予定〉特集「3D/4D イメージング応用技術の最前線」
巻 頭 言 「 3D / 4D イメージング応用技術の最前線」特集号に寄せて/戸田裕之
特集号解説
材料科学分野における最近の X 線トモグラフィの進歩/小林正和・戸田裕之・上杉健太朗・竹内晃久・鈴木芳生
リバース 4D 材料エンジニアリングその構想と最近の展開/戸田裕之・バトレス ラファエル・桑水流理・
小林正和・細川明秀
金属材料のイメージベースモデリングと有限要素解
析/桑水流理情報統計力学に基づいた高次元データ駆動型特性予測/足立吉隆・定松 直・増田雄太・吉田拓真・松下康弘
3 次元アトムプローブによるアルミニウム合金中のナノ組織解析/廣澤渉一・小椋 智・芹澤 愛・小宮良
樹・里 達雄特集号研究論文
ポーラスアルミニウムのイメージベース有限要素解析とその精度検証/桑水流理・宇都宮登雄・半谷禎彦・
明城拓哉
放射光三次元計測した局所ひずみに基づくアルミニウ
ム合金の変形集合組織形成シミュレーション/河野亜耶・小林正和・戸田裕之・三浦博己
放射光 mCT イメージングを用いた腐食疲労におけるピットの成長およびき裂発生過程の 4D 解析/塩澤大輝・岡田宗大・中井善一
低サイクル疲労を受けるアルミニウム鋳造合金の三次
元き裂発生挙動/桑水流理・松村圭悟・アギアル デ
ソウザ ヴィニシウス・小林正和・戸田裕之



3DAP およびモンテカルロシミュレーションを用いた
Al Sc および Al Zr 系合金の L12 型規則構造相の析出挙動解析/熱田 賢・小椋 智・里 達雄
ツール走査型摩擦粉末焼結法によるポーラスアルミニ
ウムの作製/圖子田幸佑・半谷禎彦・桑水流理・吉川暢宏A1050 / A6061 / ADC12 からなる 3 層傾斜機能ポーラ
スアルミニウム中の気孔圧縮挙動の X 線 CT による非破壊観察/半谷禎彦・齋藤公佑・宇都宮登雄・北原総一郎・吉川暢宏
ポーラスアルミニウム作製のための摩擦粉末焼結法により生じるせん断変形挙動の X 線 CT による観察/半谷禎彦・石原綾乃・吉川暢宏
X 線 CT を用いたシンタクティックフォーム/アルミ
ニウムフォーム相互浸透複合材料の圧縮変形挙動の解析/成瀬 亘・近藤沙也子・小橋 眞・金武直幸・岩間由希・西脇武志
アルミ/鉄の摩擦攪拌異材接合における X 線 CT 法による材料流動観察/安井利明・石田 將・福本昌宏
―他―

〈ふぇらむ

第巻

第号予定〉特集「鉄鋼におけるマルチスケール・マルチフィジックス計算科
学」〈Journal of MMIJ Vol. 130, No. 12〉
論文

微量のアンチモンを含む電解採取浴からの亜鉛電析挙
動と結晶組織に及ぼすゼラチンの影響/山下浩充・大上 悟・中野博昭・曽我部信義
コア変形法( DCDA)の室内検証実験/船戸明雄・伊藤
高敏・三上 央 他

本 会 記 事

行
開催日
月
1～6

事

カ

名称・開催地・掲載号

レ

ン

主催・担当

The 9th International Symposium on Advanced
Science and Technology in Experimental
Mechanics(New Delhi)

ー 太字本会主催(ホームページ掲載)
問合先

世界結晶年記念講演会

2～6

The 7th International Symposium on Surface 日本表面科学会
Science (ISSS7)(松江)
第 17 回ミレニアム・サイエンスフォーラム(東 ミレニアム・サイエ
京)
ンス・フォーラム

TEL 0743726021 isss7＠sssj.org
http://www.sssj.org/isss7
TEL 0363728966 msf＠oxinst.com
http://www.msforum.jp/

5～8

トライボロジー会議2014秋

6

E scrap シンポジウムと見学会(東大生産研)(本号573頁)

6～7

第 4 回若手研究者および技術者のための高温強度講習会(実習つき)(神戸)

日本材料学会

6～8

第44回結晶成長国内会議(NCCG44)(東京)

6～8

第34回表面科学学術講演会(松江)6～8

第 32 回疲労シンポジウム第 3 回日中合同疲労シ
ンポジウム(高山)7

関西支部第 27 回技術研修会「塑性加工における熱処理技術の最新動向」(大阪)7

平成 26 年度材料科学基礎講座「医療機器開発のための材料科学」(東京)8～9

日本銅学会第54回講演大会(横浜国大)

日 本 結 晶 成 長 学 TEL 035950
4741
会・安部
jacg＠wordssmile.com
http://www.jacg.jp/jacg/japanese.top.html
日本表面科学会
TEL 0338120266 taikai14＠sssj.org
http://www.sssj.org
日本材料学会TEL 0757615321
http://www.jsms.jp
日本塑性加工学会 TEL 090
92800383
関西支部
kansai＠jstp.or.jp
日本材料科学会
TEL 0332629166 mssj＠shokabo.co.jp
http://www.mssj.gr.jp
日本銅学会
TEL 0338368801
kazu＠copperbrass.gr.jp
https://www.copperbrass.gr.jp/

11

第 22 回国際アコースティック・エミッションシ
ンポジウム(東北大学)

日本非破壊検査協 TEL 035609
4015
会・中村
nakamura＠jsndi.or.jp
http://www.jsndi.jp/

11～14

第22回 AE 国際シンポジウム(東北大)12～14

グリーン・イノベーション EXPO2014

日本非破壊検査協 TEL 022
7957996
会
iaea22＠ml.jsndi.or.jp
日本能率協会・大 TEL 033434
1988
森green＠convention.jma.or.jp
http://www.jma.or.jp/green/


～


平成
年度材料セミナー「金属材料の腐食損傷の基礎とその評価」(阪大)(号頁)

13～14

第46回溶融塩化学討論会(木更津)14

盛岡(盛岡)(東京)

締切

日本実験力学会・ officejsem＠mech.ous.ac.jp
林(岡山理科大)TEL 0862569615
http://jsem.jp/ISEM9/
世界結晶年実行委 www.iycr2014.jp/
員会

2

5

ダ

講演
'14.6.27

日 本 ト ラ イ ボ ロ TEL 033434
1926
ジー学会
http://www.tribology.jp
東京大学生産技術 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
研究所非鉄金属資 FAX 035452
6313
源循環工学寄付研
究部門(JX 金属寄付ユニット)・宮嵜

TEL 0757615321
jimu＠jsms.jp http://www.jsms.jp/

10.1
参加
10.10

10.17
10.31

関西支部

TEL 0664435326 FAX 0664435310
nkansai＠ostec.or.jp
電気化学会溶融塩 TEL 043
2903433
委員会・岩舘(千 ohkubo.takahiro＠faculty.chibau.jp
葉大)http://msc.electrochem.jp/

定員18名

第312回塑性加工シンポジウム「金型耐久性を向上させる表面処理技術と素材開発の現状と未来」(東京)

日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp
他

定員
100名

14

日本希土類学会第32回講演会(東京)

日本希土類学会14

第 13 回フラクトグラフィシンポジウム(立命館大)日本材料学会

16～18

第40回固体イオニクス討論会(東工大)

16～19

ENGE 2014(Jeju.Korea)
第43回 薄膜・表面物理基礎講座(2014)3D プリ
ンター技術の基礎と今後の発展―薄膜・表面物理
技術で拡がる可能性―(筑波大東京キャンパス)日本固体イオニク TEL 035841
7140
ス 学 会 ・ 山 口 研 ssij＠alto.material.t.utokyo.ac.jp(東大)
http://www.ssij.org/index.html
KIM
http://www.enge2014.org

17

TEL 0668797352
kidorui＠chem.eng.osakau.ac.jp
http://www.kidorui.org/lecture.html
fractosym＠jsms.jp
http://www.jsms.jp/

応 用 物 理 学 会 薄 TEL 035802
0863 oda＠jsap.or.jp
膜・表面物理分科 https://annex.jsap.or.jp/
会・小田

18

第219回西山記念技術講座「材料設計を先導する
物理解析技術・計算科学―活用事例と今後への期
待―」(大阪)日本鉄鋼協会・楢 TEL 033669
5933 educact＠isij.or.jp
岡http://www.isij.or.jp/

18

腐食防食部門委員会第301回例会(大阪)

日本材料学会18～20

第55回真空に関する連合講演会(大阪府立大)日本真空学会

18～21

Plasma Conferene 2014 (PLASMA 2014)(新潟)

日本物理学会他

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan

講演
7.14
講演
9.2

参加
11.11

TEL 0757615321 jimu＠jsms.jp
http://www.jsms.jp
TEL 0334314395
ofcvsj＠vacuumjp.org
http://www.vacuumjp.org
plasma＠jspf.or.jp




開催日

名称・開催地・掲載号

主催・担当

問合先

19

第138回塑性加工学講座「被加工材と金型の熱処理の基礎」(京都)日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

19～21

第 84 回マリンエンジニアリング学術講演会(下関)20

第370回講習会「切削・研削の高付加価値加工～最前線から学ぶ微細・超精密加工～」(東京理科大)日本マリンエンジ TEL 033539
5920 staff＠jime.jp
ニアリング学会
http://www.jime.jp
精密工学会
TEL 0352265191
http://www2.jspe.or.jp/

第回学生による材料フォーラム(名工大)(号
頁)

20～21

キャビテーションに関するシンポジウム(第 17回)(東大生産研)

22～24

第35回日本熱物性シンポジウム(東工大)

22～24

第55回高圧討論会(徳島大)

25

締切
定員
80名

定員
60名

TEL 0527355124
koyama.toshiyuki＠nitech.ac.jp
http://tkoyama.web.nitech.ac.jp/tokai/
zairyoforum.html
日本学術会議第三 TEL 035452
6190
部・加藤(東大生 cav17＠iis.utokyo.ac.jp
産研)
http://www.iis.utokyo.ac.jp/～cav17/

10.20

日本熱物性学会・ TEL 035876
1826
元祐(東京理科大) jstp2014＠rs.tus.ac.jp
http://www.rs.tus.ac.jp/jstp2014/
日本高圧力学会
TEL 07056587626
touronkai55＠highpressure.jp
http://www.highpressure.jp/new/55forum/

参加
10.17

第207回塑性加工技術セミナー「有限要素の基礎と実践」(東工大)

日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

定員
50名

25

第220回西山記念技術講座「材料設計を先導する
物理解析技術・計算科学―活用事例と今後への期
待―」(早大)日本鉄鋼協会・楢 TEL 033669
5933 educact＠isij.or.jp
岡http://www.isij.or.jp/

25～27

第27回国際超電導シンポジウム(ISS2014)(東京)

28

リチウムイオン二次電池を解析するための電気化
学インピーダンス測定(東京)28

日本表面科学会関西支部主催 実用表面分析セミ
ナー2014(神戸大)28

第63回レアメタル研究会(東大)(本号574頁)

国際超電導産業技 TEL 044
8501612
術研究センター
http://www.istec.or.jp/ISS
電気化学会関東支 TEL 033234
4213
部
ikezuki＠electrochem.jp
日本表面科学会関 TEL 078
9926143
西支部・高橋(コ takahashi.shin＠kki.kobelco.com
ベルコ科研)
http://www.sssj.org/Kansai/kansai_
jitsuyou17.html
レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・宮嵜(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研)

29～30

第 11 回材料の衝撃問題シンポジウム(豊橋技科大)日本材料学会

Spring 8 / SACLA コンファレンス 2014 ～進化する光が拓く科学技術～(東京)高輝度光科学研究 TEL 079158
0949
センター・辻
sp8conf2014＠spring8.or.jp
日本磁気学会TEL 0352810106
msj＠bj.wakwak.com
http://www.magnetics.jp/seminar/iwasaki/
03.html
超音波シンポジウ TEL 045
9245598
ム運営委員会・小 terry＠ip.titech.ac.jp
野寺(東工大)http://usejp.org
東海支部・松永tokai＠numse.nagoyau.ac.jp

月
1

東海支部

講演
7.18

11.17

TEL 0757615321
http://www.jsms.jp jimu＠jsms.jp

3～4

第 3 回岩崎コンファレンス「磁気理工学のエネルギ分野への革新的展開」(東京)

3～5

第 35 回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム(明治大)

技術交流フォーラム『画像処理・パターン認識が発展させる生物科学と材料工学』(名工大)(号
頁)

4～5

電気加工学会全国大会(2014)(新潟大)4～52014 年 度 「 先 進 コ ー ス 」 ≪ 舶 用 燃 料 と そ の 燃
焼≫講習会(東京)

4～5

第 6 回つくば国際コーティングシンポジウム(つ
くば)

4～5

第22回新粉末冶金入門講座(京都産業大)4～5

第52回高温強度シンポジウム(函館)5

第 51 回 X 線材料強度に関する討論会テーマ「非破壊評価の最前線」」(名古屋)

日本材料学会

平成年度材料セミナー「材料における拡散基
礎および鉄鋼材料における拡散と関連現象」(大阪)(号
頁)

関西支部



平成年度総会・連合講演会(新潟工科大)(号
頁)

北陸信越支部・原 TEL 0252626763
亜(新潟大)
sharada＠eng.niigatau.ac.jp
http://hlab.eng.niigatau.ac.jp/
hpjin2014/8

ワイヤレスエネルギー伝送技術～磁気工学の役割とバイオ医療応用～(中央大)日本磁気学会



講演
7.25

講演
8.4
定員
100名

電気加工学会・田 TEL 025
2627016
村(新潟大)
take＠eng.niigatau.ac.jp
http://www.jseme.or.jp/
日本マリンエンジ TEL 033539
5920
ニアリング学会
staff＠jime.jp http://www.jime.jp
産 総 研 ， 物 材 機 TEL 029
8592560
構・村上(物材機 murakami.hideyuki＠nims.go.jp
構)
粉体粉末冶金協会 TEL 075
7213650
inoue＠jspm.or.jp
日本材料学会TEL 0757615325
http://www.jsms.jp/

TEL 0757615321
x51touron＠jsms.jp
TEL 0664435326 FAX 0664435310
nkansai＠ostec.or.jp

11.21
講演
9.8

定員
40名
講演
10.23

TEL 0352810106
http://www.magnetics.jp/seminar/topical/
199.html

本 会 記 事

開催日

名称・開催地・掲載号

主催・担当

問合先

締切
講演
8.25

8 ～10

第41回炭素材料学会年会(福岡)

炭素材料学会TEL 0353896359
tansodesk＠bunken.co.jp
http://www.tanso.org/contents/event/conf2014/10

第 1 回初心者にもわかる信頼性工学入門セミ
ナー(大阪)

日本材料学会

http://sinrai.jsms.jp/

第回日本金属学会東北支部研究発表大会(岩手大)(本号
頁)

12.3

10

第19回資源循環型ものづくりシンポジウム(名古屋)

東 北 支 部 ・ 吉 澤 TEL 0196216354 FAX 0196292847(岩手大)
yoshizawa＠iwateu.ac.jp
第19回資源循環型 TEL 0527365680
ものづくりシンポ ims＠nipc.or.jp
ジウム実行委員会

11～12

第28回信頼性シンポジウム安心・安全を支える
信頼性工学の新展開
(大阪)

TEL 0757615321
RESYMPO2014＠jsms.jp
http://www.jsms.jp/

講演
9.12

19

関西支部第 16 回塑性加工基礎講座「金属薄板の成形性試験(実習付き）」(京都工芸繊維大)

20
20

23

日本材料学会日本塑性加工学会 TEL 090
92800383
関西支部
kansai＠jstp.or.jp
2014年度計算力学技術者(CAE 技術者)「1・2 級」 日本機械学会・関 TEL 0353603506 caenintei＠jsme.or.jp
認定試験・講習会(東京)根
http://www.jsme.or.jp
平成26年度 高専女子フォーラム in 中国(広島)
国立高等専門学校 TEL 082373
8200
機構他・白井(呉 kikaku＠kurenct.ac.jp
高専)
http://www.kosenk.go.jp/kosengirl/jyoshiforum/
平成26年度高専女子フォーラム in 関西(神戸)


年月
第53回セラミックス基礎科学討論会(京都)8～9

国立高等専門学校 TEL 074355
6012
機構他・端無(奈 ssoumu＠jimu.narak.ac.jp
良高専)
http://www.kosenk.go.jp/kosengirl/jyoshiforum/
日本セラミックス TEL 077
5437466
協 会 基 礎 科 学 部 ifujii＠rins.ryukoku.ac.jp
会・藤井(龍谷大) http://www.chem.ryukoku.ac.jp/kiso53
レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・宮嵜(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研)9

第64回レアメタル研究会(第 2 回貴金属シンポジ
ウム)(東大)(本号574頁)

10

第20回高専シンポジウム in 函館

高専シンポジウム協議会，函館工業
高等専門学校・神山(函館高専)TEL 0138596312
sohmucho＠hakodatect.ac.jp
http://www2.hakodatect.ac.jp/site1_
symp/

15

講習会「薄膜結晶の評価基礎と応用」(東京)

日本結晶学会

15～16

2014年度「先進コース」≪推進軸系≫講習会(神戸)日本マリンエンジ
ニアリング学会

22～23

第43回ガスタービンセミナー(横浜)日本ガスタービン
学会


～


平成
年度日本鉄鋼協会・日本金属学会両北海道
支部合同講演大会開催(本号頁)

北海道支部・田中(新日鐡住金)30～31

ゲートスタック研究会の物理―(三島)応用物理学会・三谷(東芝)

TEL 0353896372
crsjdesk＠bunken.co.jp
TEL 0335395920 staff＠jime.jp
http://www.jime.jp
TEL 0333650095
gtsjoffice＠gtsj.org
TEL 0143472651 FAX 0143472760
tanaka.9qh.shigeo＠jp.nssmc.com
yuuichiro.mitani＠toshiba.co.jp
http://home.hiroshimau.ac.jp/oxide/

月
13

26～27
月
5

6
13

―材料・プロセス・評価

走査型プローブ顕微鏡の最新活用術(川崎)2014 年度「先進コース」≪機装設計≫講習会(高松)
第30回塗料・塗装研究発表会(東大)2015 年 度 砥 粒 加 工 学 会 先 進 テ ク ノ フ ェ ア(ATF2015)(東京)
第65回レアメタル研究会(東大)(本号574頁)

神奈川科学技術ア TEL 044
8192033 ed＠newkast.or.jp
カデミー
http://www.newkast.or.jp
日本マリンエンジ TEL 033539
5920 staff＠jime.jp
ニアリング学会
http://www.jime.jp
日本塗装技術協会 TEL 036228
1711
tosojimukyoku＠jcot.gr.jp
http://jcot.gr.jp
砥粒加工学会TEL 0333624195 staff＠jsat.or.jp
http://www.jsat.or.jp
レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・宮嵜(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研)

TEL 0222233685
gaffair＠jim.or.jp
annualm＠jim.or.jp(講演)TEL 0222233685 FAX 0222236312
member＠jim.or.jp(参加申込)

年春期講演大会・企業説明会(東大)(本号 日本金属学会
頁)


～


日本金属学会春期講演大会(東京大学駒場キャンパス)(本号頁)(本号頁)

日本金属学会

平成27年度塑性加工春季講演会(横浜)日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

月
29～31
月
7 ～10

12.4

発表
10.31

定員
200名
定員
20名

定員
100名

11.10～
2.10
公募12.5
一般・ポス
ター・共同
12.15
参加
2.20

The Fifth International Conference on the 粉体工学会・多々 iccci2015＠ml.ynu.ac.jp
Characterization and Control of Interfaces for 見(横国大)http://ceramics.ynu.ac.jp/iccci2015/
High Quality Advanced Materials (ICCCI2015)(富士吉田)

ま て り あ 第53巻 第11号(2014)
Materia Japan




開催日
月

～

月
5～8

名称・開催地・掲載号

主催・担当

問合先

締切

日本金属学会秋期講演大会(九州大学伊都キャン
パス)

日本金属学会

annualm＠jim.or.jp
TEL 0222233685 FAX 0222236312

Asia Steel International Conference 2015(Asia
Steel 2015)(横浜)

日本鉄鋼協会

asiasteel2015＠issjp.com
http://www.asiasteel2015.com(2014年 8 月23日～2014年 9 月19日)

正

員

大浦総一郎
香月裕太郎
学

生

伊藤徳地
神崎文兵
清原
慎

大浦貴金属工業株式会社
神鋼特殊鋼管株式会社

久保敏彦
傳田直史

大研化学製造販売株式会社

後藤健太
駒井敦史
恒川弥佑

横浜国立大学水林

舞

YKK 株式会社

長野県工業技術総合センター

員
京都大学
東北大学
東京大学

中村直人
中村亮太

岐阜大学

九州大学
神戸大学

鈴鹿工業高等専門学校

外国一般会員Restrepo Sandra

Universidad de Antioquia

欧文誌刊行会員
木村茂幸

福田金属箔粉工業株式会社

2013, 2014年度会報編集委員会
委員
長
副 委 員 長
委
員

古原
忠
御手洗容子
赤瀬善太郎
石本卓也
太田道広
小澤俊平
好田
誠
篠田弘造
高橋
淳
寺山
朗
柳楽知也
廣本祥子
松八重一代
宮岡裕樹
山室佐益

阿部世嗣
礒部繁人
大津直史
川喜多 仁
小林正和
柴田曉伸
竹田
修
仲井正昭
南島
晋
藤原航三
三浦永理
村石信二
湯葢邦夫

池田賢一
井手拓哉
大塚
誠
菊池丈幸
小山佳一
清水崇行
田中真悟
中野正基
長谷崎和洋
古澤孝之
水内
潔
村上浩二

(五十音順，敬称略）

池田大亮
上杉徳照
大沼郁夫
菊地竜也
佐々木泰祐
杉浦夏子
田中秀明
仲道治郎
波多
聰
細川裕之
水口
隆
森戸茂一

石川和宏
上田恭介
大野宗一
北嶋具教
佐藤和久
須藤祐司
田中將己
中村貴宏
畠山賢彦
本間智之
光原昌寿
山崎倫昭

石丸
学
上田正人
奥村圭二
小泉雄一郎
佐藤
尚
高木秀有
垂水竜一
中田博士
廣澤渉一
松尾元彰
水本将之
山田高広

ま て り あ 第巻 第号（）
発行所



定価(本体,円＋税)〒120円
年間機関購読料金,円(税・送料込)
発行日 2014年11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 発 行 人 梶原義雅
印 刷 所 小宮山印刷工業株式会社
TEL 0222233685
発 売 所 丸善株式会社
FAX 0222236312
郵便振替口座 0221025592〒1050022 東京都港区海岸 1918

本 会 記 事

第 3 種郵便物認可

平成26年11月 1 日発行「まてりあ」

１