1Vol. 61

MTERE2 61（5）247 〜 318（2022）

2022

・ 金属素描〜パラジウム〜

表彰

受賞者紹介（春）記念講演

材料数理学としてのクラスター変分法

記念
講演

永久磁石の高性能化にみる複合組織制御

・ 2022 年秋期講演大会講演募集

https: //jim.or.jp/

No.5

https://www.jim.or.jp/journal/m/ ［ オンラインジャーナル ］

日本金属学会会報 2022年5月1日発行（毎月1回1日発行）Vol.61 No.5 ISSN 1340-2625

https://www.jim.or.jp/journal/m/2022
Vol.61No.5

パラジウム(Palladium)

金属素描

No. 22

表彰

第67回学会賞受賞者 ……………………………249

名誉員推戴者 ……………………………………257

第63回技術賞受賞者 ……………………………250

第 5 回フェロー認定者 …………………………258

第28回増本量賞受賞者 …………………………250

第38回優秀ポスター賞受賞者 …………………258

第61回谷川・ハリス賞受賞者 …………………251

第 7 回高校生・高専学生ポスター賞受賞者 …259

第80回功績賞受賞者 ……………………………252

第30回奨学賞受賞者 ……………………………261

第53回研究技能功労賞受賞者 …………………253

第72回金属組織写真賞受賞作品 ………………262

第72回金属組織写真賞受賞者 …………………255

選評 ………………………………………………264

学会賞受賞記念講演

材料数理学としてのクラスター変分法

毛利哲夫 ……………………………………………265

本多記念講演

永久磁石の高性能化にみる複合組織制御

新進気鋭

金ナノ粒子酸化チタン/ポリアニリンハイブリッド電極を用いたグルコースセン……………………………………………………………………………283
サー性能の向上 邱

談話室

Last Experiment―カドミウム同位体を用いた BNL の HFBR 最後の中性子非弾性散乱実験とニューヨークの思い出あれこれ― 大庭卓也 …………………………………288

思い出の教科書，この一冊

``An Introduction to Statistical Thermodynamics''
T. L. Hill(著), Dover Publications; Revised 版，1987年

はばたく

転位動力学法の概説とこれからとスポットライト

銅を介したスズの析出

山R英磨

佐藤剛一 ……………………………………………………247

杉本

諭…………………………………………275

井原史朗 …………………………………………………291
川嶋結己 ……………………………………………………292

電気分解による平面的スズ樹の作製

松本凜太郎

横井風羽 ……………………………294

タンタルコンデンサの熱分解によるタンタル焼結体の回収
本会記事

今月の表紙写真横井達矢 ………290

清水梨穏 ………………296

会告 ………………………………………………297

会誌・欧文誌 5 号目次 …………………………316

2022年秋期講演大会講演募集…………………297

次号予告 …………………………………………316

掲示板 ……………………………………………313

行事カレンダー …………………………………317

新入会員 …………………………………………315

金属学会パンフレット…巻末

リチウムイオン電池の固体電解質である(Li, La)TiO3 のΣ5 粒界から取得した ADF，ABFSTEM 像および EELS 元素マップである．Σ5 粒界は原子配列の乱れが小さく，バルクに近い原子構造・配位環境を有することが明らかとなった．
(佐々野 駿 石川 亮 太田裕道 柴田直哉 幾原雄一著 262頁 図 2 より掲載)

表紙デザインビーコン コミュニケーションズ株式会社 グラフィックスタジオ
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6
41 乃木坂ビル 3F FAX 03
3475
5619 E
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1

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2

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3

No. 22パラジウム(Palladium)
産業技術総合研究所

佐

藤

剛

一

元素名Palladium ，原子番号46，質量数106.42，電子配置[Kr]4d10，密度11.995 Mg･m－3(295 K)，結晶構造面心立方(室温～融点)，融点1825 K，沸点3150 K(1)，地殻存在量1.5 ng･g－1(2)．【写真】(a)Pd 水素透過膜(田中貴金属工業株式会社 写真提供)，( b ) 0.97  Au 0.22  Pd / TiO2 触媒の HAADF STEM 像と同一粒子の EDS マッピング(産総研 三村直樹氏，
日吉範人氏写真提供)

貴金属の一つであるパラジウムはイギリスの化学者，物理できる原子は大きさから水素に限られるので，超高純度水素学者である W. H. Wollaston によって 1803 年に発見され，を分離することができる．化学反応と同時に水素分離を行う

その前年に発見された小惑星パラスにちなんで命名された．

膜型反応器などの研究も進められている(6)．近年では，パラ用途として最も身近なのは歯科材料だろう．治療に使われるジウムの水素の吸収について，表面を金との合金とすること

銀歯は金銀パラジウム合金であり，硬度調整，銀の硫化防で吸収速度が促進されるといった報告がある(7)．水素の吸着止，耐食性などからパラジウムが 20 mass以上含有されてには活性を示さない金と合金化することでの相互作用は興味いる(3)．

深い．また，金とパラジウムの組み合わせは触媒としても関工業用としては，触媒として利用価値の高い金属である．

心が高い対象である(8)．ゼロエミッション，カーボンニュー

2010 年にパラジウム触媒によるクロスカップリング反応
で，鈴木，根岸，ヘックの 3 氏がノーベル化学賞を受賞しトラルがうたわれる社会情勢において水素利用への期待は大たように，有機合成や水素化などの化学工業プロセスに，錯体や塩，担持微粒子などの形で用いられる．

きく，パラジウムの研究もその一端を担うものと考えられる．
ところで，比較的安価な貴金属として利用されてきたパラジウムだが，ここ数年，価格が急騰しており，現在では白金

もう一つ重要な触媒用途が自動車排ガス処理で，パラジウ

や金よりも高い価格となってしまった．主な理由は，ガソリ

ム需要の実に 80 以上を占めている(4) ．ガソリンエンジン

ン自動車用排ガス触媒の需要増加に対し，ニッケルや白金の用 の 3 元 触 媒 は， 白 金 ，ロ ジ ウ ム， パ ラジ ウ ム の微 粒 子

副生物として産出されるため増産が難しいという需給ギャッを，アルミナ等をコートしたハニカム状のセラミックまたはプであるという(4)．自動車の電動化が進むとガソリンエンジ

金属の支持体に分散担持したものであり，排ガス中の炭化水ンの生産が頭打ちになるときが来るかもしれない．そのとき

素と一酸化炭素を酸化し，窒素酸化物を還元する．この中でパラジウムの需要と価格はどうなるであろうか．

パラジウムは主に酸化触媒として作用し，現在の 3 元触媒
では欠かせない成分となっている．高温など過酷な環境にさ文らされるため，高分散した金属粒子のシンタリング(焼結)など耐久性や寿命が大きな課題であるが，例えばダイハツ工業
株 は，ランタン，鉄のペロブスカイト型複合酸化物結晶にパ

ラジウムを置換し，還元雰囲気ではナノサイズ粒子として結晶外に析出し，酸化雰囲気ではペロブスカイトに固溶する自己再生メカニズムを利用して粒子の肥大化を防ぎ，長寿命化とパラジウム使用量の削減を図っている(5)．
パラジウムは水素吸蔵能を有する金属としても知られ，この性質を活用した例が水素分離膜である．金属格子中を拡散

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan献( 1 ) 金属データブック改訂 4 版，日本金属学会丸善，(2004).
( 2 ) R. L. Rundnick and S. Gao: ``The Crust'', Elsevier Ltd.,(2004), 1
64.
( 3 ) 日本工業規格JIST6106，“歯科鋳造用金銀パラジウム合金”．
( 4 ) 野尻大介ペトロテック，43 (2020), 833.
( 5 ) H. Tanaka, et al.: Top. Catal., 16/17(2001), 6370.
( 6 ) 佐藤剛一まてりあ，50(2011), 1118.
( 7 ) K. Namba, et al.: Proc. Natl. Acad. Sci., 115(2018), 7896
7900.
( 8 ) N. Mimura, et al.: Catal. Lett., 144(2014), 21672175.

次回

金属素描 No. 23

ニッケル



表彰 (日本金属学会)～2022 年 3 月 15 日(火)，下記の方々が本会の賞を受賞されました．おめでとうございます．今回は賞状の発送をもって，贈呈式に代えさせていただきました．～

第 67 回

日本金属学会賞受賞者

北海道大学 名誉教授・JST シニアフェロー(2022 年 3 月 15 日)

毛

利

哲

夫 君

毛利哲夫君は，金属材料の相平衡・相変態の理論研究の分野において，電子，原子，そして組織レベルのそれぞれの階層におけるアプローチを融合した独創的研究を行い，新規な相平衡の発見や相安定性の起源解明，さらに相変態経路安定性や原子レベルからの内部組織変化の理解など，マルチスケールの視点に基づく相平衡・相変態の学理の発展に大きく貢献
し，材料数理学なる分野を構築しつつある．成果は以下の 4 項目に分類し得る．
( 1)

第一原理に基づく合金相平衡の解明

統計力学の手法であるクラスター変分法(Cluster Variation Method, CVM)に基づく広範
囲の原子間相関を導入した高精度エントロピー形式と，密度汎関数法の電子論計算から求めた原子間相互作用力によるエネルギー形式を組み合わせ，原子番号の情報のみから合金相平衡を計算する手段を発展させた．これを AuCu, CuAg などの貴金属系の二元系合金や族半導体の状態図計算に応用し，有限温度における規則相や固溶体相の安定性の起源を，原子間相関と原子間相互作用力，さらには電子状態密度にまで遡って明らかにした．特に， FeNi 実験状態図で未解明の L10 相の安定化の発見は，第一原理計算の威力を発揮した成果と評価される．
(2)

規則合金の安定性と規則化 kinetics の理論研究

CVM を時間軸に拡張した経路確率法を世界で初めて fcc 系合金に適用し，長距離規則度のみならず短距離秩序の緩和挙動も含めた，L10 相や L12 相の規則化の変態経路の詳細を解明した．これに加え，CahnHilliard のスピノーダル分解理論を，規則合金系を対象にしたスピノーダルオーダリング理論へと拡張し，第一原理から
Cu および Fe 系規則相のスピノーダルオーダリング温度を算出したことは極めて先駆的な研究である．

(3)連続変位型空間格子に基づく相平衡の理論計算

CVM を初めとする従来の相平衡理論が rigid な空間格子を前提とするのに対し，同君は連続変位 CVM を用いることで局所緩和による規則不規則変態温度の低下を示し，従来の理論計算の問題点を明らかにした．この連続変位 CVM の考え方を変位型相変態や有限温度磁性の解析に拡張し，ZrO2 の立方晶正方晶変態や Ni のキ
ュリー温度の第一原理計算へも適用した．又，経路確率法の経路の自由度を配列の自由度に置き換えるというユ
ニークな手法を展開し，空孔型機構による規則化の第一原理 kinetics 計算の端緒を開いた．
(4 )

材料組織の第一原理計算法の開発

離散格子モデルの CVM と連続体モデルのフェーズフィールド法の混成アプローチを考案し，原子間相互作用
力の情報のみからの組織変化計算手法を開発して電子論計算と組み合わせ，FePd 合金や FePt 合金における逆位相規則ドメイン構造の第一原理計算に成功した．これは規則化に伴う長距離・短距離規則の不均一分布の時間発展，さらには逆位相境界エネルギーやその異方性が原子レベルの情報から詳細に記述できる画期的な手法であり，第一原理からの組織予測のためのマルチスケールモデリングの先駆的研究である．
これらの業績により，相変態分野のオリンピックともいうべき国際会議 PTM 等，数多くの国際会議の基調講演に招待されてきた．さらに，APDIC(状態図国際委員会)Chairman や日本学術振興会・第 172 委員会委員長などを歴任し，国内外における本分野の発展にも貢献してきた．本会においても 3 期の理事在任，分科会委員長
としての調査・研究事業を推進，また講演大会の運営にもあたった．加えてスーパーコンピュータ「京」やポス
ト「京」プロジェクトにおいては材料科学分野の代表として，我が国の計算材料科学研究の地歩を固めるとともに，本分野の人材育成にも多大な貢献があった．現在は JSTSIP(戦略的イノベーション創造プログラム)「統合型材料開発システムによるマテリアル革命」サブプログラムディレクターとして，日本の素材産業のさらなる国際競争力の強化に貢献している．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

第 63 回

日本金属学会技術賞受賞者(4 名)(2022 年 3 月 15 日)(50 音順)［分光分析による鉄鋼の耐環境性向上に関する研究開発］
株 先端技術研究所 主幹研究員
日本製鉄

土

井

教

史 君

受賞者は，構造用鋼の健全性，信頼性向上のための腐食や酸化機構解明や，性能向上のための評価，分析技術の開発に取り組んできた．開発材の腐食生成物や酸化層/母材界面に対して動的，非破壊的な観察技術を駆使し，低合金鋼さびの鋼材保護性や，ガス改質プ
ラント材の信頼性に対し，その材料の機能や特性発現メカニズムを明らかとするとともに，成分最適化に資する成果を挙げた．これら研究成果は，材料の耐環境性能向上に貢献するものである．
［高強度鋼とその製造プロセスメタラジーに関する研究開発］
株 技術開発本部 主幹研究員
日本製鉄

西

畑

敏

伸 君

受賞者は，一貫して高強度鋼とその製造プロセスメタラジーに関する研究開発に従事
し，特に，ホットスタンプ( HS)用 1.5 GPa 級鋼板の国内実用化に貢献，さらに世界初となる HS 用 1.8 GPa 級鋼板の開発実用化に成功した．加えて，Ms 点以下で生じるオート
テンパー現象，オーステナイト(g)中の炭素拡散現象，g 化を伴うセメンタイト溶解反応に対する理解を深化させた．これらの業績は，工学，工業的価値が極めて高く，鉄鋼組織制
御に対する有益な学問的指針を与えるものである．
［高機能銅合金に関する研究開発と実用化］
株 中央研究所 上席研究員
三菱マテリアル

牧

一

誠 君

受賞者は，高機能銅合金の開発と実用化，高性能化，金属成分と微細組織が特性に及ぼす影響の研究開発を通して，非鉄金属材料分野の発展に大きく貢献してきた．特に， Mg
を溶質元素とした固溶強化によって固溶強化型銅合金の大幅な高強度化，高導電率化，耐熱性向上を実現できることを明らかにし，高強度 CuMg 過飽和固溶合金，ならびに高導電性 CuMg 希薄固溶合金を開発，実用化しており，電子・電気機器の発展に大きく貢献した．これら一連の業績は工業的見地のみならず学術的にも優れたものである．
［ステンレス鋼および自動車用高強度鋼板の高性能化］
株 薄板セクター部 主任部員
JFE スチール

横

田

毅 君

受賞者は，鉄鋼メーカーの研究者としてステンレス鋼および自動車用薄鋼板の研究開発に従事し，集合組織制御を活用したフェライト系ステンレス鋼の高加工性化，銀添加によるステンレス鋼への抗菌性の付与など高機能なステンレス鋼の開発・実用化を達成した．
また，9801470 MPa 級の自動車用高強度冷延鋼板の開発・実用化に携わり，自動車用部品の軽量化を通して CO2 削減に貢献してきた．

第 28 回

日本金属学会増本量賞受賞者(1 名)(2022 年 3 月 15 日)［医療用金属材料を含む構造・機能性金属材料の力学特性と加工プロセスに関する研究］
東北大学金属材料研究所 教授 千 葉 晶 彦 君
受賞者は，NiAl 系金属間化合物，Ti 合金などの力学的特性に関する研究，高強度・高弾性 CoNi 基合金や医療用 CoCrMo 合金の高温加工プロセスに関する研究，電子ビー
ム方式を中心とする金属積層造形に関する研究において業績を挙げている．とりわけ，
CoNiCrMoFe 基合金では機械式腕時計用動力ゼンマイとして実用化された．また，医療 用 Co Cr Mo 系 合 金 は 人 工 股 関 節 用 ス テ ム と し て 事 業 化 を 達 成 し た ( 商 標 名 
COBARION 合金)．歯科鋳造用 Co 33Cr 5Mo 合金( COBARION EX )を開発し，国内の大手歯科材料メーカーにより販売されている．



表

彰

第 61 回

日本金属学会谷川・ハリス賞受賞者(2 名)(2022 年 3 月 15 日)(50 音順)［医療用金属材料を含む構造用金属材料の力学特性と加工プロセスに関する研究］
東北大学金属材料研究所 教授 千 葉 晶

彦 君

受賞者は，高温構造用金属間化合物，CoNi 基超合金，生体用 CoCrMo 合金，およびTi 合金などの力学的特性・高温強度，高温加工プロセスに関する研究を行ってきた．特に，熱間鍛造技術に基づくインテリジェント鍛造技術の開発，国内では先駆となる電子ビーム積層造形(EBAM)技術に関する研究に注力し，世界最高性能の EBAM 装置開発を推進し， EBAM による造形技術とその最適化手法のための基礎学理の確立を目指し研究開発に取り組み，構造用金属材料研究の発展に大きく貢献した．
［構造用金属材料の加工熱処理によるナノ・ミクロ組織制御とその力学特性に関する研究］
京都大学大学院工学研究科 教授 辻伸 泰 君
受賞者は，構造用金属材料の加工・熱処理によるナノ・ミクロ組織制御と，その力学特性の発現機構に関する基礎的研究を継続して行い，「金属材料の動的再結晶・動的相変態」，「バルク金属材料の結晶粒超微細化法」，「バルクナノメタルの力学特性の解明と高強度・高延性化」などで優れた研究成果を挙げている．特にバルクナノメタルに関しては世界をリードする研究者として数多くの論文を発表するとともに，研究人材育成，大型研究
プロジェクトの実行，学会活動などを通じて分野の活性化にも寄与している．

◇日本金属学会春賞の概要◇
学会賞
The Japan Institute of Metals and Materials Gold Medal Award

金属及びその関連材料の学術および科学技術の振興に顕著な貢献をした国際的学者に対する授賞．

技術賞
The Japan Institute of Metals and Materials Industrial Achievement Award

金属及びその関連材料に関する工業技術の進歩発展に貢献した者に対する授賞．

金属組織写真賞
The Japan Institute of Metals and Materials Metallography Award (Best Prize, Excellent Prize, Fine Work Prize)

金属および周辺材料に関する学術上または技術上有益と認められる組織写真に対する授賞(最優秀賞，優秀賞，奨励賞)．
1. 光学顕微鏡部門
2. 走査電子顕微鏡部門(分析，EBSD 等を含む)
3. 透過電子顕微鏡部門(STEM，分析等を含む)
4. 顕微鏡関連部門(FIM, APFIM, AFM, X 線 CT 等)部門

研究技能功労賞
The Japan Institute of Metals and Materials Technical Skill Award

多年にわたり卓越した技術により金属の試験及び研究上欠くべからざる装置の製作，資料調
整，測定及び分析などを通じて他の方々の研究成果に大いに貢献した，いわゆる「かげの功労者」に対する授賞．
対象授賞時に満 50 歳以上で通算 30 年以上実務に従事したもの．

功績賞
The Japan Institute of Metals and Materials Meritorious Award

金属学及びその関連材料分野の学術又は工業技術の進歩発達に寄与する有益な論文を発表した
もの又は有益な特許を取得したもので，将来を約束されるような新進気鋭の研究者，技術者に対する授賞．
対象技術部門を除いて 5 月末時点で 45 歳以下の研究者
部門学術部門，技術部門

谷川・ハリス賞
The Japan Institute of Metals and Materials TanikawaHarris Award

構造材料分野又は高温プロセスに関連する金属及び関連材料分野の学術又は工業技術の発展に貢献することが大であると認められたものに対する授賞．

増本量賞
The Japan Institute of Metals and Materials Masumoto Hakaru Award

機能材料分野で卓越した新素材の創出又は発明により貴重な研究業績を上げて，同分野の学理
又は技術の進歩発展に貢献することが大であると認めれらたものに授賞する．

日本金属学会・日本鉄鋼協会 奨学賞
The Japan Institute of Metals and Materials & The Iron and Steel Institute of Japan
Young Student Award

材料分野の発展への貢献が期待できる学生(大学は学士課程 4 年に在学する学生，高等専門学
校は専攻科 2 年に在学する学生)の奨励を目的に日本金属学会・日本鉄鋼協会が奨学賞を設け，授賞．

優秀ポスター賞
The Japan Institute of Metals and Materials The Best Poster Award

ポスターセッション発表者を対象に，優秀なポスターおよび発表者に対して授賞する．

高校・高専学生ポスター賞
The Japan Institute of Metals and Materials The Best High School Poster Award

高校生・高専学生ポスターセッション発表者を対象に優秀なポスターおよび発表者に対して授賞する．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

第 80 回

日本金属学会功績賞受賞者(5 名)(2022 年 3 月 15 日)(部門別 50 音順)［学術部門］［Mg 基合金の変形・破壊メカニズムとその高機能化に関する研究］
東北大学大学院工学研究科 准教授 安

藤

大

輔 君

受賞者は，Mg 合金をはじめとする軽金属材料に対して，結晶構造変態を利用した機能性付与を主眼とする研究に従事してきた．特に，hcp 構造を有する既存 Mg 合金を超越するため bcc 型の MgSc 合金に着目し，相変態制御を駆使した時効硬化現象や，マルテン
サイト変態による形状記憶特性を世界に先駆けて見出し，既存の Mg 合金にはない機能性という新しい性能を付与する事に成功し，軽量・高比強度以外の用途開拓に繋がる成果を挙げ，今後の更なる発展が期待される．
［マルチスケール組織解析による金属材料の高特性化に関する研究］
物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究拠点 主幹研究員 佐々木泰

祐 君

受賞者は， 3DAP ，収差補正 STEM, FIB / SEM を併用したマルチスケール解析を種々の金属材料に適応して微細構造と特性の関係を解明し，高特性材料の開発まで行ってきた．これまでに 6000 系アルミニウム合金並みの強度成形性バランスを有する熱処理型展伸 Mg 合金の開発や，ネオジム磁石の保磁力メカニズム解明などの研究で，インパクトのある業績を挙げてきた．今後も，マルチスケール組織解析を軸足において種々の金属材料の高特性化に向けた研究の展開が期待される．
［電流スピン流熱流の高効率変換に資する材料創製に関する研究］
東北大学金属材料研究所 准教授 関剛

斎 君

受賞者は，スピントロニクスデバイスの高性能化と多機能化を目指し，電流スピン流
熱流の相互変換のための材料創製に取り組んできた．主な業績として，強磁性規則合金における電流スピン流変換の観測および電流熱流変換の可視化，スピン流の高効率な創出を可能とする非平衡合金の発見，金属人工格子を用いた電流熱流の変換効率の増大などがある．これらはスピントロニクス材料開発の更なる発展に大きく貢献するものであり，今後の幅広い研究展開が期待される．
［金属の微細組織と腐食挙動の関係解明による表面機能化・高耐食化に関する研究］
物質・材料研究機構構造材料研究拠点 主席研究員 堤祐 介 君
受賞者は，電気化学，腐食工学，および生体材料学分野に関連した研究に取り組んできた．金属表面での電気化学反応を利用したインプラント材料表面へのさまざまな生体機能の付与を実現する表面処理を開発した．また，レーザを用いた先端プロセスや電気化学的
表面処理との融合により，金属材料の耐食性を飛躍的に向上させる技術開発にも取り組
み，着実に成果を挙げている．これらの研究業績は構造材料や生体材料の発展に大きく貢献するものであり，今後の幅広い研究展開が期待される．
［金属のナノポーラス化技術開発とその応用に関する研究］
東北大学金属材料研究所 准教授

和

田

武 君

受賞者は，その素材の性質上ポーラス化が難しいとされてきた金属材料をナノポーラス
化する研究に取り組んでいる．主な成果として，金属溶湯中での合金固体からの成分溶出現象を利用した金属溶湯脱成分技術を確立し，従来は作製不可能であった数々のナノポー
ラス金属を創出した一連の研究が挙げられる．それらを蓄電デバイスに応用してその性能を大きく向上させた．更に金属溶湯脱成分技術を利用したナノ複合材料創製や表面改質技
術開発にも研究を展開しており，今後の更なる発展が期待される．



表

彰

第 53 回

日本金属学会研究技能功労賞受賞者(14 名)(2022 年 3 月 15 日)(50 音順)独 造幣局研究所研究開発課


天

野

和

久 君

受賞者は，入局以来 37 年間，貨幣製造工程の一つである検査および成形作業に従事
後，研究開発部門に在籍し，貨幣等への微細加工に関する研究開発などを行い，例として，レーザー加工機や電子線描画装置による貨幣用金型への微細加工技術の開発，実用化に至るまで長きにわたって貢献を続けてきた．これらの微細加工技術は，記念貨幣のデザ
イン性の向上や貨幣に対する国民の信頼維持には欠かせない偽造防止技術の高度化に寄与
し，貨幣製造に関する研究開発および社会貢献への功績は顕著である．
東北大学金属材料研究所

板

垣

俊

子 君

受賞者は，長年にわたり多くの無機材料の元素分析だけではなく標準化関連の分析等も行い，広く元素定量分析業務に従事してきた．特に，ICP 発光分光法，原子吸光法，吸光光度法による元素分析技術，それらに必要な化学的試料前処理に関する幅広い技術や専門知識を基に，鉄鋼，非鉄合金，セラミックス等の多岐にわたる元素分析技術の基盤を構築
した．分析では材料中の構成元素から微量元素まで対象にし，的確で最適な手法により高度で正確な分析業務行い，関連研究分野の発展に大きく貢献した．
株 尼崎事業所解析技術部
日鉄テクノロジー

小笠原

重

明 君

受賞者は，奉職以来，金属材料の成分分析に携わり，材料の研究開発や材料評価技術の発展に大きく貢献してきた．中でも金属材料中の微量不純物元素の定量分析に用いるグロー放電質量分析(以下 GDMS)においては，通常では分析困難な形状の試料の分析手法や定量方法の考案および技術確立を行い，GDMS 分析分野の進歩ならびに金属材料分野の産業発展に貢献した．現在も新たな分析手法確立に向けて検討しつつ，新たな技術者育成に向けた指導も積極的に行っている．
株 九州事業所研究試験部
日鉄テクノロジー

香

月

恵

介 君

受賞者は，約 30 年間にわたって，精錬試験，真空溶解試験，熱間圧延試験，冷間圧延試験，熱処理試験，ステンレス鋼評価試験および軌条評価試験に携わり，上工程から下工程まで鉄鋼製造技術・製品開発の支援業務に従事してきた．その幅広い知識と深い見識に基づいた安定かつ高精度なデータは，実用化された多くの技術の礎となった．さらに，若手の技能系社員や技術者の育成にも力を注ぎ，研究環境整備や体制構築，安全管理に大きな貢献を果たしており，その多岐にわたる研究開発への功績は顕著である．
株 日本製鋼所新事業推進本部金属材料事業推進室


河

野

博 君

受賞者は， 1981 年に日本製鋼所に入社して以来，大学卒研究員を補助する実験員・研究技術員として，鉄鋼材料，セラミックス材料，水素貯蔵合金など様々な材料開発およびその応用システムの開発に従事した．特に，水素貯蔵合金を用いたアクチュエータの心臓部および駆動部の開発・改良に貢献し，応答性が高く信頼性に優れた新規構造を考案するなど顕著な成果を挙げた．また，マイクロ水素貯蔵合金タンク，大型容器への合金充填方法の最適化の応用システム開発にも携わるなど，水素貯蔵技術の進展への功績は顕著である．
株 材料試験技術部
愛知製鋼

木

下

隆

行 君

受賞者は，入社以来 33 年間にわたり機械試験や試作溶解部門で研究開発の支援業務に従事してきた．特に「エンジン部品の疲労試験方法開発」，「実働応力測定機構を付与した
高速回転曲げ疲労試験機開発」，「同一溶解複数異鋼種製造時の成分コントロール方法開発」の業績は自動車用鋼開発のスピード向上に大きく貢献した．また，高度な試験精度を維持するための試験機保全や日常管理手法の伝承にも取り組んでおり，その多岐にわたる研究
開発への貢献と功績は顕著である．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan東京大学工学系研究科

木

村

久

雄 君

受賞者は，奉職以来， 35 年以上にわたり，在職した研究室および所属組織での技術指導，支援を通じて，大学における研究教育活動に貢献してきた．具体的な研究技術支援では，高温融体材料研究，磁性材料研究等に従事し，研究成果は日英学術論文誌に 10 編，
国際会議発表 15 件，国内学会発表 20 件で報告している．また，学生への実験の技術指導，支援を行い，特に化学分析技術においては，機器分析以外にも容量法，重量法などの基本となる分析法について指導教育するなど，研究教育への貢献は顕著である．
兵庫県立大学姫路工学キャンパス経営部

城

井

一

正 君

受賞者は，旋盤，フライス盤，研削盤，鋳造装置，溶接装置等の機器に精通し，学生の機械工作実習の指導と研究および実験機器の製作を一貫して担当してきた．機械工作実習に関しては，溶接，鋳造，仕上げ研磨の三つの分野のリーダーとして活躍し，安全第一で学生に決して怪我をさせないことを第一に指導を行ってきた．学生の教育，研究者の機器作製支援で多くの実績を上げ，教育・研究に果たした役割は，非常に大きく，その功績は顕著である．
株 スチール研究所研究企画部
JFE スチール

平

良

洋

一 君

受賞者は，入社以来 30 年以上にわたって製鋼分野の精錬および鋳造プロセスの技術開発のため，ラボ実験，品質評価，各種実験・評価装置の製作および工場実験支援に従事
し，広く製鋼プロセス技術の開発に貢献した．特に精錬プロセスの研究開発で中心的役割を果たし多大な業績を残している．その後，長年培った経験知識をもとに，研究所の安全や資産・設備管理，研究所若手への技術・自主改善活動等への支援を担当し，研究活動のレベルアップに大きく貢献し，研究開発における功績は顕著である．
株 技術開発本部尼崎研究支援室
日本製鉄

永

正

市 君

受賞者は，入社以来，鉄鋼材料，磁性材料，半導体材料等の材料開発に従事してきた．
特に，粉体物性が深く関与する結晶材料開発において熱電素子用 Si クラスレート材料の開発，深紫外レーザー用基板として注目されている AlN 単結晶基板の育成，溶液からのSiC 単結晶育成技術の開発に取り組み成果を挙げてきた．その結晶育成技術は，水素社会化に資する高機能性結晶材料の合成に貢献するものであり，社外からの評価も高い．職場の人材育成にも大きく貢献しており，その功績は顕著である．
株 東日本事業所研究試験部
日鉄テクノロジー

早

坂

英

之 君

受賞者は，入社以来 31 年間にわたり，薄鋼板材料の各種試験設備導入と評価試験法確立の研究開発支援業務に従事してきた．自動車の車体軽量化ニーズに呼応した 980 MPa
を超える超ハイテン材を対象とした各種特性評価技術の考案と適用に優れた能力を発揮
し，自動車用薄鋼板の研究開発に大きく貢献した．さらに，若手作業者の安全性・作業性を考慮した試験・実験方法を考案した．これらは，薄鋼板新商品開発の陰の功労者として高く評価される功績である．
株 スチール研究所研究企画部
JFE スチール

村

元

保

彦 君

受賞者は，入社以来 39 年にわたり，各種鋼板に関し圧延加工，材料評価，溶接性評価まで幅広く対応・遂行し，低温特性に優れた厚鋼板，大型海洋構造物に使用される極厚鋼
板，方向性電磁鋼板などの新材料・商品開発に貢献してきた． FCAW や SAW 等の各種溶接装置の導入・運用に加え，各溶接工場での溶接トライを成功させた実用化への貢献は特筆できる．また，現場力を維持・向上させるため後進に向けての技能伝承に精力的に尽力した．以上のように，研究技能の上に果たした役割は多大であり，その功績は顕著であ
る．



表

彰

東北大学工学部

山

崎

二

男 君

株 ，
財 半導体研究振興会半導体研究所および東北大学に受賞者は，36 年間，沖電気工業
おいて半導体プロセス開発と材料評価および人材育成・安全管理の面で研究開発支援を行ってきた．具体的には半導体メモリーの高集積化，半導体の品質管理に必須の各種分析装
置と解析技術の創意工夫などで，研究者の開発支援に大きな貢献をしてきた．また若手技術者育成や，半導体関連施設の維持にも尽力するなど，企業・研究所・大学における材料研究活動を支え，材料科学発展に貢献した功績は顕著である．

長岡技術科学大学技術支援センター

吉

井

一

夫 君

受賞者は，奉職以来 32 年間，機械工作実習等の教育，工作機械利用者への安全教育・技術指導，研究に必要な治具や装置の製作など，教育研究の支援を行ってきた．特に，材料試験に用いる試験片の加工においては，材料や工作機械の特性を考慮したうえで，適正な工具や切削油，および加工パラメータを選定することで，試験片表面の組織変化を極力抑制しつつ高い寸法精度の加工を行い，信頼性の高いデータを得ることに大きく貢献してきた．以上のように，これら教育研究への功績は顕著である．

第 72 回

日本金属学会金属組織写真賞

受賞者(2022 年 3 月 15 日)

最優秀賞 1 件(5 名)【第 3 部門】透過電子顕微鏡部門「(Li, La)TiO3 対応傾角粒界における局所イオン伝導測定および原子構造解析」

東京大学工学系研究科

東京大学工学系研究科

北海道大学電子科学研究所

特任研究員

特任准教授

教授

佐々野

駿 君

石川

亮 君

太田裕道 君東京大学工学系研究科

東京大学工学系研究科

教授

教授

柴田直哉 君幾原雄一 君ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

優秀賞 2 件(10 名)【第 1 部門】光学顕微鏡部門「ポリアニリンによる Ni の粒界を優先拡散する水素の可視化」

東北大学金属材料研究所

柿沼

洋 君

東北大学金属材料研究所

東北大学金属材料研究所

助教

助教

味戸沙耶 君北條智彦 君

東北大学金属材料研究所

東北大学金属材料研究所

准教授

教授

小山元道 君

秋山英二 君【第 3 部門】透過電子顕微鏡部門「Pt3Co 合金触媒粒子表面 Pt skin 層の精密原子間距離計測」

ファインセラミックスセンター
ナノ構造研究所

ファインセラミックスセンター
ナノ構造研究所

ファインセラミックスセンター
ナノ構造研究所
上級研究員

大森雄貴 君



黄

馨慧 君

仲山

ファインセラミックスセンター
ナノ構造研究所

ファインセラミックスセンター
ナノ構造研究所

上級研究員

主席研究員

小林俊介 君

桑原彰秀 君啓 君

表彰日本金属学会名誉員推戴者(2 名)(2022 年 3 月 15 日)(50 音順)京都大学 特任教授・京都大学 名誉教授・大阪大学 名誉教授

白

井

泰

治 君

白井泰治君は， 1979 年京都大学大学院工学研究科博士課程を単位修得退学後，京都大学工学部助手に採用され，京都大学助教授を経て 1996 年に大阪大学教授，2008 年に京都大学教授に就任した． 2016 年京都大学を定年退職し，同年京都大学特任教授となり現在に至っている．この間，材料物性学に関して多くの業績を挙げ，同時に学生の教育と研究者の育成に尽力してきた．
主な研究業績は，材料中の格子欠陥に関する研究，新たな原子空孔形成機構の発見，新しい陽電子消滅測定装置の発明などである．
同君は，高温その場で陽電子寿命を計測する新たな手法を開発し，世界で初めて純鉄中の高温熱平衡原子空孔の融点直下までの測定に成功するなど，多くの純金属・合金・金属
間化合物・半導体・金属酸化物中の原子空孔とその集合体の挙動を，広範かつ系統的に明らかにした．
代表的な水素吸蔵合金である LaNi5 において，常温で水素を吸蔵させるだけで極めて高濃度の原子空孔が形成されることを発見した．また，金属合金の規則・不規則変態，時効
析出，内部酸化でも未知の原子空孔形成現象を発見し，これらすべてを包括的に説明する
新たな原子空孔形成機構として「相変態誘起空孔」を提唱している．
同君は，日本で初めて b＋g 同時計測陽電子寿命測定装置を開発し，各種材料の陽電子
寿命高温その場測定を可能にする一方，固体素子(アバランシェフォトダイオード)による陽電子の検出に世界で初めて成功し，陽電子寿命計測装置の大幅な小型化・軽量化にも成功した．
一方，日本陽電子科学会会長，日本物理学会領域代表などを務め，また日本金属学会会長， Materials Transactions 誌編集委員長，日本金属学会誌編集委員長として，本会の発展のために尽力した．
筑波大学 名誉教授

宮

崎

修

一 君

宮崎修一君は， 1979 年に大阪大学大学院博士課程修了後，同年筑波大学講師に採用され，1998 年教授に就任し，2015 年名誉教授となり引続き特命教授を 5 年間務めた．
主な研究業績は，マルテンサイト変態に伴う結晶学的な側面と形状記憶効果および超弾性に関する力学挙動と材料組織学的な側面について，数多く先駆的成果を挙げたことである．
TiNi 合金の特性が，合金組成の他に内部組織に極めて敏感である事を明らかにし，形状記憶特性を飛躍的に改善するための組織制御の方法を確立すると共に超弾性を実現した．現在世界中で供給されている Ti
Ni 系形状記憶合金の加工熱処理法の基本技術である．
歪み焼鈍法による TiNi 合金単結晶作製に成功し，マルテンサイト相の結晶構造を決定すると共に，変態に伴う結晶学的知見(晶癖面，結晶方位関係，変態歪みの方位依存性等)を実験的に明らかにし，形状記憶効果の機構を解明した．さらに菱面体相(R 相)変態についても，同様に基本特性を解明し，TiNi 合金の基礎を先駆的に確立した．
TiNi 合金スパッタ薄膜に微細な内部組織を作る熱処理方法を発見し，駆動力を実用レベルに到達させた．さらに，TiNiPd 合金薄膜ダイアフラム型マイクロアクチュエータ
で， 100 Hz の応答性を実現し，強力大変位マイクロアクチュエータ材料の開発に成功した．
貴金属を含まない TiTa(Sn, Al)系合金や TiNiZrNb 合金で加工性の良好な合金開発が可能であることを実証し，新たな高温形状記憶合金の可能性を見出した．
Ni フリーの Ti 基超弾性合金の開発が望まれ，TiNb 系，TiMo 系，TiZr 系を基本とする，三元系，四元系，五元系など多くの Ti 基合金を開発した．また，酸素を含む Ti 基
合金のゴムメタル特性には，ナノドメインの変態が関わることを見出し，変形機構を解明した．
これらの研究業績に対して，山崎貞一賞( 2002 )，文部科学大臣賞( 2004 )，つくば賞( 2014)，本多記念賞(2015)などを授与され，本会においては学会賞(2014)，村上記念賞(2012)，功労賞(2010)，増本量賞(2010)，谷川・ハリス賞(2009)，功績賞(1995)などを受賞するほか， 2012 年には本多記念講演を行い，また日本金属学会会長を務め，本会の発展に貢献した．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan




第5回

日本金属学会フェロー認定者(1 名)

物質・材料研究機構
特別研究員

広沢

第 38 回

哲 君

優秀ポスター賞受賞者(2022 年 3 月 23 日授賞)
17 名 (五十音，アルファベット順)

1 差方位角分布図による粒界三重線周6 ベイルアウトしたポリプの基盤密着りの結晶粒間における方位関係の解析に及ぼす表面形態の影響(P77)
関西大学 上坂菜々子君，中嶋志保(P17)
東京工業大学 綾

文哉君，東京工業大君，上田正人君，池田勝彦君株 ) 吉増郁人君，
学(現トヨタ車体

東京工業大学 宮澤直己君，尾中晋君

2 酸素原子が吸着した PdZn ( 111 )表面構造の第一原理計算(P71)
鹿児島大学 岩村和哉君，
株 RKKCS) 大谷友輔君，
鹿児島大学(現

中央大学 石井靖君，

鹿児島大学 野澤和生君

3 Cr 添加酸化チタンにおける面欠陥不7 Fe 置換および Cu 置換した MnCoGeにおける構造転移障壁の第一原理計算による評価(P46)
鹿児島大学 高岡大晴君，三井好古
君，小山佳一君，藤井伸平君
8 電子ビーム粉末床溶融結合法で作製した b 相含有 TiAl 合金の微細組織と疲

規則配列の形成(P1)

労特性の関係(P16)

名古屋大学 位田麻衣君，杉本峻也

大阪大学 田中幸樹君， 趙君，服部泰河君，田川美穂君，田弘行君，東京工業大学 竹山雅夫君，

名古屋大学，産業技術総合研究所 宇治原徹

大阪大学 中野貴由君

君， 名古屋大学， JST さきがけ 原田俊太
君

研君，安9 走査型青色レーザー電解顕微鏡を用いた Fe の組織と透過水素の表面分布の4 Cu / Fe 積層材の焼鈍による超微細粒

関連性(P88)

組織の形成(P64)

関西大学 野川心路君，春名匠君

金沢大学 加藤琉聖君， 古賀紀光君，
渡邊千尋君
10 エレクトロスピニング法を用いた Ti

上における真珠貝粉末含有ファイバーの5 分子動力学法による炭素硬質系皮膜作製と評価(P76)の形成過程における残留応力発生機構の愛媛大学 藤井解明(P23)

小林千悟君

基君， 岡野 聡君，

京都工芸繊維大学 亀谷憲嗣君，同志社大学 中村守正君，
岐阜大学 屋代如月君，
京都工芸繊維大学 高木知弘君



表

彰

11 AE 測定による bimodal 組織を有す

15 金属四ホウ化物 MnB4 の合成と熱電る Mg 合金の引張変形挙動の解明(P85)

材料としての可能性(P44)熊本大学 堀口皓匠君，山崎倫昭君，
名 古屋 工業 大学 萩原幸司君， 徳永透子

長 岡 技 術 科 学 大 学 TSOGTBAYARMISHEEL 君， 馬場将亮君，武田雅君，熊本大学 眞山

敏君

剛君，Charles University Daria Drozdenko 君 ，Kristian Mathis 君

16 Microstructure changes of SiC fiber

12 パ ル ス 強 磁 場 を 用 い た ( Ni Co )50 
Mn Sn 系合金のメタ磁性相転移の実験的調査(P55)
東北大学 宮川寅矢君， 東京大学 三宅厚志君，東北大学 許君，

東京大学 徳永将史君， 東北大学 大森俊

洋君，貝沼亮介君
13 Ni 基超合金の再凝固組織形成におよぼす溶解前組織の二次デンドライトアー
ム間隔と溶解過程の影響(P29)

due to impurities induced internal oxidation(P86)東北大学 袁欣偉君， 近藤創介君，

物質・材料研究機構 下田一哉君，東北大学 余浩君，奥野泰希君，笠田

竜太君
17 Ridge キンクにおける区分的に均一なキンク列による回位の緩和(P82)
東京工業大学 張雪禹君， 松村隆太

郎君，篠原百合君，稲邑朋也君九州大学 山本大貴君， 森下浩平君，
京都大学 安田秀幸君，
九州大学 宮原広郁君

14 Nucleation preference of coherent
and semicoherent nanoprecipitates inAlCu alloys based on atomisticallyinformed classical nucleation theory(P62)

大阪大学 LIAO Heting 君，
三菱電機 三好名古屋大学 君塚

宙君，肇君，

大阪大学 石井明男君，
大阪大学，京都大学 尾方成信君

第回高校生・高専学生ポスター賞受賞者(最優秀賞件，優秀賞件)(2022 年 3 月 23 日授賞)
最優秀賞

2 ．果実の劣化過程におけるビタミン C
1．アルミニウム合金表面への耐傷性表

量の簡易測定法の検討とその利用面層の形成による高耐食性化(HSP37)(HSP2)

旭川工業高等専門学校

青森県立弘前中央高等学校

福澤果純君，

小林七海君，小野菜々子君 ，柴田匠

千葉美君，佐藤望愛留君，誠君(指導教員)

柴田大毅君(指導教員)
3．水系溶媒でのケミカルライトの検討(HSP4)

優秀賞
1 ．アルギン酸酸化チタン系光触媒材

東京都立小石川中等教育学校

料の活性評価(HSP1)

一瀬陽日君，

青森県立弘前中央高等学校

加藤優太君(指導教員)

喜多島悠暉君，藤田 耀君，佐藤琉生
君，
柴田大毅君(指導教員)

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

4．Zn 金属葉～成膜のコントロールと構

12 ．落下リンゴのマテリアルリサイク

造解明～(HSP6)

ル～アップルペクチンのキレート作用の茨城県立水戸第二高等学校

評価～(HSP27)

臼井智加君，遠藤理紗君，

青森県立弘前中央高等学校

冨澤英士君(指導教員)

嘉手苅日向大君，竹内裕生君，
柴田大毅君(指導教員)

5．カプセル分散型自己修復性電着塗膜

13 ．ガルバニック腐食の腐食スピードの開発とその耐食性(HSP9)に影響を与える因子(HSP29)

旭川工業高等専門学校

兵庫県立加古川東高等学校

江口侑里君，

佐々木華凛君，示野嘉章君，三浦賢
亮君，

千葉

誠君(指導教員)

谷口正明君(指導教員)
6．金属の大気暴露環境における腐食速14 ． 劣 化 し な い 化 学 マ ジ ッ ク の 開 発

度とその外観変化(HSP10)(HSP31)

旭川工業高等専門学校

東京都立小石川中等教育学校

西田奎将君，

三田倫太朗君，千葉

加藤優太君(指導教員)

誠君(指導教員)

7 ．ダニエル電池の負極に Mg を用いる

15 ．マイクロ波加熱による酸化タングと(HSP13)

ステンの水素還元挙動(HSP32)

兵庫県立宝塚北高等学校

福岡県立明善高等学校

山本大樹君 ， 三 浦 幸 太 君 ， 曽 田 旺 宏

中島君，藤原悠太郎君，

新荘幹大君，王運天

九州大学 大野光一郎君(指導教員)

修君(指導教員)

克君，九州大学 飯田純直君，
子銘君，

8 ． GdBa2Cu3Oy 超伝導体の減圧による16 ．河川・湖沼中のリン酸濃度測定器

磁気浮上時間の変化(HSP14)の開発(HSP34)

福岡県立筑紫丘高等学校

鹿児島県立国分高等学校

熊井悠介君，九州大学 原口顕輔君，

染谷真心君，堀永晴南君，佐藤竜樹君，

清原悠生君，

河野裕一郎君(指導教員)

九州大学 寺西亮君(指導教員)

9．おがくず培地におけるヌメリツバタ

17 ．二酸化炭素測定器の開発～換気効

ケの子実体形成(HSP16)

果を簡単に測定～(HSP36)

宮崎県立宮崎北高等学校

鹿児島県立国分高等学校

石崎ひなた君，佐々木星空君，加藤実

日原梨華君，原田 結君，山下凜玖君，莉君，水元菜南君，

河野裕一郎君(指導教員)

菊池高弘君(指導教員)
10 ．タンタルコンデンサの熱分解によ18 ．接地面に水がある場合の時間経過

るタンタル焼結体の回収(HSP19)による摩擦係数の変化(HSP38)

東京都立科学技術高等学校

岡山県立津山高等学校

清水梨穏君，

瀬畑勇誠君 ， 近 藤 竜 輝 君 ， 中 島 天 悠

森田直之君(指導教員)

君，春名陽向君，
小田夏海君(指導教員)

11 ．炭酸カルシウム系廃棄物を用いた

19 ．銅を用いた赤色ガラスの作製～銅

金属イオンの吸着と回収(HSP26)

赤に適した還元雰囲気を作るには～

青森県立弘前中央高等学校(HSP41)

中居佑太君，

千葉県立佐倉高等学校

柴田大毅君(指導教員)

蜷川千里君，
古賀昭平君(指導教員)



表

彰

第回

日本金属学会・日本鉄鋼協会 奨学賞 受賞者 名 (2022年 3 月)

(50音順)

群馬大学理工学部

秋田大学理工学部

東北大学工学部

室蘭工業大学工学部

愛媛大学工学部

豊橋技術科学大学工学部

横浜国立大学理工学部

赤石瑞季 君五十嵐優樹 君石川

伊瀬公哉 君今田真未 君今堀弘佑 君今村光佑 君鈴鹿工業高等専門学校専攻科

近畿大学理工学部

東京理科大学先進工学部

鹿児島大学工学部

東北大学工学部

芝浦工業大学工学部

京都大学工学部

江口直暉 君大田尚輝 君岡田茉佑子 君鬼丸翔伍 君

皆瀬陽平 君勝木健太 君

加藤由大 君東海大学工学部

立 君

関西大学化学生命工学部 九州工業大学工学部

金田修一 君亀岡優翔 君黒木優成 君熊本大学工学部

富山大学都市デザイン学部

岩手大学理工学部

塩山貴大 君四宮悠成 君

菅原大 君

名古屋大学工学部

九州大学工学部

北海道大学工学部

兵庫県立大学工学部

小泉知也 君近藤謙太郎 君坂牧知紘 君塩木貴也 君大阪大学工学部

東京大学工学部

島根大学総合理工学部

金沢大学理工学域

瀬口侑右 君原

田中弘樹 君棚田大輔 君泉 君

仙台高等専門学校専攻科 東京工業大学物質理工学院

京都大学工学部

金沢工業大学工学部 名古屋工業大学工学部

東北大学工学部

長岡技術科学大学工学部

千葉ありさ 君若娜 君中川颯互 君

中林直哉 君根本菜摘 君橋本裕朔 君東京工業大学物質理工学院 千葉工業大学工学部

香川大学創造工学部

名古屋大学工学部

大阪大学工学部

九州大学工学部

大阪府立大学工学域

日野直人 君深津義士 君藤田達也 君藤原

本田このみ 君

原巧 君

唐久恒圭人 君早稲田大学基幹理工学部

茨城大学工学部

北海道大学工学部

東京大学工学部

馬渕勇司 君萬波

南山下諒将 君

馨 君

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan達哉 君

成川皓泰 君

陸 君




第72回
第 1 部門光学顕微鏡部門

日本金属学会金属組織写真賞

第 2 部門走査電子顕微鏡部門

第 3 部門透過電子顕微鏡部門

最優秀賞 (2022年 3 月15日)

第 4 部門顕微鏡関連部門〔第 3 部門〕(Li, La)TiO3 対応傾角粒界における局所イオン伝導測定および原子構造解析
東京大学

東京大学・ファインセラミックスセンター

佐々野

駿 君

石川

亮 君

北海道大学

太田裕道 君柴田直哉 君幾原雄一 君(Li, La)TiO3(LLTO)は結晶粒内において高いイオン伝導度を示すため，リチウムイオン電池における固体電解質の有力な候補物質である(1)．しかし，多結晶体特有の粒界における大きな抵抗が実用化に向けた障害となっている．本研究では， LLTO が示す粒界抵抗の起源を原子レベルで明らかにするため，粒界方位を高度に制御した 2 種類の LLTO 双結晶薄膜(∑5, ∑13)を作製し，粒界の伝導度計測および原子構造解析を行った(2)．
図は，LLTO ∑5 および∑13双結晶薄膜から取得した ESM イオン伝導度マップである．∑5 粒界における伝導度はバルクと同程度であるのに対し，∑13 粒界近傍では伝導度が著しく低下している様子が観察された．また，図に∑5 粒界から取得した ADF, ABF 
STEM 像および EELS 元素マッピングを示す．∑5 粒界は原子配列の乱れが小さな単一の構造ユニットで構成されており，バルクに近い原子構造・配位環境が保持されることで，バルクと同程度の伝導度を示すことが示唆された．これに対して∑13粒界では，図に示した ADF, ABFSTEM 像および EELS 元素マッピングの結果，構造ユニットごとに原子配列が大きく異なっており，一部の Ti に対して酸素配位数が減少していることが明らかとなった．このような原子レベルでの構造変化が，粒界抵抗を誘起していると考えられる．
文 献(1) Y. Inaguma, C. Liquan, M. Itoh, T. Nakamura, T. Uchida, H. Ikuta and M. Wakihara: Solid State Commun., 86(1993), 689.
(2) S. Sasano, R. Ishikawa, G. S áanchez-Santolino, H. Ohta, N. Shibata and Y. Ikuhara: Nano Lett., 21(2021), 6282.



表

彰

第72回

日本金属学会金属組織写真賞

優秀賞 (2022年 3 月15日)〔第 1 部門〕ポリアニリンによる Ni の粒界を優先拡散する水素の可視化
東北大学金属材料研究所

柿沼

洋 君

味戸沙耶 君北條智彦 君小山元道 君

秋山英二 君

金属材料の水素脆化機構解明には材料中の水素の分布を把握することが重要だが，広範囲の水素分布を高感度かつ高分解能で観察することは困難であった．そこで，我々は金属材料中の水素原子に感応して色調が変化するポリアニリン(1)を用いて，純 Ni(99.9)中の水素分布の可視化を試みた．厚さ 0.11 mm の純 Ni の片面にポリアニリン膜を成膜し，反対側から陰極チャージにより水素を導入した．図(a), (b)はそれぞれ水素チャージ試験開始前と試験開始から44時間経過後のポリアニリンの光学顕微鏡写真である．試験開始
前は全体が均一な紫色だが，水素チャージにより局所的に白く変色した．図 1( c)は，図 1(a), (b)と同一視野の電子線後方散乱回折(EBSD)測定結果である．図中の黒い線は∑3～19の対応粒界，赤い曲線はランダム粒界を示している．図 1(b), (c)から，ポリアニリ
ンの色調変化は主にランダム粒界で生じたことが分かる．ポリアニリンは金属材料中の水素原子と反応すると色が明るくなる．よって，図 1(b), (c)の結果は，純 Ni のランダム粒界では水素が優先拡散することを示唆している．
文 献(1) H. Kakinuma, S. Ajito, T. Hojo, M. Koyama and E. Akiyama: Adv. Mater. Interfaces, (2022) 2101984.

図1

ポリアニリンの光学顕微鏡写真(a) 試験前，(b) 試験開始から44時間後．(c) 試験後の EBSD 測定結果．

第72回

日本金属学会金属組織写真賞

優秀賞 (2022年 3 月15日)〔第 3 部門〕Pt3CO 合金触媒粒子表面 Pt skin 層の精密原子間距離計測
ファインセラミックスセンター

大森雄貴 君黄馨慧 君

小林俊介 君仲山

啓 君

桑原彰秀 君

燃料電池の電極に用いられる Pt 系粒子の触媒性能は表面の原子間距離変化の影響を受ける．このことから触媒粒子の性能評価において，粒子表面の構造情報を得ることは重要である．本研究では走査透過電子顕微鏡を用いた高精度画像取得・解析技術により，Pt3Co 合金触媒粒子表面の原子間距離が表面状態によって変化することを明らかにした．
図に Pt3Co 触媒粒子の観察結果を示す．図(a)に示す(111)表面において，明るいコントラストを示す 3 原子層程度の領域ではPt 被覆層を形成していることを EDS 分析により確認した．図 2(b)に示す原子間距離の計測結果から，欠陥形成に伴って低原子密度と推察される領域(図 2(a)矢印箇所)では合金粒子表面の原子間距離は収縮し，欠陥の少ない結晶面では膨張することが分かった．本
結果は，表面の欠陥形成によって原子間距離が変化し，触媒活性へ影響を与える可能性を示唆している．

図1

Pt3Co 合金触媒粒子の HAADF STEM 像．

図2

Pt3Co 合金触媒粒子(111)表面近傍の(a) HAADF STEM 像と(b) (111)表面に対して鉛直方向の原子間距離変化マップ．

この成果は，国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託業務(JPNP20003)及び JSPS 科研費(21K18196)の助成の結果得られたものである．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan




第72回

日本金属学会金属組織写真賞

奨励賞 (2022年 3 月15日)〔第 4 部門〕同一視野 3DAP/STEM 解析による p 型 GaN 中の転位ループへの Mg 偏析の観察
物質・材料研究機構

田中

埋橋

淳 君

Ashutosh Kumar 君

亮 君

高島信也 君江戸雅晴 君

物質・材料研究機構

大久保忠勝 君

宝野和博 君富士電機

次世代パワーデバイスとして有力視される窒化ガリウム(GaN)だが，Mg イオン注入による p 型 GaN 作製技術の確立がデバイス実現において必要不可欠な課題となっている．ここでは最初に，結晶格子歪みなどに敏感な低角環状暗視野(LAADF)走査型透過型電子顕微鏡(STEM )法を用いて次元アトムプローブ(3DAP)試料を観察し，そののち同一試料から 3DAP 分析を行うことで，転位ループや微小欠陥に Mg が偏析している様子を 3 次元かつ定量的に解明した(1)(図(a)(b)(c))．Mg 偏析は p 型特性を悪化させるため，
Mg 偏析を抑えるイオン注入条件最適化が p 型 GaN 作製技術確立への鍵となる．なお，ここに示した GaN への Mg 注入量は 1E19
cm－3(約 0.01 at)であり，微量添加元素の分布をサブ nm の空間分解能で 3 次元に可視化できる点は，3DAP ならではである．同一視野において 3DAP 法と STEM 法の特長をかけあわせることで，飛躍的に精緻なナノ組織解析が可能となる．
文 献(1) A. Kumar, J. Uzuhashi, T. Ohkubo, R. Tanaka, S. Takashima, M. Edo, and K. Hono: J. Appl. Phys., 126(2019), 235704.

図(a) 転位ループを含む Mg イオン注入 GaN の 3DAP 試料の LAADF
STEM 像．
(b) 3DAP 分析により得られた Mg 原子マップ(c) LAADF
STEM 像と Mg 原子マップの重ね合わせ．

第72回

金属組織写真賞応募作品

選評

本年度の応募件数は 1．光学顕微鏡部門 2 件， 2 ．走査電子顕微鏡部門 2 件， 3 ．透過電子顕微鏡部門 3 件， 4 ．

たってリアルタイムで可視化が可能であることから，昨

顕微鏡関連部門 2 件の計 9 件であった．

でも極めて重要な技法の確立であるとして高く評価された．

選考委員会での事前評価結果を理事会において報告し，金属組織写真賞規則に従って，最優秀賞 1 件，優秀賞 2
件，奨励賞 1 件の授賞を決定した．
Web 審査を踏襲し，選考委員 20名に順位点と評価点(5点満点)，および評価の高い作品については選定理由の記

今，注目を集める材料中の水素の影響を調査・検討する上優秀賞 2 件目「 Pt3Co 合金触媒粒子表面 Pt skin 層の精密原子間距離計測」(3．透過電子顕微鏡部門)は，高角
度 散 乱 暗 視 野 ( HAADF ) に よ る 走 査 透 過 電 子 顕 微 鏡 法( STEM )にて，ピコメートルスケールの計測精度を実現

載を依頼した．その結果，透過型電子顕微鏡部門から最優し，これまで実測不可能だった Pt3Co 合金触媒粒子の表面 Pt skin 層の原子間距離の変化を明らかにした．これに秀賞 1 件，光学顕微鏡部門と透過型電子顕微鏡部門から

よって，表面制御による合金系触媒の設計指針を明確にし優秀賞 2 件，顕微鏡関連部門から奨励賞 1 件が選ばれることとなった．

たことの意義は大きく，学術的成果についても高く評価された．
奨励賞「同一視野 3DAP / STEM 解析による p 型 GaN

最優秀賞「( Li, La ) TiO3 対応傾角粒界における局所イ
オン伝導測定および原子構造解析」( 3 ．透過電子顕微鏡中の転位ループへの Mg 偏析の観察」( 4 ．顕微鏡関連部
門)は，低角度散乱暗視野( LAADF )による走査透過電子部門)は，電気化学歪み顕微鏡法(ESM)，走査透過型電子顕微鏡法( STEM )の観察視野において，転位ループや微顕微鏡法(STEM)，電子エネルギー損失分光法(EELS)を小欠陥に Mg が偏析している様子を 3 次元アトムプロー
ブ(3DAP)で定量的に解明したことで，Mg イオン注入を組み合わせて対応粒界のイオン伝導度を可視化し，その原子構造を詳細に解析することで粒界におけるイオン伝導性の変化を原子レベルで明らかにしたものであり，卓越した伴う GaN パワーデバイス実現に向けて重要な技術的知見のみならず優れた学術的知見が得られたことが評価された．

最先端顕微鏡技術であると同時に学術的価値の高い作品として評価された．
優秀賞(部門別，受付番号順)

今回の選に惜しくも漏れた作品も，レベルの高い力作が

1 件目「ポリアニリンによる Ni の粒界を優先拡散する水素の可視化」(1．光学顕多かった．他の学会に類を見ない独自性と学術性を重んじ

微鏡部門)は，世界で初めて導電性高分子であるポリアニ

ます優れた組織写真が応募されることを期待したい．

リン膜を使った金属材料中の水素分布の可視化する技法をてきた金属組織写真賞の継続と発展のために，今後もます
金属組織写真賞委員会委員長

吉見享祐(東北大学)

示したものであり，従来の可視化技法に比べて広範囲にわ



表

彰

る．本稿では，材料数理学の強力な理論であるクラスター変

.

は じ

め

に

分法を取り上げ，離散格子から連続体に至る相安定性・相平
衡・相変態が如何に統一的に論じ得るかを示したい．

離散格子から連続媒体に至るまで，計算材料科学にはモン.

テカルロ法，分子動力学法，有限要素法などを始めとして数

クラスター変分法

多の手法がある．問題に応じて，「適材適所」これらの手法を使い分け，より精確に，より効率よく問題を解くことが計

クラスター変分法(Cluster Variation Method; CVM)(1)は算材料科学に期待されるところである．そして，多くの手法

故菊池良一先生(図)によって相互作用をする多粒子系の統に習熟しながら，スパコンから PC 迄の計算機を使い分け，

計力学的手法として開発された．これが材料科学の分野で注

可視化手法を援用し，通常の実験では届かないところを明ら目を集めたのは， 1973 年に van Baal(2) によって平衡状態図

かにする，あるいは，観える(視える)ようにするところに計の計算に応用されてからである．その後，故 de Fontaine

算材料科学の役割が望まれている．一方，計算物質科学を構(図)， Sanchez (図)，といった菊池先生の協同研究者の成する計算物理学や計算分子科学が，その背後に物性論や量精力的な努力と，多量の変数を扱うに十分な計算機の進展と子化学の長い歴史を有し，紙と鉛筆で問題を解く，どうして軌を一にして CVM は発展を遂げた．

も解けないところに数値計算を行うという伝統の上に成り立

極簡単に言えば，CVM はエントロピーの近似法といってってきたのに対し，材料科学においては元より理論材料科学

よかろう．合金中における原子はランダムに配列しているもなどというものは存在しておらず，理論を具体化し，実証・のではなく，原子間の相互作用力の下で最も安定な配列をし検証するという動機が希薄な中で，計算ありきの風潮がいつている．注意すべきは，原子の配列は原子間の相互作用力以の間にか助長されていることに一抹の不安を拭えないでい上に遠くまで(あるいは，大きく)広がっているということでる．材料科学で扱う対象は，極めて非一様な媒体であり，それゆえにスケール間での非線形性が強く，そして，多くは非平衡状態にある．そこには物性科学や分子科学とは異質の難しさがある．原理原則の集積の仕方さえもが曖昧模糊としており，統一的であるよりも統合的であることに重点が置かれる．現実の問題を解くときにこれは大切なことであるが，一方において学問の発展を考えると，学理の整合的な集積の上に計算が遂行されることが必要である．表題の材料数理学とは，強度や相変態，組織等，材料科学に固有の問題の背後にある数理を系統化したいという筆者の思いを造語にしたものであり，計算材料科学はその延長線上に存在すると考えてい図1

菊池良一先生． 図 2 Professor D. de 図 3 Professor J.
Fontaine ． (オンライン M. Sanchez．(オン(オンラインカラー)

カラー)

ラインカラー)2022年 3 月15日，オンラインにおける日本金属学会第170回春期講演大会にて講演．
北海道大学名誉教授，JST(科学技術振興機構)シニアフェロー(〒0600808 札幌市北区北 8 条西 5 丁目)
Cluster Variation Method as a Powerful Tool for Theoretical and Computational Materials Science; Tetsuo Mohri(Professor Emeritus,
Hokkaido University, Sapporo & Senior Fellow, Japan Science and Technology Agency, Tokyo)
Keywords: cluster variation method, path probability method, phase field method, cluster expansion method, continuous displacement cluster
variation method, firstprinciples cluster variation method, firstprinciples phase field method
2021年11月26日受理[doi:10.2320/materia.61.265]

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japanある．図は，一次元の原子配列を示したものである．い

きければ大きいほど近似がよくなる．

ま，原子間の相互作用力が最近接対に限定されていること，図( a )(3) に四面体近似(4) の，そして( b )(5) に一番近似度

異種原子間の相互作用力が同種原子間のそれよりもはるかにの低い点近似(BraggWilliams 近似(6)，point approximation

大きい(絶対値が大きい)ことを仮定すると，図に示すようにとも称する)の平衡状態図を示した．これは fcc の不規則相

一次元の規則配列ができる(ここでは AB 二元系を仮定し，と L12( 1 3 及び 3 1)規則相， L10 規則相( 1 1 )の相平衡

白丸を A 原子，黒丸を B 原子とする)．ここで，n 番目の格を算出したものであり，プロトタイプとしては CuAu 系が子点に何故 B 原子があるかを考えてみると，直接には，n1対応する．共に原子間相互作用力は最近接対に限定されてい番目の格子点に A 原子が存在しており，この原子から受ける(厳密には(3)小さな多体力が含まれている)．同一のエネル

る異種原子間の相互作用力のためであると考えることができ

ギーでも，basic cluster の大きな四面体近似が相境界線の正る．それでは，何故， n 1 番目に A 原子があるのかそれしい形状を与えていることがわかろう．但し，「相境界線のは n 2 番目の格子点に B 原子が存在したからである．で形状」は主観的なものであるので，変態次数や変態温度を正は，何故 n 2 番目に B 原子があるのか…この議論を続けて確に比較する必要がある．いくつかの規則相と相分離に対し

いくと，とりもなおさず 1 番目の格子点に A 原子があったて，CVM の各近似から得られる相変態点と厳密解の比較がことに帰着する．原子間の相互作用力を最近接対に限定した文献( 7)になされているが， basic cluster の大きさに応じてことを考えると，原子の配列の影響は原子間相互作用以遠に変態温度が厳密値に近づいていくことを確認できる．

まで及んでいることがわかる．これを配列の相関，あるいはCVM のエントロピー公式として，不規則相に対する点近原子間相関という．(より厳密には，一次元系 Ising model似(pt)，対近似(Bethe 近似(8)， pair)と四面体近似(tetra)をの相関は指数関数的に減少することを容易に示すことができ下に記した．

る．）原子間相互作用(interaction)と原子間相関(correlation )の関連を図に模式的に示した．原子間相関，即ち，配列のSpt＝kB･ln

自由度を書き表す際には，原子間相互作用力の及ぶ範囲以上(_(N･xi)!)2v－1
Spair＝kB･ln

大に及んでおり，従って，これを有限の大きさで書き表すの

(2)

i,j

Stetra＝kB･ln

原子間相関であるが，図に示すように basic cluster はヒ
エラルキー構造を構成しており，basic cluster のサイズが大i(N !)v－1･(_(N･yij)!)v(_(N･yij)!)6･N !

は近似である．CVM ではエントロピー項中の最大クラスタ
ーを basic cluster と称しており，これが最大限考慮し得る(1)

iにこれを考慮する必要があることがわかろう．この配列の自由度こそがエントロピーである．原子間の相関は元来，無限N!
(_ Nxi !)

i,j(_(N･xi)!)5･( _ (N･vijkl)!)2i(3)i,j,k,lN は全格子点数，xi はある格子点に原子種 i を見出す確率で点確率と称するが，格子点中の i 原子濃度と等価である．同様に，yij は ij 最近接原子対の対確率(対濃度)，wijkl は最近
接四面体上に i, j, k, l種の原子配列を見出す四面体確率

図4

A B 二元合金の一次元規則配列． 1. 異種原子間相互作
用エネルギーが同種原子間のそれよりもはるかに大きいこと，但し， 2. 相互作用は最近接にしか及ばない，という 2 点を仮定する．

図5

原子間相互作用エネルギー( E)と原子間相関( S)の空間
的広がりの模式図．



図6

fcc 格子における basic cluster．

学会賞受賞記念講演

原子配列はクラスター濃度と相関関数の双方で表現でき，従って，式( 1 )～式( 3 )までのエントロピー公式は，Spt(j1)，
Spair(j1, j2)，Stetra(j1, j2, j3, j4)のようにシンボリックに書くこともできる．

.

経 路 確 率 法

 の格子点の周囲に 12 個図を見てみよう．これが図中◯の最近接格子点を含む fcc 格子であることはすぐにわかろう．さて，拡散の問題を論じるときに，フィックの法則が多用される．フィックの第 2 法則では濃度の時間変化は
dxi＝D･:2 xidt(5)と書かれる．D は拡散係数であり，又，CVM との関連を明らかにするために i 原子の濃度を xi と表記したが， 2 元系に対しては多くの教科書で c と記されている．式( 5 )は図 8
 における原子 i の存在確率の時間変化を表しているの中心◯が，周囲の原子の影響はどのように考慮すればよいのだろうか

当然，上式( 5 )は点確率の時間変化のみを記述するものであり，周囲の原子の影響は考慮できないが，例えば図◯◯◯ )のクラスター濃度の時間変中の四面体クラスター(◯化 wijkl ( t )を記述できれば周囲の原子配列の影響を考慮する
図7

不規則L10 L12 規則相 相平衡状態図．( a )(3) 四面体近似(CVM)，(b)(5) BraggWilliams 近似．

ことができる．つまり，フィックの法則を Bragg Williams
近似と考えるなら，このようなクラスター濃度の時間変化を
考 慮 す る のは CVM の 時 間 領 域 へ の拡 張 ， 即 ち， kinetics
version とみることができる．これが経路確率法(10) ( Path

(四面体濃度)である．これらを配列変数(あるいは，クラス

Probability Method; PPM)である．

ター確率，クラスター濃度)と称する．又，v は最近接格子

PPM が CVM を時間領域へ拡張したものであることは次

点数(配位数)の 1 / 2 である．これらの式をみると，点近似の 経 路 確 率 関 数 ( Path Probability Function ) ， P ＝ P1 ･ P2 ･では配列変数は濃度 xi のみであるが，対近似や四面体近似

P3，の定式化からもわかる．ここで P1 はでは対濃度 yij や四面体濃度 wijkl を含む．つまり単一格子点

P1＝(u･Dt)N･(X 1,1̃＋X 1̃,1＋X 1,1̃＋X 1̃,1)/2･(1－u･Dt)N･(X 1,1＋X 1̃,1̃＋X 1,1＋X 1̃,1̃)/2

a

a

b

b

a

a

b

b

以上の配列の相関が考慮されている．平衡状態を求めるため(6)にはこれらの配列変数によって自由エネルギーの最小化を行と 与 え ら れ ， u は spin flip probability で ， 単 位 時 間 に up

う必要がある．従って，配列変数が増えれば増えるほど極小化は数学的に煩雑になる．一般に配列変数は規格化条件や幾何学条件(9)によって関連付けられており，相互に独立ではない．
これに対して，相関関数(7)(9) は後の 6 章で詳述する配列空間(thermodynamic configuration space)の中で，相互に直交する独立変数を形成する．n 個の格子点で構成されるクラスター上の点 p に対して，s(p)なる変数(厳密にはスピン演
算子(9)と称される演算子である)を割り当て，p が A(B)原子で占有されているなら s(p)に＋1(－1)を与えると，∑∑…∑s(p1)･s(p2)…s(pn)jn(p1, p2, …, pn)＝

p1 p2

pn

N(n)

(4)

が n 体相関関数を定義する． N (n )は n 体クラスターの個数である．そして， m 個の格子点でできた m 体クラスターのクラスター濃度は 1 体から m 体までの相関関数 j1 ， j2 ，…

jm の線形結合によって書き表すことができる．このように

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

図8

◯
◯
◯
 )における原子
fcc 格子中の四面体クラスター(◯の移動パス．破線は四面体クラスター内での，実線矢
印は四面体クラスターから(へ)のいくつかのパスの模
式図．




( down )スピンが down ( up )スピンに向きを変える頻度，
Xi,j(t, t＋Dt)は無限小時間 Dt の間に，時刻 t における配列 iが j に変化する時間遷移を記している．但し，上式では i とj は up と down スピンに対して，それぞれ， 1 と－ 1 をとることを仮定している．つまり，上式の右辺第一項(第二項)
は全格子点(全格子点数は N )でスピンが反転する(反転しない)確率を表している．P2 は，( 2Dk ET)

P2＝exp －(7)

Bと書くことができるが，全系におけるスピンのフリップに伴う内部エネルギーの変化，DE，に対する熱活性化確率である．最後に P3 はP 3＝4{_(N･Y aaij,kl)!}{_(N･Y abij,kl)!} {_(N･Y bbij,kl)!}
ij,kl

ij,kl

5
2

ij,kl

5
2

{_(N･X )!} {_(N･X ))!} { _ (N･W
i,j

a
i,j

b
i,j

i,j

図9

ijkl,mnop

2

aabb
ijkl,mnop)!

}(8)

規 則 相 の 安 定 領 域 に お い て ， 1273 K か ら
Ni3Al の g ′1073 K に急冷保持した場合の規則規則緩和挙動(長距
離規則度)の経路確率法による計算．cv は空孔濃度を意
味し， 5.4× 10－5 と 9.5 × 10－6はそれぞれ， 1273 K および 1073 K の平衡空孔濃度で CVM により独立に算出した(13)(15)．

と与えられる． Yij,kl と Wi jkl,mnop は Xi,j について記したように，それぞれ最近接対と最近接四面体上の配列の t から t ＋となった(13)(15)．二つ目は，PPM には自由エネルギー関数

Dt における時間遷移を表す．又，下付き文字が原子種を区が陽には用いられていないことである．このことは， PPM

別するのに対し，上付き文字は副格子を表しており，上式はが nearequilibrium のみならず，farfromequilibrium の相L10 規則相に対して定式化したものである．これらの Xi,j,

変態や拡散過程に適用できることを示唆している．

Yij,kl, Wijkl,mnop を path variable(総称して L と表す)と称して計算結果の一例を図(13)(15) に示した．これは Ni3Al のの安定領域において，1273 K から1073 K に急冷して保持g′

いる．
PPM に お い て 重 要 な の は P3 項 ( 8 ) で あ り ， 式 ( 3 ) のCVM エントロピー項と非常によく似た形をしていることにしたときの長距離規則度の時間変化を示している．長距離規
則度 h は以下のように定義をした．

気づく．つまり，CVM のエントロピーが配列自由度を表現

h＝

しているのに対して， P3 は配列の時間変化の自由度を表現

x aAl－x bAl＋x bNi－x aNi
2(10)

している．さらに，経路確率関数の対数をとれば，まさし

相の Al と Ni の優先サイトを表す．
a と b は，それぞれ，g′く，これが平衡系に対する熱力学関数(自由エネルギー)と同

この計算では，空孔濃度を予め CVM を用いて算出した急冷様な形をしていることがわかる．即ち，平衡状態を求めるに前と急冷後の平衡濃度 5.4 × 10－5 ( 1273 K )および 9.5 × 10－6は自由エネルギーをクラスター濃度で最小化するが，ある平(1073 K)に固定した．いずれの場合も長時間極限で，CVM衡状態への最も確からしい遷移経路は経路確率関数を pathを用いて独立に算出した 1073 K の h の平衡値に収束するこ

variable｛L｝によって最大化することでとや，空孔濃度の高い方が緩和時間の短くなることを確認し&P[{L}]＝0&{ L }(9)から求めることができる．

た．
但し，この計算では，単一原子の隣接空孔位置へのジャンプの活性化エネルギーを陽に見積もっていない．従って，時注意すべき点を二つ述べる．一つは，上の定式化はスピン

間軸(横軸)に絶対値を導入することはできない．フォノン計

系(11)について行ったが，合金系の素過程は原子の位置交換

算や電子状態計算からの入力が必要であり今後の課題であであり，これには直接交換(12)，空孔媒介型があり，P1 項とP3 項がそれぞれで異なるということである．多くの合金系

る．しかし，相変態の原子過程に対する第一原理 kinetics 計
算が実行可能な段階にあることがわかろう．

において一般的なのは空孔媒介型であるが，原子種以外に空孔を考慮する必要があること，さらに，図 8 に示すような.

連続変位クラスター変分法

原子移動(四面体クタスター内の経路を破線で，四面体クラスターに(から)流入(流出)する経路の一部を実線で示した)

通常の CVM は変形の不能(rigid)な，もしくは変形が一様の経路が煩雑になることから，定式化自体が極めて困難であな膨張収縮のみに限定される格子を仮定している．従って，る．詳細を記すだけの紙数がないが，後に述べる連続変位ク

大きな(小さな)原子の周囲での膨張(収縮)のような格子の局ラスター変分法の考え方を援用して，配列経路の自由度を多所変位の効果が考慮されていない．つまり，計算結果は未だ粒子系の原子配列に置換することで空孔媒介型の計算が可能

完全に平衡状態に達しておらず，励起状態にある．特に，大学会賞受賞記念講演

きさの異なる原子が不規則に配列する不規則相では，この効果を取り入れないと自由エネルギーが過大に評価されることになり，規則不規則変態の変態温度は過剰に見積もられる(不規則相の自由エネルギーが過大に評価されるために不安定となる．）という問題が生じる．格子の局所緩和を取り入れる計算は古くから Kanzaki(16) や Khachaturyan(17) によって試みられており，局所緩和のエネルギーを結晶の一様な変形に要する弾性エネルギーから分離して，)･v(r)･Dc(r ′)Elocal＝－∑f(r－r ′
r,r ′

図10

1
)･vi(r)･vj(r ′)＋ ∑Aij(r－r ′2 r,r ′

(11)

二次元正方格子における通常の Bravais 格子(太線)とそ
れぞれの格子点の周囲の擬格子点(15)．

と与えている．ここで，f(r－r ′)は r ′
点にある溶質原子が r点にある母相原子に及ぼす力，即ち Kanzaki force であり，fi ( ri )に，そして対確率 yij が対分布関数 g ( ri, r ′j)に，クラスv(r)は r 点における母相原子の局所変位，即ち Bravais 格子

ター濃度が連続体の分布関数に置き換えられていることがわ)は r ′
点における溶質原子点からのずれである．又， Dc ( r ′かる．

の平均存在確率(平均濃度)からのズレを，そして Aij(r－r ′)エネルギー項についてはこれまで言及しなかったが，r 点

は Bornvon Karman tensor で，これをフーリエ変換したもの i 原子と r ′点の j 原子間に対相互作用エネルギー qij ( ri,のが dynamical matrix である．Khachaturyan は上式をフーr′j)を仮定した場合，CDCVM の内部エネルギーはリエ変換して， k 空間での elastic Hamiltonian を導出し局
所変位を求めているが，Bravais 格子点の周囲での原子分布によるエントロピー変化を陽には考慮していない．

ff

E CDCVM＝v･∑j･qij(ri, r ′j)･g(ri, r ′j)∑ dri ･ d r ′
i

j

(15)

と書ける．これを式( 13 )と組み合わせると自由エネルギー

格子点周囲の変位自由度をエントロピーとして取り入れる

はシンボリックに

F＝E CDCVM－T･S CDCVM
pair

ことは極めて難しい問題である．Kikuchi はこの問題に対して，図(15) に示すように，格子点周囲にいくつかの候補点(16)と書き表すことができ，対分布関数で最小化(quasi lattice point擬格子点)を準備し，それぞれを別の原&F＝0&gij(ri, r ′j)

子種とみなして，各擬格子点に変位した原子をその点に割り(17)当てられた原子種があたかも Bravais 格子点にあるかのようを行うことで平衡状態を導くことができる．但し，格子の対に取り扱うことで，変位の自由度を多元系粒子の配列の自由称性を考慮した条件式を Lagrange multiplier として F に導度に置き替えるという手法を提案した．これが連続変位クラ入することが極めて重要であることを断っておく．

スター変分法(Continuous Displacement Cluster Variation
Method; CDCVM)(18)である．

CDCVM を用いた計算結果の一例を記すと，二次元正方格子の規則不規則変態点が，図(19)に示すように CDCVM

単純のため，通常の rigid な格子における対近似を考え，では通常の CVM よりも減少していることがわかる．これ

新たに L ( X )＝ X ･ lnX － X を導入すると，エントロピー式( 2 )は{Spair＝kB･ (2v－1)･∑L(xi)－v∑L(yij)＋(v－1)
ii,j} (12)と書き直すことができる．これに対して， CDCVM の対近似のエントロピー項は＝
S CDCVM
pair

(f
}
f
－v∑
dr dr ′∑ff･L(g(r , r ′))－(v－1) (13)2v － 1
dri･L( fi(ri))＋∑ dr ′j･L( fj(r ′
j))
∑
2
i
j
i

i

j

i

j

j

である．上式(13)の右辺第 1 項が{ff＝(2v－1)･∑ dr ･L( f (r ))f2v － 1
dri･L( fi(ri))＋∑ dr ′j･L( fj(r ′
j))
∑
2
i
j
i

i

i

}

図 11

(14)

i

であることを考えると，式( 12)と( 13)を比較したとき，離散格子点上の点確率 xi が擬格子点 ri における点分布関数

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan(a )二次元正方格子の規則不規則平衡状態図(19) ．上の相境界線は通常の CVM による計算結果，下は連続変位 CVM(CDCVM)による結果．11 組成における変態
温度(AA の対相互作用エネルギーで規格化)は前者では 0.57，後者は 0.37 である．( b)不規則相における原子の局所的な変位の模式図．



は，局所緩和を許すことによって，(b)図に示すように大き但し，Fll ′(k)と dXl(k)は，fll ′(p, p′)および djl をフーリエ変さの異なる原子が相互に混合しやすくなるが，この効果は不換したものであり，Fll ′(k)のエルミート性を用いて式(20)の規則相において顕著であり，従って不規則相が規則相よりもように対角化を行って固有値 Ll(k)を抽出した．

安定化するためである．

高温の不規則相中ではすべての固有値が正であるが，温度

CDCVM の意義は，単に相変態の温度を厳密に評価し得が下がるとある固有値 Ln ( k0)が負になる．あるいは行列値るというだけではなく，合金の内部自由度を配列の自由度に

Det.Fll ′|(k0, c, T0)|＝0 が消滅する．このような負の固有値変換する点にある．内部自由度として，局所変位を取り上げに対応する波 k0 の励起によって 2 階微分は負になるが，こたが，これは一つの応用例と考えることができよう．これ以れはまさしく系の安定性の自発的な消滅を意味する．これが外に，磁性合金の磁気スピンも内部自由度(15) であり，まスピノーダルオーダリング(21)(22)であり，波長が無限大の波

た，変位型相変態を生じる原子の集団変位(20) も一例であに対する安定性の消滅が相分離に対する不安定性の励起，即る．これらについての総合報告は文献(15)に詳しい．

ちスピノーダル分解である．後者は自由エネルギーの点近似
式，即ち濃度に関する 2 階微分の消滅条件を考慮すればよ.

フーリエ空間のクラスター変分法

いが，前者は規則波を取り扱うためにクラスター確率のフーリエ変換を必要とする．数学的にフーリエ変換が可能である

図を見てみよう．規則不規則相変態は，実空間中でのためには並進対称性が保証されている必要があるが，不規則

原子配列の時間変化過程と捉えることができると同時に，不相では濃度(存在確率)の並進対称性は保たれるものの，クラ規則相中のある方向へある波長で進行していく波の励起・増スター濃度の並進対称性を保障するためにはクラスターの取幅・伝播の過程と考えることができる．そして，この方向とり方に工夫が必要である．例えば，単一の最近接四面体では波長が低温領域における規則相を特徴づけている．このよう空間を覆いつくすことはできない．最近接四面体が 2 つ連な波の描像は k 空間，即ちフーリエ空間で表現するのがわ

結したクラスターが必要である．このことは実空間の平衡状

かりやすい．不規則相中の波を濃度波あるいは，特に規則相態の計算に四面体近似を用いても， k 空間のそれには単一の生成に関わる波を規則波と称したときに，規則波の励起にの四面体クラスターでは不十分であることを意味する(22)．

よる規則不規則相変態は，不規則相中に励起する規則波に自由エネルギーの 2 階微分の消滅するものが 2 次相変態

よる自由エネルギーの変動を定式化することで解析できる．
1)djl･djl ′dF＝F－F0＝ ∑∑fll ′(p, p ′2 l,l ′p,p ′(18)と考えるのは誤解であることを注意しておく．2 階微分は安定性の目安であり，相変態の条件は 1 階微分により与えられる(この消滅条件が相境界線を決定する)．従って，1 階微

ここで djl は平衡状態の格子点 p における相関関数 j(l eq.) の分と 2 階微分の消滅条件が一致するところで系は安定性を揺らぎ jl(p)－j(l eq.) を示す．この揺らぎにより系の自由エネ

消失して相変態が自発的に起こり，これが 2 次相変態であルギー F は一様な不規則相(揺らぎのない)の自由エネルギ

る．相境界線と 2 階微分の消滅条件が一致しない場合は変ー F0 から dF だけ変動し， fll ′( p, p ′)は dF の 2 階微分を示

態は 1 次変態である．

す．不規則相の並進対称性を考慮すると，式( 18 )は以下のようにフーリエ変換することができる．

order L10 相境界線(実線)とスピノーダルオーダリング線

1(k)
FT{dF}＝ ∑l (k)･dXl ′∑Fll ′(k)･dX 
2 l,l ′ k

(19)

1∑∑Ll(k)|dZl(k)|2
2 l k

(20)

＝

図(23) に計算結果の一例を示した．これは Fe Ni の dis(破線)の第一原理計算であるが，濃度 50 ではスピノーダ
ルオーダリング線は相境界線のはるか下に位置しており，
L10 変態が 1 次変態であることを示している．一方，下向きの矢印で示した Ni 濃度60近傍では，二つの線が一致しており，不規則L10 変態が 2 次変態として生起する．
濃度 50 においては，不規則相を相変態点とスピノーダ
ルオーダリング温度の間の温度域に急冷した場合には，L10
規則相の核発生核成長の過程で規則化が進行し，スピノー
ダルオーダリング温度よりも下の温度では，無限小の規則波の揺らぎにより，L10 規則波が励起・増幅・伝播することにより規則相への変態が生じる．また，濃度60で温度420 Kの相変態点直上(矢印)で計算した短範囲規則散漫散乱強度(22)を図中に示した．これは Fll ′(k)の逆行列から求まるものであり，散乱実験の結果と比較することができる．又，Brillouin zone の積分強度は自己相関関数に外ならず，一定値に保たれるはずであるが，クラスター変分法にせよ，
Bragg Williams 近似にせよ，近似式を用いると低温になる
図12



不規則相の規則化過程の実空間と波数空間の模式図．

と発散する．この発散現象は高近似式になるほど抑制される学会賞受賞記念講演

の基底は式( 4 )で導入したスピン変数 s である(注意 s は±1 をとることが前提にされているが，どのような数値でも構わない．
）
が，これを上の論文では SDG 基底と称している．
これに対して Sanchez が variable 基底に対する CEM(26)(Variable Basis CEM; VBCE)を提唱した．この variable 基
底は単一格子点に対してはfm(s)＝s－tanh m
1－(tanh m)2(23)で与えられる．m は化学ポテンシャルであり，これを適宜与えることによって基底(基底関数)が変化する．これが variable 基底の由来である．そして， m ＝ 0 のとき， fm ( s )＝ s となって SDG 基底に一致することがわかる．複数個の格子点で形成されるクラスター a に対する基底は fm(s)の積として，
図 13

実 線 は Fe Ni 系 の disorder L10 相 境 界 線 ， 破 線 は〈 100 〉スピノーダルオーダリング線，右上の挿入図は440 K ， 60 at での短範囲規則散漫散乱強度．これらは全て，一本の第一原理 CVM 自由エネルギー式から算出した結果である(23)．

qma(s)＝ _ f m(sp)

(24)

p ∈a

のように与える．ここで a はクラスターを，p は格子点を表す．いま，a と b の二つのクラスターに対して，基底関数の配列に関する平均をとると，〈qma qmb〉＝∑kmN[j1(s)]･qma(sa)･qmb(sb)＝da,bのでこれが近似度の目安になる(22)．

(25)

s

となることが確認できる．ただし，

. variable 基底のクラスター展開とクラスター変分法

kmN[j1(s)]＝

[

e mj1
2 cosh m

]

N

(26)

クラスター展開法(Cluster Expansion Method; CEM)は，であり， j1 は点相関関数である．この式( 25 )がまさしく配規則相の全エネルギーからクラスター有効相互作用力を導出

列 空 間 ( configurational space ) に お け る 基 底 の 直 交 性 ( or-する手法として，CVM のような統計力学的手法と電子状態

thogonality)を与えている．次に，同一のクラスター a 上の計算を組み合わせて相平衡や熱力学量の第一原理計算を行う

原子配列 sa と s′a に対して際に汎用されている．エネルギーのクラスター展開はjmax∑

E ( m) ＝j

vj･j(j m)

da

(21)

s , s′a)＝ m∑qma(sa)･qma(s′kN[j1(s)]
a

(27)

a

が成り立っていることも容易に確認できる．これが空間の完と書き表されるが，ここで E (m) はある相 m のエネルギーで備性(completeness)である．この両者が成り立っているが故あり，vj がクラスター j の有効相互作用エネルギー，j(j m) はにクラスター展開が可能になるのである．例えば，配列 s

相 m におけるクラスター j の相関関数である．相関関数はに依存するある物理量 f(s)は既に式( 4 )で定義した．上式(21)で E (m) は電子状態計算な

f(s)＝∑j ma･qma(s)どから得られる既知の量，また電子状態計算は絶対零度を対

(28)

a

象とするために相 m の原子配列は一義的に決まっており，と展開することができるが，f(s)が全エネルギーであれば jma

相関関数 j(j m) も既知の量である．従って，有効相互作用エは クラ ス ター a の 有 効相 互作 用 エネ ルギ ー であ り， 基 底

ネルギー vj は以下のように求めることができる．

qma(s)の直交性により，

vj＝∑{j(j m)}－1･E(m)

(22)

m

j ma＝〈 f, qma〉m

CEM では複数の相に対してエネルギーを計算するために〈qma･qmb′〉m′qmm′(sb)qma(s)＝∑

E(m) はベクトルであり，相 m 中の複数のクラスター j(エネルギー計算の対象とする相と同じ数にするのが一般的であと与えることができるため，j ma は基底変換に伴って
m′m m′
j ma＝∑ G ba
jb

ある．式( 21 )( 22 )はいわゆる Connolly Williams のクラス
CEM は，展開の基底，相関関数の直交性と完備性の厳密な 議 論 の 上 に 成 り 立 っ て お り ， 数 理 的 側 面 は Sanchez 

(30)

b

る)の原子配列を相関関数で考慮するために｛ j(j m) ｝は行列でター展開法(24)といわれるものである．

(29)となる．また，異なる基底 qma と qmb′の変換式は

(31)

b∋ a

と変換される．但し，
′
G mm
ab ＝

[cosh m]na(tanh m′－tanh m)(na－nb)[cosh m′]nb

(32)

DucastelleGratias(SDG)の論文(25)に詳述されている．Con-である．又， na ( nb )はクラスター a ( b )に含まれる格子点数

nolly Williams の CEM を始めとする大部分の CEM の展開である．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japanconstant，そして Fchem は化学自由エネルギーで(f

Fchem＝)f0[{hi}]＋∑ki(:hi)2 dVi(35)と与えられ，f0[{hi}]は一様系の自由エネルギー，ki は勾配
エネルギー係数( gradient energy coefficient )であり，一般には一定の値を与える．いうまでもなく，一様系の自由エネ
ルギー f0[{hi}]が平衡状態図計算に用いられるものであり，
これまでの章で議論してきた自由エネルギーも f0[{hi}]である．上式( 35 )の積分内第 2 項は一様媒質中に濃度や規則度の揺らぎが生じたときのエネルギー変化であり，濃度や規則度の空間勾配の 2 乗として与えられることが導かれる．
第一原理フェーズフィールド計算を行う為には，CVM や
図14

1314点クラスター(図中の挿入図)を用いた濃度50，
温度12.5(対相互作用エネルギーで規格化)のイジングモ
デルに対する生成自由エネルギーの計算結果．比較のため， Bragg Williams 近似(一番上の直線)と完全な
1314点クラスター CVM の結果(一番下の黒い直線)も示す． VB は完全な1314点クラスター(総計741の独立変数を含む)から相関関数の数を truncate した(打ち切った)本計算結果で，用いた相関関数の個数を横軸に示す(27)．

CEM を援用して自由エネルギー f0[{hi }]を第一原理から記述すればよいが，内部組織は原子スケールよりも大きなスケール域で定義されているものであり，離散格子上の第一原理
自由エネルギーを単に空間平均をとってスケールアップする
だけでは第一原理フェーズフィールド計算を実現できない．
空間スケールの変化に対して分配関数を不変に保つような適切な粗視化が必須である．
図(31) に示すように結晶を粗視化領域に分割し，各粗視かかる基底の変換の応用例を一つ取り上げる． VBCE で化領域を表す座標系{ Rn }と，各粗視化領域内での原子面をは式( 23 )における tanh m を点相関関数 j1 ＝〈 sp 〉と等値する表す座標系{rm}を導入する．そして，相関関数を ji(Rn＋rm)

ので自由エネルギーの独立変数は一つ減少する．さらに，詳のように位置の関数として書き表し，これを粗視化領域の中

細は原著論文にゆだねるが，SDG から VBCE への基底変換

心座標の周囲に Taylor 展開を施す．

と CVM と組み合わせたときにクラスター展開の truncation(式(21)の jmax よりも小さな cluster で展開を打ち切る)を行

ji(Rn＋rm)ji(Rn)＋rm･:ji(Rn)＋1(rm)2･:2ji(Rn) (36)2って自由エネルギーの独立変数を減らすことができ，極小化

このとき，全系の自由エネルギー F は各粗視化領域 n の各の操作が極めて簡単になる．図(27)に示したのはクラスタ

格子面 m からの寄与の和として，ー変分法の面心立方格子に 13 14 点近似( basic cluster を図中に示した)を用いた場合の truncation の比較である． 13 
14点近似は741個の独立変数を含むクラスターであるが，図に示すように，僅かに数十個の変数で打ち切っても完全な1314点近似計算(741個の独立変数全てを用いて極小化を行F∑fCVM(rm, {ji(Rn)}, {:ji(Rn)}, {:2ji(Rn)})と書ける．次に，F を一様系の周囲に

{

&fCVM
F∑∑fCVM({ji(Rn)})＋∑nm
m,i &(:ji) 0う)の結果の約90に達する．これは高近似の CVM の計算

|

&fCVM
×(:ji)＋∑(:2 ji)2m,i &(: ji) 0|

効率を図る上で極めて重要である．

.

(37)

n,m

＋

第一原理フェーズフィールド法1&2 fCVM(:ji)(:ji ′)∑2 m,i,i ′&(:ji)&(:ji ′) 0

|

}

(38)

のように展開を施す．ここで一様系とは相関関数の空間勾配
フェーズフィールド法(28) は内部組織の計算において極めて強力な手法である．その起源は以下の CahnHilliard 方程式(29)と AllenCahn 方程式(30)である．

(

)

(33)

&h i
dFchem＝－∑Lij
&t
dhj
j

(34)

&hi
dFchem
＝: M:
&t
dhi

こ こ で hi は i 番 目 の field variable と 呼 ば れ る 変 数 で ，Cahn Hilliard 方程式では保存量を取り扱うために濃度が典型例である．これに対して AllenCahn 方程式は非保存量に対する時間発展方程式であり， field variable として長距離
規則度などが対象となる． M は mobility ， Lij は relaxation



図 15

粗視化に用いる 2 つの座標系． R は結晶中の粗視化領域を，r は粗視化領域内の原子面を示す座標系(31)．

学会賞受賞記念講演

項 :ji, :2ji が消滅する状態である．これをさらに整理すると
F＝

{
f

1
L

･fCVM[{ji}]＋∑ki,i ′(:ji)･(:ji ′)
N′
i,i′

}

が可能である．

(39)

.

材料強度学

と書き換えられるが，ここで大切なことは，エネルギー勾配
係数はもはや定数ではなく， ki,i ′＝ki,i ′(T, rm, a, { J })のよう

離散格子上の相安定性・相平衡から原子 kinetics ，相変に，温度 T，座標 rm，クラスター相互作用エネルギー｛ J ｝の態，そして連続媒体上での内部組織形成へ，クラスター変分関数になることである．この定式化に対して，CVM の対近法の一本の自由エネルギー表式からこれらが統一的に導き出(32) が先駆的な貢献をしたが，されることを記した．厳密な理論が帰結する一本の数式には似に基づいて Kikuchi Cahn

大野(31)により四面体近似 CVM へと一般化された．

豊饒な情報が凝集されている．このような理論を構築し，異粗視化に際して，相関関数を ji(Rn＋rm)のように位置の関分野との間に共通の数理を介して連関を探りながら統一的な数として書き表したが，結晶をある方向から見た場合，注目描像を結ぶこと，これが材料数理学であり，これを材料科学している結晶面より前にも後ろにも結晶面が存在する．この固有の問題に精緻なシミュレーションによって視覚化・具象

面上やこれらの複数の面にわたるクラスターの相関関数を書化すること，これが計算材料科学であると定義したい．

き表すためには，着目している結晶面の面間距離を a として

本稿では相変態論を対象にしたが，材料科学におけるもうji(Rn＋rm＋h(a))と書くのが厳密である．h(a)は一般に a の一つの大きな分野は強度学であり，筆者の元々の問題意識も分数である(31)．

強度学・転位論にあった．その大きな契機は学生時代に

図(33) に計算結果の一例を示した．これは濃度 50 のMorris 先生(図)の転位運動の一連の論文を読んだことにFe Pd 系不規則相を，規則相の安定な 880 K に急冷・保持ある．点状の障害物がランダムに存在するすべり面上を運動したときの L10 規則相の時間発展過程を計算したものであする単一転位の挙動と，臨界剪断応力には Friedel 統計(36)る． CVM の四面体近似の自由エネルギー f0[{ hi}]に，電子なる関係があり，障害物濃度 c に対して臨界剪断応力が c1/2

状態計算から導いたクラスター有効相互作用エネルギー(34)

則に従うことが知られていた． 1970 年代，直接，これを計を導入し，一切の補正パラメターを用いることなく， Fe と算機シミュレーションによって検証することが複数のグルー

Pd の原子番号26と46から導いた計算結果である．黒い部分

プでしのぎを削って行われたが，これが材料科学における計が 不 規 則 相 ， 白 い 部 分 が L10 規 則 相 で あ り ， 逆 位 相 境 界

算機シミュレーションの先駆けの一つであったと思われる．

( Anti Phase Boundary )の形成されていく様子がわかる．

し か し ， Morris ら(37)(38) の ア プ ロ ーチ は ， Poisson 分 布 ，APB は［ 100 ］方 向 に 強 い 異 方 性 を有 し て い る が ， 原 著 論

branching process などの確率論に基づく緻密な議論を先行

文(31)(33)ではこれが最近接対相互作用エネルギーの効果であさせ，極限まで数理を抽象化した上で，紙と鉛筆の尽きるとることを示した．特筆すべきは，図中に示すように結晶方位ころに初めてコンピューターシミュレーションで具象化を行や単位長さのスケールを一義的に決定し得たことである．但うというものであり，材料科学にこのような研究者のいるこ

し，時間は緩和係数で規格化している．時間の絶対値を定めとに筆者は大きな夢を感じた． Morris は Khachaturyan とるためには経路確率法を用いることが有用と思われる(35) ．

共に相変態の理論構築にも大きな寄与をしたが，彼の材料強又 ， 本 計 算 に 先 立 っ て ， 不 規 則 L10 相 平 衡 状 態 図 も度学に対するアプローチは，材料数理学，計算材料科学のあf0[{ hi}]を相関関数｛ hi｝で微分極小化することで第一原理かるべき姿を教えてくれる．強度学に関する材料数理学を別のら導いており(34)，変態温度の誤差が10 K 以下であったこと

機会に紹介できればと思う．多くの先駆者の足跡の上に若いを補足しておく．現在，より詳細な考察を Fe Pt 系に対し人々が更なる材料数理学の構築を目指すことを願って本稿をて試みている．又，内部組織の形成には弾性エネルギーの寄閉じる．最後に，2 章から 7 章までの内容は文献(15)，(39)

与が極めて大きいが，これは長距離力であり本計算の範疇でに詳述していることを付記する．

は取り扱わないが，F にこれを導入することで化学エネルギ
ーと弾性エネルギーの協調・競合する相変態を取り扱うこと

図 16

Fe Pd 系の濃度 50 の不規則相を 880 K ( L10 規則相の安定域)まで急冷し，時効したときの規則化過程の第一原理フェーズフィールド計算．黒い部分は不規則相もし く は逆 位 相境 界を ， 明る い 部分 は L10 規 則相 を 示
す．結晶方位と単位長さが一義的に決定されていることに注意．但し，時間は緩和係数で規格化してある(33)．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

図17

Professor J. W. Morris, Jr. (オンラインカラー)




.

終わりに

栄えある日本金属学会賞を受賞できましたことを身に余る光栄に感じています．この賞を通じて自分のこれまでの取り組みを知っていただき，皆様方の研究に少しでも参考にしていただくことができれば何よりもの喜びとするところです．
もとより本稿に記した取り組みは，多くの先輩，顕学によって積み上げられてきた成果の上に，たまたまその場・その時代に居合わせた私がほんの小さな成果を付加する機会を得た
ものに過ぎません．又，そんな成果も，自分一人でなし得たものは何もなく，北大，東北大時代，私と共に歩んで下さった研究室のスタッフ，学生・院生諸君そして共同研究者の方々のお陰です．三浦誠司先生や滝沢聡先生，寺田芳弘先生，
寺倉清之先生，陳迎先生，大野宗一先生，堀内寿晃先生，陳茜先生，大久保賢二氏を始め，一人一人のお名前を書き始め
ると，とてもこの紙面では尽きせない程多くの方々にお世話になりました．又，恩師の故渡辺勝也先生，松浦圭助先生，
Morris 先生には心からの謝意を表したいと思います．

定年まで 4 年を残すところで東北大学・金研に異動となりました．ここでの経験は計算材料科学とは何か，物質科学のコミュニティの中で材料科学がどうあるべきかを考える大きな契機になりました．当時の新家光雄所長，高梨弘毅副所長(前所長)，古原忠副所長(現所長)，佐々木孝彦副所長，久保百司先生，川勝年洋先生，寺田弥生先生，門脇希さんのご高配・ご協力で計算材料科学研究拠点や計算物質科学人材育
成コンソーシアム事業を円滑に遂行することができたことに感謝申し上げます．
故菊池先生を始め，この紙面で紹介した先生方にクラスター変分法への世界を拓いていただきました．この世界に出会えたことは私にとって望外の幸せでした．材料数理学は私の造語です．この言葉に責任と誇りを持つべく，さらなる努力を重ねたいと思います．

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(23) T. Mohri: J. Mater. Sci., 50(2015), 7705
7712.
(24) J. W. Connolly and A. R. Williams: Phys. Rev. B, 27(1983),
51695172.
(25) J. M. Sanchez, F. Ducastelle and D. Gratias: Physica(Utrecht), 128A(1984), 334350.
(26) J. M. Sanchez: Phys. Rev. B, 81(2010), 224202 (13pages).
(27) J. M. Sanchez and T. Mohri: Comput. Mater. Sci., 122(2016),
301306.
(28) L.Q. Chen: Ann. Rev. Mat. Res., 32(2002), 113140. andreferences therein.
(29) J. W. Cahn and J. E. Hilliard: J. Chem. Phys., 28(1958), 258
267. & J. W. Cahn: Acta Metall., 9(1961), 795801.
(30) S. M. Allen and J. W. Cahn: Acta Metall., 27(1979), 1085
1095.
(31) 大野宗一博士論文，北海道大学大学院工学研究科(2004).
(32) R. Kikuchi and J. W. Cahn: J. Phys. Chem. Solids., 23(1962),
137151.
(33) T. Mohri, M. Ohno and Y. Chen: J. Phase Equlibria and Diffusion, 27(2006), 4753.
(34) T. Mohri and Y. Chen: Mater. Trans., 45(2004), 14781484.
(35) M. Ohno and T. Mohri: Mater. Trans., 47(2006), 27182724.
(36) J. Friedel: Dislocations, AddisonWesley, (1964).
(37) J. W. Morris Jr. and Dale H. Klahn: J. Appl. Phys., 44(1973),
48824890.
(38) K. Hanson and J. W. Morris Jr.: J. Appl. Phys., 46(1975), 983
990.
(39) T. Mohri: Metall. Mater. Trans. A, 48(2017), 27532770.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

( 1 ) R. Kikuchi: Phys. Rev., 81(1951), 9981003.
( 2 ) C. M. van Baal: Physica, Utrecht, 64(1973), 571586.
( 3 ) D. de Fontaine and R. Kikuchi: Application of Phase Diagramsin Metallurgy and Ceramics, ed. by G. C. Carter, NBS Special
Publication, (1978), 496/2.
( 4 ) R. Kikuchi: J. Chem. Phys., 60(1974), 10711080.
( 5 ) W. Schockley: J. Chem. Phys., 6(1938), 130144.
( 6 ) W. L. Bragg and E. J. Williams: Proc. R. Soc. London, A145
(1934), 699730.
( 7 ) J. M. Sanchez and D. de Fontaine: Phys. Rev. B, 17(1978),29262936.
( 8 ) H. Bethe: Proc. Royal Soc., A150(1935), 552575.



1982年

毛利哲夫

University of California, Berkeley, PhD コー
ス修了． Lawrence Berkeley Laboratory,
University of California, Assistant ResearchEngineer
1985年 北海道大学工学部講師
1986年 北海道大学工学部助教授
1996年 北海道大学大学院工学研究科教授
2013年 東北大学金属材料研究所教授
2017年
2020年 同特任教授
2019年～ JST シニアフェロー 現在に至る
専門分野材料数理学，計算材料科学★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

学会賞受賞記念講演

.

は じ

め

に

著者の学生時代に金属組織学の講義をしていただいていた
西澤泰二先生から，「君たちは素材と材料の違いはわかりま
すか」と聞かれたことがある．先生によると「材料には機能があり，特に金属材料では組織を制御することによってその機能が生み出されている」との説明であった．その後，本間基文先生の研究室の門をたたき，永久磁石材料の研究を長年行ってきたが，まさに永久磁石は単相ではなく，二相からなる複合組織を制御して磁気特性を生み出す材料であるといえる．本稿では，永久磁石におけるその複合組織の制御に用いられるプロセスと磁気特性との関係をまとめてみたいと思う．

.

永久磁石の歴史と高性能化への条件

図(1)に近年における永久磁石の強さの変遷を示した．本図1

永久磁石の強さの変遷(1) (文献( 1 )を元にアップデー
ト， IOP Publishing. Reproduced with permission. All
rights reserved)．

会の関係者ならご存じの通り，本多光太郎先生による KS 鋼の発明が人類初の人工的磁石の発端となっている．それから100年余りが経過するが，その間十数種の磁石材料が開発されてきており，永久磁石の歴史はまさに新しい材料の開発とJs の高い物質を利用しなければならない．

(BH)max＝

Js Js
J 2s
Br Br B 2r
･ ＝
＝ ･ ＝
2 2m 0 4m 02 2m 0 4m 0

(

)

(1)

磁気特性の向上の歴史であったといえる．永久磁石の高性能

一方，図 2 のような理想的な状況が成り立つのも，永久磁化を図(2) で示すような飽和磁気分極 Js と残留磁束密度 Br石に外部磁界によって磁化反転が生じないよう高い HcJ があ(または残留磁気分極 Jr)の差はなく保磁力 HcJ において磁化ってこそである．結晶磁気異方性で考えると HcJ の理想値で反転が起きるような減磁曲線で規定される理想的な場合で考ある異方性磁界 HA は式( 2 )で表され，この値が高いほどえ る と ， そ の 強 さ で あ る 最 大 エ ネ ル ギ ー 積( BH )max は 式

HcJ は高くなる．なお，式( 2 )中の Ku は一軸結晶磁気異方( 1 )で示すように Js または Br の値によって規定されるため，性定数である．

2022年 3 月15日，オンラインにおける日本金属学会第170回春期講演大会にて講演．
東北大学大学院工学研究科知能デバイス材料学専攻教授(〒9808579 仙台市青葉区荒巻字青葉 6602)
DualPhase Microstructure Control for Improving the Magnetic Properties of Permanent Magnets; Satoshi Sugimoto(Department ofMaterials Science, Graduate School of Engineering, Tohoku University, Sendai)
Keywords: Saturation magnetic polarization, coercivity, maximum energy product, magnetic single domain, magnetic decoupling, twophasedecomposition, HDDR(hydrogenation, disproportionation, desorption, recombination), Ndrich
2021年11月 5 日受理[doi:10.2320/materia.61.275]

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan




表1

図2

代表的な元素，化合物における磁気特性と単磁区粒子
サイズ(4)．

理想的な減磁曲線と(BH)max の関係(2)．

た．結晶粒を微細にしていくと磁壁が入らず一つの磁区である単磁区粒子となったほうがエネルギー的に安定となるが，
H A＝

2 Ku
Js

(2)

まず，この磁化反転によって保磁力が決まる場合を考えてみよう．単磁区粒子の大きさは材料の持っている磁気異方性にしかし，この式( 2 )を見ると分母に Js があり，( BH )max を

よって異なり，表(4)のように各種材料の単磁区粒径は異な高めるため Js が高い物質を選ぶと，逆に HA と HcJ が低くなっている．これを見ると希土類元素を含む希土類磁石化合物ってしまうことがわかる．

の方が大きく，Fe，Co などの遷移金属元素の方が小さいこ

すなわち，永久磁石は Js (または Br )と HcJ という相反すとがわかる．また，磁気異方性も希土類元素を含む材料の磁る磁気特性を両立させるために複合組織を制御している材料

気異方性が化合物の結晶磁気異方性に起因する一方， Fe な

であり，それを実現させるための製造プロセスは近年においどの遷移金属元素の場合には形状によって生じる反磁界を利て目覚ましい発展を見せた． KS 鋼の約 60 倍の強さを有し用した形状磁気異方性によるものであるため，その異方性磁

佐川眞人博士によって開発された NdFeB 系磁石(3)は，こ界 HA は結晶磁気異方性を利用した希土類磁石化合物の方がの複合組織を制御して今や究極の磁石材料となり，電子・電大きいことがわかる．

気製品，電気自動車，さらには次世代航空機や風力発電など

単磁区粒子の場合，単磁区粒子の自発磁化(飽和磁気分極に利用され，政府が掲げるカーボンニュートラルの実現に欠Js )は磁化容易軸方向に向いている．その方向と反対向きのかすことのできない材料となっている．

外部磁界をかけた際，自発磁化が徐々に回転して磁化容易軸方向から外れ，磁気分極の値がゼロになった時の外部磁界の.


磁気特性と複合組織との関係

大きさが保磁力に相当する．結晶磁気異方性を利用した
Nd FeB 系磁石などの希土類磁石では，保磁力の理論値は残留磁束密度と角形性

先に述べたように式( 2 )で示される HA であり，Js が低く一

それでは永久磁石において，飽和磁気分極 Js や残留磁束

軸結晶磁気異方性定数 Ku の大きな化合物ほど保磁力が高く

密度 Br と保磁力 HcJ の両立をどのように実現するのか考えなる可能性がある．一方，形状磁気異方性の場合には高い飽てみる．Br と Js には式( 3 )の関係がある．

和磁気分極をもつ材料の単磁区粒子の形状を細長くすること

Br＝Js cos u(3)によって磁化反転しづらい粒子となる．このような単磁区粒

ここで u は，最も磁化されやすい方向である磁化容易軸方向子を形成させることが磁石の性能を上げることには重要であと永久磁石を機能させる際の外部磁界方向となす角度である．ただし，この磁石特性を生み出す単磁区粒子の相よりもり，これらを一致させることによって図 2 で示したような低い外部磁界で磁化反転してしまうような相が出現してしま

角形性の高い減磁曲線が得られる．永久磁石において磁化容うと保磁力は劣化するので，その出現を抑えて均一性の高い

易軸方向を揃えて図 2 のような高い( BH )max を目指すのが組織形態とすることも重要となる．

異方性磁石であり，磁化容易軸方向がランダムなのが等方性

ただ，以上の単磁区粒子に基づく保磁力機構は磁気的に孤磁石である．同時に保磁力より低い印加磁界で磁化反転が起立した単磁区粒子に成り立つ理論であることから，永久磁石

きるような箇所があると角形性が低くなり磁気特性も低いもの保磁力を発現させるためには，単磁区粒子が孤立するようのとなる．

な組織形態を作り上げる必要がある．すなわち，この組織が




保磁力




単磁区粒子の場合

一方で保磁力の発現に関しては様々な機構が唱えられてき

まさに本稿で述べる複合組織であり，マトリックスを非強磁性相，孤立した単磁区粒子を強磁性相とする複合組織が相当する．
一方で非強磁性相であるマトリックス相の体積分率が高く

本多記念講演なると保磁力は高くなるものの，永久磁石全体の飽和磁気分極が低下するため，式( 1 )で示す最大エネルギー積(BH)max
も低下してしまう．その意味で単磁区粒径が小さい遷移金属化合物で保磁力を発現させようとすると，相対的にマトリックス相の体積分率を高くせざるを得ないというデメリットが出る．また，単磁区粒子の磁化容易軸が一方向に揃っていな
いと異方性磁石にならず，これも( BH )max が低くなる．すなわち永久磁石は上述した複合組織を如何に制御して上述し

図3

初磁化曲線と減磁曲線．( a )核生成型，( b )ピンニング型(2)．

た残留磁束密度 Br と保磁力 HcJ を両立させて高い最大エネ
ルギー積を得るかを絶えず求めている材料である．


多磁区粒子の場合

い．これが上述した HA と Hex の関係である．一方で磁壁の次にこの強磁性の単磁区粒子が非強磁性相に分断されず孤ピンニング型の初磁化曲線は磁界を印加しても磁気分極は急立されていない組織の場合を考えてみよう．例えば単磁区粒には立ち上がらず高くならないが，保磁力はある程度発現す

子がつながって連続体になってしまった場合などがこれに相る．

当する．この場合では磁気異方性が小さい材料ほど強磁性相

最近まで，核発生機構と磁壁のピンニング機構の違いを明が連続体となって磁壁が入りやすくなり，その磁化反転も単確に説明することができなかったが，後述の元素戦略磁性材

磁区粒子の回転による磁化反転ではなく磁壁移動による磁化料拠点( ESICMM )における物質・材料研究機構( NIMS )を反転となって低保磁力となる．一方，磁壁が入るサイズにな中心とした解析により，上述の複合組織におけるマトリックっても，一旦高い磁界を印加して(着磁磁界Hex)粒内の磁ス(粒界相)の磁性によって変わることが明確になった．この

壁を掃き出してしまえば，単磁区粒径よりも大きな粒子径で意味で永久磁石の理論が大きく進歩したといえる．

も単磁区粒子と同じ状況を作り出すことができる．逆向きの以上をまとめると磁気異方性を生み出す相を単磁区粒子と外部磁界が印加されても，もし，この状態を維持できるならして磁化容易軸を揃え，さらにその体積分率を高くしながらば高い保磁力を得ることができる．この場合の保磁力は磁壁

非強磁性相中に分散させる組織からなる複合組織を自然界にが粒内に入ってしまうときに印加されている逆向きの外部磁即して形成させるのが永久磁石材料の作製プロセスとなる．

界の値で決まり，その磁界が Kronm äuller の式(式( 4 ))で表

以下では著者らの研究を中心にその複合組織を実現させていされる核生成磁界 Hn である．同時にこの保磁力機構が核生る事例について紹介する．

成機構である．なお， a は HA の低下を示す係数であり，

. FeCrCo 系磁石

Neff は局所的反磁界係数である．
H n ＝ a H A－

Neff Jsm0(4)1971 年に金子秀夫教授，本間基文教授ら(5) によって開発

この機構において高保磁力を得るには，外部磁界を印加してされた FeCrCo 系磁石は，スピノーダル分解によって非強磁壁を掃きだし，単磁区粒子となった粒子の周りを非強磁性磁性の Crrich 相(a2)内に単磁区粒子サイズの強磁性 FeCo

相で取り囲んで，再び磁壁が入らないようにした複合組織形

rich 相(a1)を出現させた複合組織を形成させて磁気硬化させ態を作ることが重要であることは単磁区粒子の場合と同じでる材料である．高温の a 単相領域で溶体化処理した後，二ある．式( 4 )からすると異方性磁界 HA が大きな希土類磁石

相分離面以下の温度で磁界を印加させながら熱処理すると化合物が有利であることがわかるが，注意しなければならな

FeCo 粒子は静磁エネルギーを下げようとして磁界方向に伸いのが磁壁を完全に掃くための着磁磁界 Hex と異方性磁界

長することから，その保磁力機構は形状磁気異方性と位置付

HA の関係である．すなわち， HA が大きすぎると Hex の大けられる．さらに多段時効処理，続く連続冷却処理を施すときさが十分でない場合には，磁壁が粒内から完全に掃きださ

a1 粒子は形状を保ちながら成長し， a1 相はより FeCo rich

れずに逆磁区として残存して，高い保磁力が得られなくなに a2 相はより Cr rich と両相の組成差が拡大する．それぞる．この意味でどのような永久磁石をどのくらいの着磁磁界

れの相のキュリー温度( Tc )を見てみると二相分離面直下でで利用するかは用途によって検討しなければならない．

は a1 相， a2 相とも室温以上の Tc を持ち強磁性であるが，一方，磁壁が入っても析出物などによってその磁壁移動を

連続冷却処理後では a1 相の Tc はさらに高温に上がってより妨げることができれば高保磁力を得ることができ，この保磁強磁性，逆に a2 相の Tc は室温以下となり非強磁性となる．

力機構は磁壁のピンニング機構と呼ばれている．図に(a)この現象は，初磁化曲線をアナログ式装置で計測し，本系ま核生成機構，(b)磁壁のピンニング機構の永久磁石におけるたはアルニコ磁石の研究に携わった経験者であれば気づいて

初磁化曲線と減磁曲線を示した．核生成型の初磁化曲線は磁いるように，高温での磁界中時効処理後に急冷した試料の初界印加すると急に磁化が立ち上がるが，十分な磁界を印加し磁化曲線が核発生型であるのに対し，連続冷却処理後では磁ないと高い角形性と高い保磁力からなる減磁曲線は得られな

壁のピンニング型の初磁化曲線を示すことでもわかる．すな

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japanわち連続冷却処理で組成差が拡大することによって強磁性ある粒界に存在する a2 相が増え， a1 相の磁気的孤立化が進

FeCorich(a1)相の単磁区粒子が非強磁性の Crrich(a2)相にんで保磁力を増加させることができる．著者ら(8)は，磁界中囲まれる複合組織形態をとり磁気的に孤立化が図られている

時効処理ならびに連続冷却処理を工夫することにより図のことになる．さらに FeCrCo 系合金の二相分離面は磁気変ように FeCrCo 系磁石の保磁力が Cr 量とともに単調に増態の影響により分離曲線が非対称となって FeCo 側に移行し加することを明らかにしている．

て尾根，すなわち Nishizawa Horn(6) を形成しているため，また，本系合金への Mo 添加は a1 相と a2 相の格子定数の二相分離面直下の高温での熱処理では副相であった a1 相がミスマッチを広げるため，スピノーダル分解における a1 粒連続冷却処理後の低温では体積分率の高い主相へと変化す

子の〈100〉への異方的分解を促進され，a1 粒子の軸比も増る．すなわち a1/a2 の量比が逆転し，a1 相が単磁区粒子サイ

加して高保磁力が得られる．従って Mo を添加した〈100〉ズで非強磁性の a2 相によって囲まれながらも主相として存

単結晶および柱状晶を用いると高い磁気特性が得られる．著

在する複合組織を得ることができる(7)．

者ら(9)(11)は，これに加えて本系磁石合金が現有の永久磁石

本系磁石合金における Cr 組成を増加させると非強磁性での中で唯一冷間加工できる材料であることを利用し，電磁鋼板と同じように再結晶組織を形成させて高性能化を図っている．この方法は本系合金の二相分離面以上の温度で出現する

a，a＋g，a＋g＋s 相間の相変態と冷間圧延を組み合わせることによって，図のように最近の鉄鋼材料でも注目されている数 mm 以上の異常粒成長からなる〈100〉再結晶組織が形成できることを示した方法であり，その磁気特性も単純な鋳造したままの合金の場合よりも格段に高い．
以上， Fe Cr Co 系磁石は Fe 系合金で知られている相変態をうまく利用して必要な複合組織を形成させ磁気特性を発現させている永久磁石といえる．

.

二相分離型 SmCo(Sm2Co17)系磁石

二相分離型 Sm Co ( Sm2Co17 )系磁石は， 1968 年 Nesbitt
図4

Fe Cr Co 系磁石における Cr 量(非強磁性相量)による
保磁力依存性(8)．

図5



ら(12) ， Tawara と Senno(13) により， RCo5 化合物( R 希土類元素)の Co の一部を Cu で置換した組成合金において，イFeCrCo 系磁石における異常粒成長過程(9)(11)．

本多記念講演ンゴット状態でも熱処理によって高保磁力が得られると報告の飽和磁気分極が低下して異方性磁界が増加した，もしくはされたことに端を発する．その後， Co を Fe で置換し， R

キュリー温度が低下して非強磁性となったことが関係してい量を低下させ， Zr ， Hf ， Ti の添加によって Fe の含有量をると考えられる．結果，その SmCo5 相によって単磁区粒子増加させて特性の向上を図ってきた(14) ．さらに最近ではサイズの Sm2Co17 相がとり囲まれて磁気的孤立化が進み，

NdFeB 系磁石で培われてきた作製プロセスを応用し，そ連続冷却処理した試料では高保磁力を示して，その初磁化曲の磁気特性は再び向上してきている(15)．

線も磁壁のピンニング型となるものと推察される．今後，連本系永久磁石の製法上の特徴は熱処理にある(16) ．すなわ

続冷却処理前後におけるこのセル界面に存在する SmCo5 相ち 1200 °C 近傍で焼結させ，そのまま 1130 ～ 1170°
C の溶体化

の磁性は研究の対象となるであろう．一方で溶体化処理がし処理，さらに750～850°
Cで等温時効処理した後400°
C以下まっかりできずに液相が三重点などに残ると，三重点は液相ので連続冷却処理する熱処理である．焼結では Sm rich の液

最終凝固箇所となるため，そこに酸化物が形成されたり，そ相が出現するために磁性相の充填率が上がる．一方，その温の近傍の結晶粒内ではセル状組織が形成されなかったりす

度から数十°
C下げた温度で行う溶体化処理は，液相を消し，る．このため，三重点近傍の結晶粒内では Sm2Co17 相が磁その後の等温時効処理ならびに連続冷却処理で後述の均一な気的に孤立化した単磁区粒子となるようなセル状組織形態がセル状の二相分離組織を形成させるために必要な処理で，得られず，強磁性の連続体となってしまって結晶粒界や三重Cu ， Fe が 固 溶 し た Sm2Co17 相 ( Th2Zn17 型 構 造 ま た は

点が逆磁区の核生成サイトのように観察される．まさに二相TbCu7 型構造)単相からなる過飽和固溶体を形成させる熱処

分離型 Sm Co ( Sm2Co17 )系磁石は， Fe Cr Co 系磁石と同理である．また， Zr などの添加元素は溶体化処理時に形成

様，溶体化処理とその後の時効処理，連続冷却処理におけるさせる過飽和固溶体の固溶領域を広げるために重要な添加元

組成差拡大によって理想的な複合組織を形成させて保磁力を素 で あ り ， こ れ に よ っ て Fe 量 を 増 加 さ せ る こ と が で き発現させている永久磁石材料といえる．

る(17)．等温時効処理はセル構造の組織の大きさを決めるものであり，その後の連続冷却処理は二相間の組成差の拡大に

.

Nd
Fe
B 系 HDDR 磁石

重要な役目を担っている．図に著者ら(18)が学生時代に観察した等温時効処理後と連続冷却処理後の TEM 組織を示し

NdFeB 系磁石において単磁区粒子の形成で保磁力を発た．その形態は数百 nm の Sm2Co17 相を数 nm の SmCo5 相

現させる方法として，液体急冷法にてアモルファスを形成さが取り囲むセル状の二相分離組織を示すが，等温時効処理後せ，その後の熱処理によって微結晶化(19) させる方法があと連続冷却処理後の両者には組織形態の差はないものの，保る．一方で HDDR 法(20)と呼ばれ水素との反応を用いて結晶磁力の値には差が見られる．これは等温時効処理時にセル状粒を単磁区粒子サイズまで微細化し，高保磁力粉末を得る方

組 織 は 形 成 さ れ る が ， 連 続 冷 却 処 理 中 に Fe と Co は Sm2法が報告されている． Nd Fe B 系磁石の主相 Nd2Fe14B 化

Co17 相中へ， Cu は SmCo5 相中へと拡散が進み， SmCo5 相合物は 650 ～ 1000 °C の水素中熱処理( Hydrogenation )によりNdH2 ， Fe2B ， Fe の 三 相 に 分 解 す る 不 均 化 反 応 を 生 じ る( Disproportionation )．この分解温度域において熱処理雰囲
気を水素から真空に切り換え強制的に脱水素すると， NdH2
から水素が放出(Desorption)され，それと同時に再結合反応( Recombination )を起こしてサブミクロンオーダーの Nd2
Fe14B 化合物相が形成する．また， HDDR 中に原料粉末中に存在していた過剰の Nd rich 相が液相となって結晶粒界に浸透し，再結合した Nd2Fe14B 化合物相が磁気的に孤立化して保磁力が高くなる． HDDR 法は液体急冷法とは異なり，水素との反応の制御によって磁化容易軸方向を一方向にそろえることが可能であるため，高性能 NdFeB 系ボンド
磁石用粉末の作製方法として知られている．
著者らは図(21)のような HDDR 現象が生じる水素圧と温度の関係を熱力学的に求め，これに基づいて水素圧を制御しながら(減圧水素下で) HDDR 処理をすることによって異方性粉末が作製できることを見出した．この水素圧を制御した処理(d HDDR と呼ばれている)では，水素の吸収，放出反応で生じる発熱反応や吸熱反応が抑制され，結果， HDDR
図6

二相分離型 SmCo 系磁石合金における熱処理過程による 磁 気 特 性 と セ ル 状 組 織 変 化 ( 文 献 ( 16 ) を 参 考 に 作成)(16)(18)．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

過程で出現する Fe ， NdH2 ， Nd2Fe14B 間の結晶学的方位関係も維持されており，著者らはこの維持が粉末内の結晶方位が揃った異方性粉末の作製メカニズムには重要であると考え

た(22) ．また，不均化組織が Fe と NdH2 相が成すラメラ状

く Nd2Fe14B 相の単結晶からなる粉末を得るプロセスを考案の組織であると結晶方位関係が維持され，NdH2 粒が球状化した．この原料粉末を用いて d HDDR 処理を施したとこ

すると結晶方位関係が失われることも見出し，両組織の制御

ろ，現在までにおいて最高の磁気特性を示す Nd Fe B 系

が異方性発現の鍵であることも指摘した(22)．さらに原料粉

HDDR 粉末の作製に成功している(23)．これらの組織変化を

末内のマイクロクラックならびに粒界近傍では，不均化反応

まとめて図に示した．現在，この磁石粉末を用いたボンド

後に NdH2 が球状化した組織が多く存在することも明らかに

磁石は，後述の焼結磁石を用いた場合と異なり，渦電流損失

した．

によって生じるジュール熱の発生を少なくできるため，次世これらの知見に基づき， HDDR 用の Nd Fe B 系原料粉代電動アクスル用モータの磁石として期待されている．

末の作製では，インゴットを 700 °C 近傍で熱処理して Nd rich 相を粒界に這わせ，さらに水素解砕を500°
C 近傍の高温

.

Nd
Fe
B 系焼結磁石で行って粒界破壊のみを生じさせ，マイクロクラックが少な
液体急冷法や HDDR 法を用いない希土類磁石では，結晶粒径が単磁区粒子サイズよりも大きくなるため，磁壁が結晶粒内に入り磁化反転が起こりやすくなる．このような代表例
として NdFeB 系焼結磁石があるが，単磁区粒子から構成
されていない材料の場合には，式( 4 )に示したように如何に逆磁区を結晶粒内に入れないようにするかがポイントとな 異方性磁る．これを決定するのが結晶粒を構成する主相の◯ 着磁磁界 Hex ，◯
 結晶粒サイ
界 HA ，磁石を利用する際の◯ 存在形態とその◯ 磁性である．◯
ズ D ，そして粒界相の◯HA が大きい磁石では，利用する前に施す主相結晶粒から磁 着磁磁界 Hex が大きくす
壁を掃いて単磁区化させるための◯る必要があるので，Hex に十分な大きさがないと逆磁区が残存してしまう． Nd Fe B 系磁石では主相の Nd2Fe14B 相の図7

Nd Fe B 系磁石の HDDR 処理における水素圧と温度の関係図(21)．

図8



異方性磁界 HA が 6.1 MAm－1(4) と現在利用されている着磁器で達成できる磁界なので利用できるが， Sm Fe N ( Sm2

NdFeB 系磁石の HDDR 処理における組織変化の模式図(23)．

本多記念講演Fe17N )系磁石や SmCo5 磁石の HA は Nd2Fe14B 相より一桁大きいことから，これらの磁石を利用する場合には，Hex の
大きさは検討すべきものとなっている．

じるためと考えられている．
一方，このように結晶粒を微細化されても，最終的には結存晶粒の周りに粒界相がどのように存在しているか，その◯ 結晶粒サイズ D が小さくなれば単磁区になって一方，◯

 の着磁プロセ
在形態によって保磁力の発生状況が変わる．◯

いる確率が増えるため，逆磁区の存在確率が減り高保磁力にスにおいて単磁区としても，この単磁区粒子が磁気的に孤立つながる．これが，著者らが経産省， NEDO の希少金属代した状態でないと高保磁力は得られない．すなわち，上述し替材料開発プロジェクトにおいて NdFeB 系磁石の開発者

た Fe Cr Co 系磁石と同じようにマトリックスが非強磁性である佐川博士(3)と取り組んだ

He ジェットミルなどで粉末で，強磁性の磁石相を取り囲むような組織形態を形成させる

粒径を細かくし，焼結磁石における結晶粒を微細化した研究必要がある． Nd FeB 系磁石において，この役割を果たすの指導原理である．結果，1 mm 程度の粉末粒径にすれば Dyのが Ndrich 相である．したがって，Ndrich 相を如何に均

フリーでも当時の磁石レベルで高保磁力を得て省 Dy が可能

一にかつ Nd2Fe14B 相との結晶粒界にいきわたらせるかがポとなる技術につながった(24)(25)．ただ，焼結磁石においては

イントとなる．これが図 9 において説明した我々が作製しこの粉末粒度が均一でないと磁壁の入り方が粉末粒径によった単磁区粒子サイズの粉末を利用した焼結磁石において高保て異なってしまうため，保磁力の値に分散ができてしまうと磁力が得られなかった理由の一つと言える．

いう問題があった．著者ら(26)(27) は，先述した HDDR 法とまた，Ndrich 相は酸化しやすく三重点で酸化物などの欠本粉砕法を組み合わせることにより，図のように Nd2Fe14

陥を形成したり， Nd2Fe14B 相との界面に Fe などのソフト

B 相の単磁区粒径サイズで粒度分布のよい粉末を作製するこ

磁性相を出現させやすくしたりするため，その酸化は防がねとに成功している．しかし，逆に粒界相である Nd rich 相ばならない．最近の研究で，粒界相の Nd rich 相には酸素 存在形態を制御するまの量や分布形態，すなわち粒界相の◯含 有 量 に よ っ て 異 な る dhcp Nd ， fcc の Nd O ， hcp のでには至れず，高保磁力は得られてはいない．

Nd2O3 などがあること， Ga などの添加によって粒界相が変この結晶粒微細化を進めて改善したものに NdFeB 系熱化することなどがわかってきている(32) ．さらに本系焼結磁

間加工磁石がある(28)．これは液体急冷法で作製した急冷薄石における Dy 削減方法として知られる粒界拡散法(33) を応

帯を熱処理した後にホットプレス，熱間押し出しなどの熱間用して Nd で行う浸透拡散法(34)(35)によって Nd rich 粒界相加工によって， Nd2Fe14B 相の磁化容易軸方向である c 軸方の幅が広くなり， Nd2Fe14B 主相の磁気的な孤立化が進ん

向を一方向に揃えた異方性磁石であり， Hioki ら(29)(30) によ

で，さらに高保磁力になることが報告されている．しかし，って重希土類フリーの NdFeB 系熱間加工磁石がハイブリ

Nd rich 相は主相の Nd2Fe14B 相よりも飽和磁気分極の値がッド自動車の駆動モータに利用されたことが報告されてい低いことから，多く出現させると磁石全体の飽和磁気分極がる．また， La, Ce の利用によって低コスト化が図られた報下がり，結果的には( BH )max も低下してしまうので，その告も最近ではなされている(31)．なお，この異方化のメカニ

体積分率，すなわち磁石組成の検討は必要となる．

ズムは熱間加工中に粒界相の Nd rich が液相になり， Nd2

 磁性が保磁力に影響を
最近，この粒界相について，その◯Fe14B 結晶粒が回転，さらには Nd2Fe14B 相の結晶粒成長が及ぼ すこ とが NIMS を 中心 とした 元素 戦略 磁性材 料拠 点

c 軸よりも a 軸方向の方が速いため優先的な結晶粒成長が生(ESICMM)の研究で明らかにされている(36)．そのひとつに放射光を利用して粒界相である Ndrich 相が Fe を多く含む
ため強磁性であり，その組成における Fe 量を下げることが保磁力増加の指針であることを示したことが挙げられる．さらに浸透拡散法などで，その磁性を非強磁性に近づけることによって，初磁化曲線や磁化反転挙動が磁壁のピンニングタ
イプ型から核生成型に変化すること，さらにそれをマルチス
ケール組織観察，保磁力の角度依存性，計算機シミュレーシ
ョン，保磁力の温度係数，などの解析技術から明確にした報告もある．これらの結果は長年，永久磁石材料で難しいとされていた保磁力機構に対し，統一見解を明解に示した重要な研究と考えられる．すなわち，いずれの永久磁石でも単磁区粒子が磁気的に孤立している複合組織形態を作り上げ，それを如何に保持するか，ここに高保磁力化の指針があることを明確にしたものであると言える．

.
図9

NdFeB 系磁石における単磁区粒子サイズの粉末作製法(26)(27)．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

ま

と

め

本稿では，永久磁石の磁気特性を向上させるための複合組

織の形成について示した．今，振り返るとその製造プロセスの改善の歴史は，無意識ながらもこれに基づいてなされてきたものと言える．今後も本分野が新たな材料の開発も含めて発展していくことを期待したい．

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Okada and M. Homma: J. Alloys Compd., 293295(1999),862867.
(22) T. Horikawa, M. Yamazaki, C. Mishima, M. Matsuura and S.
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(23) T. Horikawa, M. Yamazaki, M. Matsuura and S. Sugimoto:
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Sagawa: J. Appl. Phys., 111(2012), 07A739.
(26) M. Nakamura, M. Matsuura, N. Tezuka, S. Sugimoto, Y. Une,
H. Kubo and M. Sagawa: Appl. Phys. Lett., 103(2013),
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(27) S. Sugimoto, M. Nakamura, M. Matsuura, Y. Une, H. Kubo
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(28) R. W. Lee: Appl. Phys. Lett., 46(1985), 790791.
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82.
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84.
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( 32 ) 佐々木泰祐，大久保忠勝，宝野和博日本金属学会誌， 81(2017), 2
10.
(33) H. Nakamura, K. Hirota, M. Shimao, T. Minowa and M.
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Permanent Magnets and their Applications, Bled Slovenia,(Ed. Spomenka Kobe and Paul McGuiness, the Jo ¾zef Stefan
Institute), (2010), 253256.
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(36) J. Li, H. SepehriAmin, T. Sasaki, T. Ohkubo and K. Hono:
Sci. Technol. Adv. Mater., 22(2021), 386403.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
1984 年

東北大学大学院金属材料工学専攻博士課程
前期 2 年の課程修了
1984年 4 月 東北大学 工学部 助手
1992年 3 月 東北大学 工学部 助教授
2006年 4 月―現職
専門分野磁性材料学◎永久磁石，高周波磁性材料の開発と応用に従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
杉本



諭

本多記念講演金ナノ粒子酸化チタン/ポリアニリンハイブリッド
電極を用いたグルコースセンサー性能の向上邱

サーであるが(7) ， GOx， GDH などの酵素の低温度安定性，

.

は じ

め

に

低化学安定性，酵素の拘束工程の複雑さ，高価格などの問題がある(8)(9)ことから，現在は非酵素型グルコースセンサーがこの度，日本金属学会・奨励賞をいただき，大変光栄に思有望視されており，その電極材料の研究開発が活発に行われっております．著者はこれまで，グルコースセンサーなどにている(10)(12) ．しかし，現時点においては感度や選択性な使用される金属の化学的な面を研究してきました．また，現

どが酵素型よりも劣るため，これらの問題点を改善すること

在は化学的な面に限らず，物理的，機械的にグルコースセンが必要となっている．

サーと同じく生体材料に応用できる形状記憶合金の開発に取

非酵素型グルコースセンサーは，通常，電気活性のある材り組んでいます．本稿では，非酵素型グルコースセンサーの料(例金属，金属化合物など)と支持材(例導電性ポリ

感度，選択性，長期安定性などの問題点を改善するために，

マ，炭素質など)で構成されている．その中で，電気活性の著者らがこれまで開発を行ってきた金ナノ粒子―酸化チタ

ある材料はグルコースを酸化する役として必要であり，一ン/ポリアニリン( AuNPsTiO2/ PANI)複合電極材料を紹介

方，支持材は電極材料の比表面積の増大や複合電極材料の安します．さらに，その複合電極材料における三つの材料の相定性の向上などのために使用されている．また，電気活性の互作用による感度，選択性，長期安定性などの向上のメカニ

ある材料を最大限利用するために，比表面積の高いナノ活性ズムに関する著者の最近の研究(1)(2)について紹介します．

材料および構造が複雑で細かい支持材が追求されている．

人体中のグルコース濃度を測定できるグルコースセンサー

非酵素型グルコースセンサーの感度を向上するために，電は，糖尿病患者の日常検査，健康維持のために，近年盛んに

気活性のある材料の構造調整(13)，材料の複合化(14)，結晶方研究開発が行われている(3)(4)．病気の早期発見が重要視され位の制御(15) ，比表面積の増大(16) などが行われてきた．まる中，高感度，高選択性，高安定性のグルコースセンサーがた，選択性の改善のために合金化によるグルコースの酸化電求められている．装置の観点では( 1 )侵襲型および( 2 )非侵位の微調整(17) や，電極材料の長期安定性の向上のために支襲型に二分されるが，現在は利便性の向上に向けて非侵襲型

持材の構造の最適化(18) など，様々な基礎研究が行われていに対する注目が高まっている．一方，材料の観点では，グルる．

コースセンサーは大まかに(1)酵素型グルコースセンサーおよび(2)非酵素型グルコースセンサーに二分される(5)(6)．酵
素型では，グルコース酸化酵素(Glucose oxidase; GOx)やグ.

AuNPs TiO2 / PANI 複合電極材料の作製および解析

ルコース脱水素酵素( Glucose dehydrogenase; GDH )などが必要である．一方，非酵素型では，金属や金属化合物(例

定電圧による沈着により，ポリアニリン(PANI)を白金基

酸化物，硫化物など)などがよく利用されている．これまで

板上に合成した．制御電圧は 1.05 V とし， 0.1 M アニリン

実際に応用されてきたのは感度の高い酵素型グルコースセン

単量体が含まれる 0.5 M 塩酸水溶液を用いた．本稿では，

東京工業大学・科学技術創成研究院助教(〒2268503 横浜市緑区長津田町4259
R227)
Enhancement of Glucose Sensing Performances via Gold NanoparticleTiO2/Polyaniline Hybrid Electrode; WanTing CHIU(Institute of
Innovative Research, Tokyo Institute of Technology, Yokohama)
Keywords: gold nanoparticles, chemical sensor, glucose sensor, nonenzymatic, polyaniline, titanium dioxide
2021年12月17日受理[doi:10.2320/materia.61.283]

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia JapanAg /AgCl(飽和 KCl 水溶液)の標準電極を基準にして電圧を微小 化の 機構 は，ア ンカ ー効 果(1) とし て知 られて いる ．

表示している．また，白金板材を対電極として使用した．累TiO2 粒 子 が ア ン カ ー と し て AuNPs の 堆 積 を 阻 害 し た た

積電荷量が 20 mC に達した際にポリアニリンの合成を停止

め，より小さい AuNPs が合成できた(図 1(b)の小さい矢印

した．その後，様々な酸化チタン( TiO2 )濃度(例 5.000 ，で示す)．すなわち，TiO2 粒子が金の足場を奪うことで金が1.000 ， 0.500 ， 0.100 ， 0.050 ， 0.025 ， 0.000 g / L )の懸濁液

凝集するのを防いでいる現象である．前述したアンカー効果

100 mL をポリアニリンの沈着した白金基板に滴下し， 40°
Cのメカニズムは図に示した．このように， TiO2 粒子を基で 1 h の乾燥を行って， TiO2 粒子を白金電極表面に修飾し板表面に修飾して得られた複合電極では，比表面積がより大－5M のテトラクロリド金( III )酸( HAuCl4 )きくなることで，高い電気活性を示す AuNPs を合成できるを前述の複合材料に滴下し，40°
Cで 1 h 乾燥させ，金ナノ粒

ことがわかる(図 2 ( e ))．作製した複合材料の特性(例感子(Au nanoparticle; AuNPs)を析出させた．

度，選択性，長期安定性など)の詳細について，次のセクシ

た．最後に， 10

その結果，図に示すように， TiO2 粒子を修飾した白金

ョンに述べる．

電極(図 1(a)と(b))では，修飾しない場合(図 1(c)と(d))と比べ， AuNPs の粒子径がより小さくなった．図 1 (b )と( d )はそれぞれ，図 1(a)と(c)を拡大したものである．この粒子

.

TiO2粒子による感度，選択性，長期安定性の向上



TiO2 で基板を被覆しない複合電極

図に示すように，複合電極の特性を評価するためのサイクリックボルタンメトリー(CV)を行った．図 3(a)はグルコースを添加しない場合の，図 3(b)は 10 mM のグルコースを
添 加 し た 場 合 の ， 各 々 0.1 M の NaOH 水 溶 液 中 に お け る
TiO2 被覆無しの複合電極の CV 曲線を示す．

水溶液にグルコースを添加しない場合は図 3 ( a )に示すよ
うに，複合電極の酸化還元反応の電流ピークしか観察されな
い．－ 0.8 V から－ 0.5 V までの電流ピークは，電極表面での水素の吸着と脱着反応によるものである．ポジティブスキ
ャンにおいて，－ 0.5 V から 0.6 V までの電流は，複合電極
全体(例白金， AuNPs など)の酸化反応に対応する．一方，ネガティブスキャンでは， 0.1 V および－ 0.3 V の電流
ピークはそれぞれ， AuNPs および AuNPs と白金基板の還元反応に対応する．
図1

走査型電子顕微鏡写真 (a)AuNPsTiO2/PANI 複合電極材料，( b )図( a )の拡大図，( c ) AuNPs / PANI 複合電極材料，(d)図(c)の拡大図．

水溶液にグルコースを添加した場合は図 3( b )に示すように，グルコースを添加しない場合とは異なった CV 曲線を示
し，明らかに増大した反応電流が観察された．－0.8 V からの反応は，図 3(a)と同様，複合電極の－0.5 V までの a と a′

図2



( a ) ポリアニリンを電気化学的手法により白金基板に合成するプロセス，(b) AuNPsの修飾工程，(c) TiO2 粒子の修飾工程，( d ) TiO2 で被覆した電極への AuNPs の修飾工程，(e) TiO2 粒子によるアンカー効果でより小さい
AuNPs の修飾ができることの模式図，(f) TiO2 粒子で基板を被覆しない複合電極材料の微小構造の模式図．

図3

TiO2 被覆の無い AuNPs / PANI 複合電極材料に対して
スキャン速度 50 mVs－1 で測定した CV 曲線．( a ) グル
コース無添加の 0.1 M NaOH 水溶液の場合，および，( b ) 10 mM のグルコースを添加した 0.1 M NaOH 水溶液の場合．

新 進 気 鋭

表面での水素の吸着と脱着反応である．ポジティブスキャン
において， b で示す通り，約－ 0.3 V で AuNPs の化合物，
すなわち，グルコースを酸化する AuOHads (メディエータの感度を向上させることができた．



複合電極化による感度，選択性，長期安定性等の向上ー)が生成された．続いて，ポジティブスキャン中の約 0.2

図の定電圧測定法に示すように，電圧を 0.2 V に固定

V では，グルコースの酸化を示す電流ピークが現れた( c とし，グルコースを測定水溶液に滴下し，グルコースを酸化す

表記)．一方，ネガティブスキャンにおいては，約 0.1 V でる電流密度を測定した． AuNPs TiO2 / PANI 複合電極材料

金の酸化物( AuOx など)が AuOHads に還元される電流およにより高感度のグルコースセンサーを実現でき，グルコース

びグルコースが再び酸化される電流が再度現れた( c ′と表濃度が約 3 mM から 8 mM までの範囲(人体にあるグルコーと 表 記 ) AuOHads が記 ) ． 続 い て ， 約 － 0.25 V で は ( b ′スの一般的濃度(19))においては，グルコースを酸化する電流

AuNPs まで還元されるとともに，白金基板の還元反応も含密度との間で線形関係も達成できた．さらに，線形計算式でめた複合電極全体にわたる還元反応による電流が観察された．

算出した検出下限は 0.15 mM であり，感度の面においても



TiO2 で基板を被覆した複合電極材料

グルコースセンサー用電極として十分に適切と考えられる．
複合電極材料としての選択性を測定するため， 0.1 M ので複合電極基板表面を被覆した場合，水酸基(OH－)

NaOH 水溶液中で電極を 0.2 V に保持した状態で，1 mM ののスピルオーバー効果により，更なるグルコースの酸化反応

グルコース， 0.1 mM の尿酸( UA )，ドーパミン，アスコルを促進できることが報告されている(1)．しかし，金属より導ビン酸( AA )，塩化ナトリウム( NaCl)，蔗糖( Sucrose )，乳電性の低い TiO2 は複合電極の導電性を低下させるため，添糖(Lactose)，果糖(Fructose)，尿素(Urea)をそれぞれ水溶TiO2

加量を最適化する必要がある．図に， 10 mM のグルコー液に添加し，反応電流の時間経過に伴う変化を観察した(図スを添加した 0.1 M NaOH 水溶液に種々の濃度の TiO2 を混)．グルコースの添加により，明らかな酸化反応の電流が観合して作製した複合電極の CV 曲線を示す．図 4 ( a )に示す

察された(30 s および 210 s)．一方，上記の干渉物を添加しように，TiO2 被覆の無い電極の CV 曲線において，0.2 V でのグルコースの酸化反応では， TiO2 によるスピルオーバー
効果がないため，最も小さい酸化電流ピークが観察された．
続いて，TiO2 の添加濃度が 5 g/L から 0.05 g/L まで減少す
るとともに酸化反応による電流が増大した(図 4( b )( f))．
しかし，その濃度が 0.05 g / L より少なくなると，グルコー
スの酸化電流は低下した(図 4(g ))．このことから，最適のTiO2 の添加濃度は 0.05 g/L であることが示唆された．TiO2の添加濃度の最適化により，グルコースの酸化電流を約 6倍に向上することができ， TiO2 を添加した AuNPs TiO2 /PANI 複合電極を採用することにより，グルコースセンサー

図4

種々の濃度の TiO2 を添加した AuNPs ( TiO2 )/ PANI
複合電極材料による CV 曲線．( a ) TiO2 無添加，( b ) 5
g / L ，( c ) 1 g / L ，( d ) 0.5 g / L ，( e ) 0.1 g / L ，( f ) 0.05
g/L，(g) 0.025 g /L ．スキャン速度は 50 mVs－1 ，スキャン電位範囲は－ 0.8 V から 0.6 V まで，測定温度は室温である．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

図5

最適化した AuNPsTiO2/PANI 複合電極材料における電流密度とグルコース濃度の相関．グルコース濃度の測定
範囲は 0 mM から 10 mM まで，測定温度は室温である．

図6

グルコース(1 mM)および尿酸，ドーパミン，アスコルビン酸，塩化ナトリウム，蔗糖，乳糖，果糖，尿素などの干渉物(0.1 mM)を各 0.1 M の NaOH 水溶液に添加した場合の反応電流の時間変化．測定電圧は 0.2 V で，測定温度は室温である．



も，本研究で開発したグルコースセンサーは感度，検出下
限，反応時間，安定性などの点で優れている．したがって，
本稿で紹介した高感度，高選択性，および長期信頼性に優れた AuNPsTiO2/ PANI は将来の実用が望めるグルコースセ
ンサー用電極材料として期待できる．

.

お

わ

り

に

本稿では，グルコースセンサーへの応用を目指し，取り組
んだ金ナノ粒子酸化チタン/ポリアニリン( AuNPs TiO2 /
図7

最適化した AuNPs TiO2 / PANI 複合電極材料における10 週間にわたる電流密度の推移．測定温度は室温である．

PANI)複合電極材料に関する研究を紹介した． TiO2 の添加濃度を調整し，基板被覆量を最適化したことにより，高感度，高選択性，高長期安定性を達成できた． AuNPs TiO2/
PANI 複合電極材料はグルコースセンサーとして有望な材料

であるが，さらに，貴金属の比表面積を増大させることや，た場合は，酸化反応による反応電流はほとんど観察されなか

電気活性の高い結晶方位を利用すること，貴金属の使用量をった(40 s から 200 s までの範囲内)．よって，選択性の面により削減することなどが，今後の重要な課題といえる．著者

おいても，最適化した AuNPs TiO2/ PANI 複合材料はグル

は現在，同じく生体材料である形状記憶合金の b チタン基コースセンサーの電極材料として適するといえる．

合金や，銅基合金，強磁性 NiMnGa 基合金などに関する研

非酵素型のグルコースセンサーに対しては，前述した感度究を行っている．過去の電気化学の研究経験を生かし，化学と選択性以外に，長期安定性も重要なファクターと考えられ的，および機械的に優れる様々な生体材料の開発に取り組んている．長期安定性の評価のために，図に示すように毎週でいる．

1 回の CV 測定を継続した結果，10週間経過後もピーク電流

密度が 95 以上の値が得られており，本電極材料が高い長

本稿で紹介した研究は，東京工業大学・細田秀樹教授，曽期安定性を有することが示唆された．また，表に示すよう

根正人教授，TsoFu Mark Chang 准教授，および東大生産に，金と関連したグルコースセンサーに関する先行研

技術研究所・年吉洋教授，Agn àes TixierMita 准教授と共同

究(20)(28) で述べられている他の金基の複合電極と比較してで遂行されました．また，本研究の一部は，科学研究費補助

表1



本稿のグルコースセンサーと文献にある金元素が含まれる電極材料の性能の比較．

新 進 気 鋭金(特別研究員奨励費 19F19048)の支援により実施されました．ここに深く感謝の意を表します．本稿で再利用した図の著作権は，エルゼビア社より取得した．

文献( 1 ) W.T. Chiu, T.F. M. Chang, M. Sone, A. TixierMita and H.
Toshiyoshi: Talanta, 212(2020), 120780.
( 2 ) W.T. Chiu, T.F. M. Chang, M. Sone, A. TixierMita and H.
Toshiyoshi: Sens. Actuators B Chem., 319(2020), 128279.
( 3 ) J. Kim, A.S. Campbell and J. Wang: Talanta, 177(2018), 163
170.
( 4 ) W.T. Chiu, T.F. M. Chang, M. Sone, H. Hosoda, A. Tixier
Mita and H. Toshiyoshi: Electrochem, 2(2021), 347389.
( 5 ) G. Wang, X. He, L. Wang, A. Gu, Y. Huang, B. Fang, B. Gengand X. Zhang: Microchim. Acta, 180(2013), 161186.
( 6 ) S. Park, H. Boo and T. D. Chung: Anal. Chim. Acta, 556(2006), 4657.
( 7 ) H. Lee, Y. J. Hong, S. Baik, T. Hyeon and D.H. Kim: Adv.
Healthc. Mater., 7(2018), 1701150.
( 8 ) H. Karimi
Maleh, K. Cellat, K. Arƒkan, A. Savk, F. Karimi and
F. ºSen: Mater. Chem. Phys., 250(2020), 123042.
( 9 ) R. Ahmad, N. Tripathy, M.S. Ahn, K. S. Bhat, T. Mahmoudi,
Y. Wang, J.Y. Yoo, D.W. Kwon, H.Y. Yang and Y.B.
Hahn: Sci. Rep., 7(2017), 5715.
(10) R. Ayranci, B. Demirkan, B. Sen, A. ºSavk, M. Ak and F. ºSen:
Mater. Sci. Eng. C, 99(2019), 951956.
(11) Y. Zhang, J. Xu, J. Xia, F. Zhang and Z. Wang: ACS Appl.
Mater. Interfaces, 10(2018), 3915139160.
(12) S. Lin, W. Feng, X. Miao, X. Zhang, S. Chen, Y. Chen, W.
Wang and Y. Zhang: Biosens. Bioelectron., 110(2018), 8996.
(13) Z. Zhuang, X. Su, H. Yuan, Q. Sun, D. Xiao and M. M. F. Choi:
Analyst, 133(2008), 126132.
(14) Y. Su, H. Guo, Z. Wang, Y. Long, W. Li and Y. Tu: Sens. Actuators B Chem., 255(2018), 25102519.
(15) J.
S. Ye, C.W. Chen and C.L. Lee: Sens. Actuators B Chem.,
208(2015), 569574.

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan(16) S. Liu, Z. Wang, F. Wang, B. Yu and T. Zhang: RSC Adv., 4(2014), 3332733331.
(17) L. Lin, S. Weng, Y. Zheng, X. Liu, S. Ying, F. Chen and D.
You: J. Electroanal. Chem., 865(2020), 114147.
(18) S. MasoomiGodarzi, A. A. Khodadadi, M. VesaliNaseh and
Y. Mortazavi: J. Electrochem. Soc., 161(2014), B19B25.
(19) Y. Ding, Y. Wang, L. Su, M. Bellagamba, H. Zhang and Y. Lei:
Biosens. Bioelectron., 26(2010), 542548.
(20) N. Muthuchamy, A. Gopalan and K. Pill
Lee: RSC Adv., 8(2018), 21382147.
(21) A. L. Rinaldi and R. Carballo: Sensor. Actuator. B Chem., 228(2016), 4352.
(22) K. Grochowska, J. Ryl, J. Karczewski, G. ÁSliwi ánski, A. Cenianand K. Siuzdak: J. Electroanal. Chem., 837(2019), 230239.
(23) T. D. Thanh, J. Balamurugan, J. Y. Hwang, N. H. Kim and J.
H. Lee: Carbon, 98(2016), 9098.
(24) C. Shen, J. Su, X. Li, J. Luo and M. Yang: Sensor. Actuator. B
Chem., 209(2015), 695700.
(25) M. Xu, Y. Song, Y. Ye, C. Gong, Y. Shen, L. Wang and L.
Wang: Sensor. Actuator. B Chem., 252(2017), 11871193.
(26) H. Shu, G. Chang, J. Su, L. Cao, Q. Huang, Y. Zhang, T. Xia
and Y. He: Sensor. Actuator. B Chem., 220(2015), 331339.
(27) H. Jeong, D. M. Nguyen, M. S. Lee, H. G. Kim, S. C. Ko and L.
K. Kwac: Mater. Sci. Eng. C, 90(2018), 3845.
(28) T. Kangkamano, A. Numnuam, W. Limbut, P. Kanatharana
and P. Thavarungkul: Sensor. Actuator. B Chem., 246(2017),
854863.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

邱

2018年 9 月 東京工業大学大学院総合理工学研究科博士後期課程 修了
2018年10月 東京大学生産技術研究所 日本学術振興会・外国人特別研究員 PD
2020年 2 月 東京工業大学科学技術創成研究院 助教
2022年 4 月 現職
専門分野電気化学，形状記憶合金，状態図◎ NiMnGa 強磁性形状記憶合金を中心に研究開発に従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

かけてくれたのだ．Cd は中性子の吸収材だけど，Cd の同位体が手に入ったので AuCd で中性子非弾性散乱の実験をやらないかというものだった． Cd 入手の詳しいことはわからないが，ソビエトが崩壊したのが 1991 年のことである．私が大学院生の時に BNL の Shirane や Shapiro の論文も目にしていたが，論文上の素晴らしい人々でしかなかった．会議
での発表がきっかけになって次の研究につながる．コロナ禍
の中で Web 会議が行われる昨今ではなかなか考えにくい．
私が BNL にでかけられたのは1980年に始まった「日米協力中性子散乱事業」のおかげである．日米協力事業について
は，遠藤先生や藤井先生の記述に経緯が詳しく述べられている(2)(4)．アメリカ側では BNL で白根元先生が中性子散乱で多くの成果を上げられ，日本では星埜禎男先生，山田安定先生，藤井保彦先生らの貢献が大きい．Shapiro からの話を受
私がニューヨーク州マンハッタンの東，ロングアイランド

けた当時，私は筑波大学から栃木県宇都宮市に新しくできた

島 の ア プ ト ン に あ る BNL ( Brookhaven National Laborato-

帝京大学理工学部に移っていた．確か申請書を書いて採択さry)の HFBR(High Flux Beam Reactor)へ中性子非弾性散乱

れ，(当時の記録を読みだそうと昔の HDD を読みだそうとの実験に出かけたのは， 1994年 12月と 1996年 12月二回であしたが，残念ながら読みだせなかった．）筑波大学で単結晶をる ． そ れ ぞ れ 三 週 間 余 り ， 二 週 間 余 り で あ る ． BNL の作製してもらい，アメリカへ出かけた．

HFBR は，中性子散乱で 1994 年にノーベル賞を受賞した

出かけるまでは大変で， BNL で放射線管理区域に入るた

Bertram N. Brockhouse も 一 時 期 実 験 を 行 っ た 施 設 で あめ試験を受け，確かその結果が 80 点以上でなければならな

る(1) ．実は私が BNL について書くのは二度目である．以かった．試験のための資料が多量に送られてきた．まだまだ前，中性子コミュニティー情報誌「波紋」に 2000 年に書か新米の助教授だったが，助手(当時は助教ではなく助手)のこ

せてもらった．中性子科学会の沿革を見てみると 1991 年 1

ろと違って，私立大学では授業を結構持っていたので，資料

月に中性子コミュニティーの情報誌「波紋」を刊行とあり，を十分に読み込むことはできなかった．成田発のアメリカへ

2001年 4 月に中性子科学会誌「波紋」へ移行しているので，の飛行機はオーバーブッキングしていたようで，ビジネスク

中性子コミュニティー情報誌としての「波紋」の最後の年にラスに席を移らされて，なかなか良い待遇だったはずだが，書かせてもらったようだ．今回は少し詳しく書いてみようと

試験勉強にフライト時間のほとんどを費やし，ビジネスクラ

思う．

スを満喫したという思いはない．結局ほとんど眠れないまBNL へ行くきっかけになったのは国際会議である．当

初，筑波大学で AuCd の研究を行っており，マルテンサイ

ま，ニューヨーク，ケネディー国際空港に着いた．
ケネディー国際空港に降り立ち， BNL からの迎えの車にトの単結晶を用いて未知であった結晶構造の解析に成功し乗り，車で高速道路495号を東へ．今はどうなのかは知らなた．結果からマルテンサイト変態のメカニズムを考察し，フいが，当時，車からの風景に，昼間なのに煌々とハイウェイ

ォノンのソフト化という考え方で説明できるという論文を書の電灯がともり，なんてもったいないと思った記憶がある．

かせてもらった．最初に学会で発表した時に，ある先生に，

BNL に入構するにはチェックが必要で，少し特別な気がししばらくは確かめられませんね，と言われたのを記憶していて，わくわくしていた．いろいろな手続きのため，構内の物る．しばらくは確かめられませんね，と言われた意味は瞬時

理系の建物へ行き，迷いながら別の建物へも出かけた．物理には理解できなかったが，その先生には，Cd は中性子の吸系の建物の北側には丸いドーム状の原子炉棟( HFBR )があ

収材だから中性子散乱実験が難しいということが，すぐに浮る．翌日試験があることを聞き，宿舎に入った．試験で 80

かんだのであろう．当時，私は X 線の回折を中心に行って点取らなければ施設に入れず，実験ができないという笑い話

おり，物質の相変態のメカニズムについて，格子振動の特定になるので，宿舎に入ってからも試験勉強をしていた．結局の振動モードがソフト化し，原子の変位が戻らなくなり低温

二日ほど寝ていない状態だったと思う．

の構造へ変態するという考え方には，とても興味を持ってい

BNL の構内はとても広く，近所にすぐ店があるわけでもた．しかし中性子の性質まではすぐに頭が働かなかった．

なく，車があったほうがいいというのでレンタカーを借り1992 年にアメリカ，モントレーで開催されたマルテンサ

た．一人では広すぎる宿舎に泊まり，朝，物理棟， HFBR

イト変態の国際会議 ICOMAT で AuCd の結晶構造解析の話へ出かけ実験をした．夜は時々宿泊エリアにあるコインランも含めて“Recent Work on the Determination of Crystal

ドリーで洗濯し，土日はカフェテリアが休みだったので，買Structure ”というタイトルで，上司であった大塚先生が私い物に約6.5 km(4 マイル)ほど離れたキング・カレンのスーと共著という形で Key Note Lecture で話をされた．それをパーマーケットに出かけた．巨大なスーパーだったが日本に聞いた BNL の Shapiro が我々の結果に興味を持って，声をはすでにあったレトルト食品がなく，仕方なく簡単に作れそ



談

話

室

うなパスタを買うと大量にできてしまい，毎食同じものを食HFBR の入退室を行い，実験が順調に進んでいるかチェッ

べる羽目になった．キング・カレンの巨大な駐車場に面しクし，データ整理を行いながら日々を過ごした．データがたて，テイクアウトできる中華屋さんもあり，一人分の中華をまっていくと期待通りにソフト化が見え，うれしかったのも買って帰り，夕食にしたこともあった．他人よりも食べると記憶している．当時，放射光の実験では，真夜中に実験条件

自負していたのだが，なかなかの量に参ってしまった．アメを変えるという生活パターンになじまないこともよく行ってリカ人の胃袋に敬服．外食にはポートジェファーソンへ行っいた．しかし中性子の実験では生活パターンに合うように実たりもしたが，一人で入るのに気後れして，入りやすい店に験を行うことができ，感心したものだ．夜，測定を仕掛け，入ったり，ステーキが食べたいと思って入ったらとても硬い

一晩の測定ランにして，翌朝次の測定を仕掛ける． 94 年はステーキだったりしたこともある．ロングアイランド島の東

順調に実験を終え帰ってきた．次の機会には特別のことを経の端まで行って灯台を見に行ったこともある(写真が見つか験することになった． HFBR の退避訓練の後，クリスマス

らない)．アプトンから南に下って島の南側に沿って伸び

休暇に入った．退避訓練に合わせて実験を終了し，宿舎へ戻ている砂州まで行ったこともある．

って，「クリスマス休暇があるんだ」と思い，なんとなく寂

ある晩，Shapiro に言われて音楽を聴きに行ったことがあしい気持ちになった記憶がある．実験の終了とともに日本へる．レンタカーで高速道路495号線を西に走り，マンハッタ

帰ってきた． 1996 年の 12 月の末である．しかし，思ってもンの北にあるリンカーンセンターに行った．その冬初めてのみなかったことに，汚染水の水漏れが発見され，しばらくの雪が散らつき始め，不安を感じながらミッドタウントンネル

間，原子炉の稼働ができなくなったという報告をもらった．

を抜け，マンハッタンに入った．一方通行の多い道を車で北実験の機会をもらい，いいデータも取れたので，私も再稼働上して，リンカーンセンターの近所の駐車場に車を置いてへの働きかけの手紙を書いたが， 1999 年に永久にシャット(白根先生に教えてもらって出かけたような記憶がある)会場

ダウンということになってしまった．ということは，私の実で音楽を聴いた．しかし，雪が散らついていたのが気になっ験が HFBR での最後の実験となったのである．もちろん多て，後ろ髪を引かれる思いで，途中で帰ることにした．後でくのテーマが走っているので，最後の実験はいくつもあるは知ったことだが，私が帰りにミッドタウントンネルを通った

ずだが，何か運命的なものを感じる．

後，雪のためトンネルが封鎖になったと聞いた．通常は 1
時間半程度の距離だが，高速道路に雪が積もり，途中で乗り

私は島根大学総合理工学部を退職し，現役最後の年に，立捨ててある車も多数見かけながら，宿舎に帰りついたのは夜ち上げに携わった(5)次世代たたら協創センター(NEXTA)(6)

中の 2 時だった．翌日，Shapiro に聞くと心配していたらしで現在特任教授をしているが，改めてこのエピソードを書く

い．携帯電話などない時代である．

機会を与えてくださった方々に感謝します．また， BNL に

ロングアイランド鉄道でマンハッタンに出かけたこともあ

出かける機会を与えてくださった方々，実験に協力いただいる．車でマンハッタンに行った経験もあり，車で行こうと思た方々に，改めてこの場を借りて感謝します．論文上のすばうと言うと，その日は鉄道がいいと言うのでその助言に従っらしい先生だった白根先生と直接話ができ，ご自宅でのパーて，最寄りの駅まで車で行き，車をそこに置き，鉄道で出かティーにも呼んでいただき幸運でした．この研究を通じて出けた．ロングアイランド鉄道に乗ってマンハッタンまで行く

会った海外の方々と，その後もお付き合いがあり，その後いと終着駅はペンシルベニア駅．駅を出てエンパイヤ・ステー

ろいろな機会に恵まれたのも幸運でした． BNL でポスドク

ト・ビルも近くにあり，5 番街を北に向かって歩き，時節柄をしておられ，帰国後，将来を期待され若くして阪大教授にロックフェラーセンターのクリスマスツリーも目にし，トラなられたが，残念ながら亡くなられた廣田和馬氏には，そのンプタワー(当時はトランプ氏のことなど知っていたとは思後も東海村の原研での TiNi の実験でもお世話になりました．

えないので，情報をもらっていてビルに入ったのだろう)，
ティファニー， FAO シュワルツという巨大なおもちゃ屋があった．今グーグルの地図を見て見ると，確かこの辺にと思っていた場所には巨大 IT 企業が．Web で検索してみると，「 FAO Schwarz は 2015 年にニューヨーク 5 番街にあったフ
ラッグシップ店が惜しまれながら閉店し， 2018 年 11 月にロックフェラープラザに新店舗がオープン」とある．あれから25 年以上経ったのだからと納得．白根先生にマンハッタンのデリカテッセンを教えてもらい，そこを目指して歩き，昼食をとったのだが，30 cm はあろうと思われるバーガーが出てきて，どうやって食べようかと思案した．
さて，実験の話に戻ろう．毎回放射線のチェックをしてま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan文献( 1 ) Brookhaven National Laboratory HP〈https://www.bnl.gov/
bnlweb/history/nobel/〉閲覧日2022年 2 月 1 日( 2 ) 遠藤康夫日本物理学会誌，70(2015), 694701.
( 3 ) 藤井保彦日本の結晶学()，日本結晶学会編( 2014 )， 58 
60.
( 4 ) 遠藤康夫日本物理学会誌，60(2005), 655.
( 5 ) 大庭卓也，荒河一渡，三浦哲也，秋重幸邦産学連携学， 17(2021), 1723.
( 6 ) 次世代たたら協創センター HP 〈 https: // tatara.shimane-u.ac.
jp/〉閲覧日2022年 2 月22日
(2022年 2 月 1 日受理)[doi:10.2320/materia.61.288](連絡先〒690
0816 松江市北稜町 2 番地)

``An Introduction to Statistical
Thermodynamics''
T. L. Hill(著), Dover Publications
Revised 版，1987年
名古屋大学大学院工学研究科物質科学専攻

横井達矢■教科書の表紙．

この参考書は，筆者が修士の時に研究室内の輪講で使用しだ理由として，安価であったことも少なからずありました．

ていたものです．筆者は修士課程から大阪大学吉矢研究室にこの本の構成は，13 章が統計力学の導入であり基礎的か

所属し，修士・博士課程を修了しました．当時，研究室ではつ重要な内容となります．著者が特に重要と思う章について

学生を中心とした輪講が行われていました．扱う内容も学生

簡単に紹介します．まず 1 章では熱力学，統計力学，量子が決めており，筆者が修士 1 年の時は，学部生の頃に学ん

力学の関係が書かれています．そしてエルゴード仮説，アンだ基礎科目を英語で読み理解を深めることになりました．内

サンブル，等確率の原理について述べられています．その後

容は統計力学と量子力学でしたが，統計力学の学習に使用しに，カノニカルアンサンブルについて簡単な例とともに述べた参考書が，今回紹介する「An Introduction to Statistical

られています．そこでは分配関数から，熱力学的な値との関Thermodynamics」になります．

連の定式化まで，順を追って示されています．そしてそれをこの参考書の長所は，統計力学の基礎的な内容が順を追っもとにグランドカノニカルアンサンブル，ミクロカノニカルて丁寧に書かれており，解説が豊富な点だと思います．例えアンサンブル，その他のアンサンブルの性質と熱力学的な値

ば，統計力学の導入やアンサンブルの考え方が分かりやすいの関連が説明されています．2 章では，統計力学・量子力学

表現で書かれており，またアンサンブル平均と熱力学的な値の観点から熱力学第 2，第 3 法則の解釈がされており，このとの繋がりに関する導出も詳細に書かれています．今思え部分も統計力学の理解を深める上で非常に有用と思います．

ば，筆者が学部生の時に統計力学の基礎的な内容を理解でき

3 章では独立系，同種粒子，縮退した系に関する分配関数のていなかったのもありますが，当時この参考書を読んでいた扱いが詳細な説明とともに述べられています．6 章では古典

ときは，なるほどと思うことが多々ありました．また平易な

力学と統計力学の関係が述べられており，位相空間やハミル

英語で書かれている点も長所のひとつだと思います．統計力

トニアンと分配関数のつながりについて基本的な理解の助け

学を一度学習したことがある修士課程の学生であれば，前半になると思います．4，5，7 章は理想気体や単元素の固体にの重要な部分は読み進められると思います．英語表現も英語

対する統計力学の適用例が述べられています．いずれも基本

論文に通じる書き方なので，英語論文を読む力もつくと思い的で重要な内容で，理解が深められると思います．

ます．その他の長所は，500ページを越える参考書ですが値

一度統計力学を学んでおりさらに理解を深めたい学生や，

段は 3000円程度(電子書籍だと 2000 円前後)と安価である点

英語の参考書にトライしようとしている学生には，是非読んです．Dover 出版は，絶版になった物理や数学の参考書を多でもらいたい一冊です．

数安価で再出版しており，この参考書も 1960 年に出版され(2022年 2 月 7 日受理)[doi:10.2320/materia.61.290]

た本の再出版になります．当時この本を輪講の参考書に選ん

思い出の教科書，この一冊

図1

転位動力学による解析例．

では転位動力学法で塑性変形の全てを解析できるかと言うと，そう簡単ではありません．例えば，転位が増殖すると計算量もそれに比例して増大するため，数のひずみを超える解析は困難になります．また，転位の生成を自然に扱える訳
ではなく，加えて転位間相互作用は転位同士の Burgers ベ
クトルや線方向の組み合わせで決まるため，解析結果は初期
2021 年 4 月から九州大学先導物質化学研究所にて勤めております，井原と申します．所属先は主として化学を専門とに設定した転位に依存しやすいです．このことから組織形成の過程から解析することは容易ではありません．

される方々が多い附置研であるため，金属学会員の皆様にと結局の所，現状の転位動力学法も万能な解析手法ではないってはあまり聞き慣れないかもしれません．私は学生時代にため，短所と向き合いつつ長所を生かしていく必要がありま

は転位動力学法や場の理論を中心とした研究(例えば(1))を，す．本手法の場合，その長所は転位組織の応力場といった，

現在は主に電子顕微鏡に関わる機械学習を行っておりま

マクロ応答に寄与するミクロな場を低コストで計算でき，更す(2)．本小記事においては，転位動力学法について概説し，に転位運動の予測もできる点にあると考えられます．また，それに関連した研究の展望についても述べさせていただきま

実験的に転位の 3 次元分布を手に入れられれば，上に挙げす．

た初期設定依存性の問題を克服できると推察されます．

塑性変形が転位の運動によって担われることは多くの方が冒頭にある通り，現在の所属では電子顕微鏡像と機械学習ご承知だと思われます．変形の素過程である因子が解明されをテーマとした研究を中心にしております．電子顕微鏡観察ているのであれば，金属の変形は全て予測できるのではない技術の発展は目覚ましく，例えば試料内の転位の 3 次元再かと考えてしまいますが，未だに単結晶であっても物理的描構成も一般的な技術になりつつあります．さらに，透過電子像に基づく，特に大変形域の予測モデルの確立は困難です．

顕微鏡内その場力学試験や加熱試験も普及していると言ってその原因の一つに，転位同士が相互作用することで組織化も過言では無いです．また，画像処理と機械学習との相性がし，転位運動の様相を変えてしまうことが挙げられ，転位動

良いことから，電子顕微鏡像においても機械学習を適用する

力学法は，組織としての転位を解析する際に有効となります．

研究が盛んに行われています．我々のグループでも機械学習

転位動力学法では転位を張力のある弦としてモデル化し，を用いた電子顕微鏡像のノイズ除去等も行っております(2)．

転位の応力場や外力等も考慮した運動方程式を解くことで，こうした観察・画像処理技術を組み合わせることで，転位の転位の運動を予測します．転位が掃いた面積と塑性ひずみと3 次元形状およびその時間発展も観察可能になるでしょう．

の関係性を利用して，クリープ曲線や応力ひずみ曲線等をさらにこの観察結果を，例えば転位動力学法に反映させるこ作ることができ，これを基にして転位組織が与えるマクロ応とで，電子顕微鏡観察だけでは解析困難なミクロの力学場の答への影響を考えることができます．解析例を図に示しま観点から，組織としての転位をより詳細に解析できると期待す．ここでは，傾角粒界モデル(図中破線)および回位対モデされます．このように，実験と計算とを直接結びつけていくル(図中実線)を作成し，一定の応力を加え，それぞれの組織ことが，今後の転位組織における力学解析においても可能にが転位の運動に与える影響を，ひずみ速度の差異から検証しなってくると考えられます．その潤滑油としての機械学習もています．図 1 より，同じような刃状転位列同士であって上手く活用していくことが今の自分にとっての課題だと認識も，回位対モデルの方では転位運動が抑制され，その影響がし，まだまだ発展途上ではありますが，日々精進しておりま

マクロなひずみ速度の低下に表れていることがわかります．

す．

この結果だけで回位対が硬化に寄与すると結論付けることはできませんが，例えばこのような解析を通して，転位組織が力学的応答に与える影響を定量化できます．分子動力学法でも似たことはできるかもしれませんが，転位動力学法はより大きな時間・空間スケールを取り扱えるため，幅広い転位組
織や現象を解析しやすいという長所があります．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan文献( 1 ) S. Ihara and T. Hasebe: Int. Jnl. of Multiphysics, 13(2019),
253268.
( 2 ) Y. Zhao, S. Koike, R. Nakama, S. Ihara, M. Mitsuhara, M.
Murayama, S. Hata and H. Saito: Sci. Rep., 11(2021), 20720.
(2022年 2 月 1 日受理)[doi:10.2320/materia.61.291](連絡先〒8168580 春日市春日公園 6
1)




ました．電流の大きさの調節は負極と正極の距離を変えることで実施しました．実験結果は次のようになりました．
銅樹からスズを析出させた場合，電流が大きい(初期電流～第 6 回「高校生・高専学生ポスター発表」優秀賞～

約 70 mA 以上)ときはスズ樹として析出し，電流が小さい(初期電流約 60 mA 以下)ときはスズメッキとして析出しま

銅を介したスズの析出した．これは，仮説 1 と一致しています．銅板からスズを析出した場合においても，銅樹からスズを析出させた場合と東京都立日比谷高等学校 2 年

同様に，電流値が大きいときにスズ樹として析出し，電流値

山R英磨が小さいときにスズメッキとして析出しました．しかしなが川嶋結己

ら，異なる点として，銅樹を介した場合はスズメッキとして析出する電流値が約 60 mA 以下だったのに対して，銅板を私たちは，所属している化学探究部で活動をする中で，異介した場合は約 10 mA まで下げなければスズメッキとして種の金属樹を介して金属樹を析出させるとどのような形状に析出しませんでした．私たちはこれらの結果に対して，電流なるのかということに興味を持ちました．そこで，銅樹を介

量とスズの析出量は比例し，電流が小さい場合はスズの析出

してスズを析出させる実験を行うと，メッキとして析出する

量が少なく，ゆっくりと析出が進み整然とメッキ状に析出す(銅樹の表面にスズの被膜が形成される)場合と金属樹としてるが，電流が大きい場合は逆に急激に析出が進み，樹木状の析出する(銅樹の先からさらにスズが樹状に析出する)場合の結晶を形成するのではないかと考察しました．しかし，なぜ

2 種類があることを発見しました．本研究では，析出したス

銅板を介してスズメッキを析出させるには銅樹を介したときズがメッキである場合と金属樹である場合の条件の違いを明よりも電流値を下げる必要があるのかについては，それぞれらかにすることを研究目的としました．

の表面の状態や表面積の違いが考えられますが，明確には決

私たちは，次の 2 つの仮説を立てました．仮説 1電流値定できていません．また，銅樹を介した場合と銅板を介したによって析出するスズの形状が変化するのではないか．仮説

場合の両方において，スズ樹として析出したときは電流値が2銅の形状によって析出するスズの形状が変化するのでは時間とともに増加し，スズメッキが析出したときは電流値がないか．

時間とともに減少するという傾向がありました(図)．私た

まず，私たちは実験準備として，2 mol/L 塩化銅()水溶

ちはこの結果に対して，スズ樹は比表面積が大きいので，成液 2 mL と，2.1 mol/kg・H2O Lアスコルビン酸水溶液 0.5

長と共に表面積が急激に増大し，電極反応が起こるサイトがmL の混合溶液を，直径 70 mm のろ紙にしみこませ，鉄板

増え電流値が増加するが，メッキの場合は銅表面の細孔がふ(純度 99 ， 10 mm × 10 mm )を中央に置いて鉄板からおよさがることで表面積が減少し，電極反応が起こるサイトが減

そ 20 mm 以下の範囲に銅樹を析出させました．その後，銅り電流値が減少するのではないかと考察しました．これらの樹の形状を崩さないようにろ紙を純水で洗浄しました．

結果から，私たちは，電流値や銅の形状が銅を介して析出す

次にこの銅樹をろ紙とともに，セロハンの半透膜付きの小るスズの形状に影響を与えていると結論づけました．

容 器 に 入 れ ， そ れ に 0.5 mol / L 塩 化 ス ズ (  ) 水 溶 液 ( 5.0

私たちは，新型コロナウイルスの流行のために学校に行く

mol / L 塩化スズ()水溶液 1.0 mL に 6.0 mol / L の塩酸 1.0

ことができない時期があり，その間十分に実験をすることがmL と純水 8.0 mL を加えて調製したもの)を入れました．そ

できませんでした．そこで，自宅でも実験をするために，の後，別のプラスチック容器に亜鉛板( 45 mm × 150 mm ，python というプログラム言語を用いたシミュレーションを

純度 98.5 )を入れて飽和食塩水に浸したのち，先述の半透行い，別の角度から本実験を考察してみることにしました．

膜付きの小容器をさらにそのプラスチック容器に入れまし二次元平面と三次元空間の 2 種類の場合におけるスズイオ

た．最後に，亜鉛板と銅樹を導線でつなぎました(図)．す

ンの挙動を，モンテカルロ法を用いてシミュレートすると，ると，正極である銅樹にスズが析出しました．このとき，外部回路に流れた電流を変化させると析出するスズの形状がどのように変化するかを調べました．次に，ろ紙上の銅樹を銅板(純度99.9，10 mm×10 mm)に変えて同様の実験を行い

図2
図1



実験装置の模式図．(オンラインカラー)

スズ樹あるいはスズメッキとして析出した場合の電流値の経時変化．

スポットライト図3

二次元平面において，正方形の種板を中央に設置した
場合のシミュレーション結果．(オンラインカラー)

図4

三次元空間において，球の種板を中央に設置した場合のシミュレーション結果．(オンラインカラー)

図や図のようなシミュレーション結果を得ました．私たてしまったり，発表練習で何度か失敗をしてしまったりしちは，スズイオンに見立てた粒子の挙動に関して，重力やクて，初めての経験に四苦八苦しました．しかし，今回の発表

ーロン力，水の流動性等は考慮せず，ランダムウォークしかを通じて，私たちの実験の内容や熱意を自分なりに伝えるこ設定していなかったのにも関わらず，図のような樹に似た形とができ安心しています．また，質疑応答の中で先生方から状を確認することができました．この結果から私たちは，ス

多くの助言を頂くことができたので，これからの研究にぜひ

ズイオンの挙動はランダムウォークに近いものであり，ブラとも活かしていこうと思っています．不慣れゆえに失敗する

ウン運動などのランダムウォークが樹状に析出する原因ではことも数多くありましたが，私たちは今回の発表を経て，研ないかと考察しました．三次元空間におけるシミュレーショ

究の楽しさを再確認するとともに，研究の動機や目的等につンにおいても，重力やクーロン力を考慮せずとも実際のスズいて深く考える良い機会を得ることができました．また，こ樹に近い形状を得られたことから，ランダムウォークが二次れまでの経緯を振り返ったことで，これからの研究方針や目元だけでなく三次元においてもスズ樹の特徴的な形状を構成

標についても改めて設定することができました．しかし，発する要因であると考えられます．

見した課題も多くあり，これからの研究でそれらを解決して新型コロナウイルスの流行のために，私たちは研究発表のいきたいと思っています．

機会をあまり得ることができず，今回が初めての発表となり(2021年12月 6 日受理)[doi:10.2320/materia.61.292]

ました．そのため，説明にも慣れておらず，聴者にうまく伝(連絡先〒1000014 東京都千代田区永田町 2161)

えられるかが不安でした．また，発表資料の作成に手間取っ

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

～第 6 回「高校生・高専学生ポスター発表」優秀賞～

電気分解による平面的スズ樹の作製
東京都立小石川中等教育学校

図2

スズ樹の析出形態の塩化スズ()濃度依存性．(電圧制御，電圧0.70 V)

5年

松本凜太郎

横井風羽

図に示すように，電圧は 0.50 V より 5.00 V がスズ樹の枝幅は太くなったが，成長速度はあまり変わらなかった．

本校の先輩の平面的スズ樹の研究の実験(1)を見て，私たち
はスズ樹の性質に大変興味を持った．その研究では，スズよりもイオン化傾向が大きい金属をスズイオンが含まれる溶液に入れる方法や，負極に亜鉛を用いたダニエル電池をつく
り，正極からスズ樹を析出させる方法によってスズ樹を作製していたが，私達は電気分解によってもスズ樹を作製できると考えて挑戦し，実際に作製に成功した(以後，電気分解型
スズ樹と記す)．電気分解による析出では電流や電圧を制御して実験できる利点があり，調べる価値が大いにあると感じ，研究を始めた．

図3

スズ樹の析出形態の印加電圧依存性．(塩化スズ()水
溶液の濃度0.20 mol･L－1)

研究は，スズ樹の形状，太さ，成長速度などを自由に制御することを目標とした．そのために，溶液の濃度，電圧，電流といった条件を変えて実験した．

図に示すように，定電流電源装置を用いて電流値の影響を比較すると，電流値が大きいほどスズ樹の枝幅が太く成長したが，成長速度は変わらなかった．電圧・電流を変えたと
きの結果は極めて似ているため，どちらも電流の変化に伴うスズの析出量の変化による影響だと考察した．

図1

電気分解型平面的スズ樹の実験装置．

図に示すように，容器(直径190 mm，高さ30 mm)にろ紙(直径55 mm)をのせ，その上に円周形スズ板(陽極)(外径95 mm ，肉厚 8 mm )と丸棒形のスズ(陰極)(直径 1 mm ，長さ 20 mm )をのせ，容器に塩化スズ()水溶液( 0.20 mol ･L－1, 40.0 mL )と濃塩酸( 12 mol ･ L－1, 1.0 mL )を入れ，陽極と陰極を直流電源と接続した． 0.70 V の電圧を印加すると

図4

スズ樹の析出形態の電流依存性．(塩化スズ()水溶液の濃度0.20 mol･L－1)

中心の陰極から，周囲の陽極に向かってスズ樹が放射状に成長した．イオン化傾向型の析出では約 1 時間で直径 55 mm

スズ樹の成長の様子に与える濃度と電流の影響が異なってにスズ樹が成長した(1)が，電気分解型で0.7 V の電圧を印加いることに注目して，デジタルマイクロスコープを用いて微した場合は，160 s で直径55 mm にスズ樹が到達した．この細な結晶形態の違いを調べた．その結果，濃度が高くなる

時点で電源を切り，到達時間をスズ樹の成長時間とした．まと，スズ樹の進む向きと直角方向に伸びる枝結晶が少なくな

た，デジタルマルチメーターを用いて電流を連続的に記録しることがわかった．(図)て考察に用いた．
図  に 示 す よ う に ， 塩 化 ス ズ ( ) 水 溶 液 の 濃 度 が 0.20
mol･L－1 より1.0 mol･L－1 の方が，スズ樹は細く析出し，直径 55 mm に到達する時間が短かった。濃度が高いほど析
出・成長方位が限定される傾向があった．



スポットライト

金属学会のポスター発表では，『オリジナリティは何か．』『スズ樹の微細な成長の様子を細かく観察した方が良い．』な
ど，的確な講評やアドバイスをいただき，研究を進めるため
大いに役立てることができたことを感謝しております．
同時に，伝える技術の難しさやプレゼンの準備や練習が不十分であったことを感じたため，この経験を今後の研究発表に活かしていきたいと思っています．
図5

スズ樹結晶の微細構造の濃度依存性．

電流を大きくすると，スズ樹の進む向きと直角方向に伸びるスズ樹が多くなることがわかった．(図)

図6

文

献

( 1 ) 萩原千尋，口石美咲，輿石真結子平面的に成長するスズ樹の研究，2019年度日本学生科学賞東京都最優秀賞作品．
(2021年12月27日受理)[doi:10.2320/materia.61.294](連絡先〒1130021 東京都文京区駒込 2
2929)

スズ樹結晶の微細構造の電流依存性．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

～第 6 回「高校生・高専学生ポスター発表」優秀賞～

タンタルコンデンサの熱分解によるタンタル焼結体の回収
東京都立科学技術高等学校

図1

清水梨穏
私はタンタルコンデンサ( Tantalum Capacitor, TC )から
タンタル焼結体を回収することを試みています．TC とは希少金属であるタンタルを使ったコンデンサで現代の私たちの生活には必要不可欠なものとなっています．私たちが日常的に使っている高性能電子機器であるスマートフォンやタブレットに使われています．このタンタルコンデンサの素子原料であるタンタルの 2020 年における最大産出国はコンゴ民主共和国です(1) ．コンゴ民主共和国では， 2013 年に終結したとされていますが，タンタルやスズなどを含む鉱物資源であるコルタン(Coltan, ColumbiteTantalite の略称)を巡って民族間の紛争や人権侵害などが長らく続いてきました．このような背景からタンタルの需要は伸びるものの価格は安定せず，産出も不安定な要素を抱えているためリサイクルが望まれています(2)．この研究を始めたきっかけは高校入学後に指導教員である先生の研究テーマの説明を聞いたときに「やらなくてはならないテーマだ」と思ったからです．私もスマー
トフォンを使っていますが，内蔵されているタンタルが人権侵害を経て作られたものではないと断言はできなかったからです．しかし，TC のリサイクルでは大きな課題が 2 点あり
ます．まず，TC は耐熱性が求められるため化学的・物理的に安定な ABS 樹脂がモールド樹脂として使われています．
そのため非常に硬く，物理的な破壊が困難であること．次に臭素系難燃材が添加されているため，熱処理の際の温度条件
によってはハロゲン化合物が発生し有毒であることです．私は過去の文献(3)や先輩の研究(4)を調べ，アルミニウムとマグ
ネシウムの複合水酸化物であるハイドロタルサイト(HT)に注目しました．HT は塩基性であり，陰イオン吸着効果を持っており，医薬品に利用されているものです．近年では触媒としても注目されています．そのため，添加条件を変えながら， TC に HT を添加して電気炉を用いて，大気下， 550 °C(毎分 5°
Cの昇温)で熱分解を行いました．熱分解は一般的に600800°
Cで行われますが，添加物を加えているため触媒作用を期待して比較的低温で行うこととしました．質量比でTC  HT ＝ 2 1，TC  HT ＝ 4 1 の条件でモールド樹脂を燃焼・分解することができました．熱分解後に TC を水に入れスターラーで攪拌し，完全に破壊できるかを確認しました(図・図参照)．
TC を熱分解で破壊し，タンタル焼結体を回収できた理由
として，HT は層間に水を保持しています．モールド樹脂である ABS 樹脂は水がある環境では劣化反応(加水分解)が起
きやすいこと，生成するハロゲン(Br2)は酸であるため塩基である HT と酸・塩基反応(中和反応)が起き，回収することができたことと考えています．しかし，HT の調製にはア
ルミニウムとマグネシウムの配合比，粒径の大きさなどさま
ざまなパラメーターが存在しています．今回は協力していただいている協和化学工業株式会社の KW 1000 という HT( Mg / Al ＝ 4.5 )を使用しましたが， TC の破壊に最適な HT

条件 TC  HT ＝ 2  1 の実験結果．( a )熱分解直後のTC，(b)スターラーでの解砕処理後の TC． (オンライン
カラー)

図2

条件 TC  HT ＝ 4  1 の実験結果．( a )熱分解直後のTC，(b)スターラーでの解砕処理後の TC． (オンライン
カラー)が存在していると考えています．また， HT は 450°
C 程度でその構造の特徴である層構造が崩れるとされています．今回も熱分解後の HT を X 線構造回折(XRD )で分析したところ
層構造が崩壊していることが考察できました．しかし，HTによって TC を容易に破壊することができました．これらの要因とともにさらに熱分解温度，HT の構成比による違いなどの検証を進めていきたいと考えています．新型コロナの影
響で入学後，休校期間や放課後の部活動に制限もありました．思うように研究が進められないこともありましたが，先生方の協力で始業前に実験の準備を行い，授業時間中に熱分解をし，下校時刻までに翌日の準備を行うというようなスケジュールで実験を行うことができました．今回の発表はオンラインでしたが，ぜひ対面で行いたいと希望しています．私は対面での発表を経験していません．指導教員の先生は「オンラインでわかったことがある」と言っています．それは「対面で行うと余白があるんだ」と．私もぜひ，その余白というものを経験してみたいと考えています．今後も継続して金属学会で発表させていただけたらと考えています．その後の進捗についても随時，報告していきたいと考えています．

文献( 1 ) Tantalum in Mineral Commodity Summaries 2022, U.S.
Geological Survey, Reston, Virginia, (2022), 166167.
( 2 ) D. I. Bleiwas, J. F. Papp and T. R. Yager: Shift in Global
Tantalum Mine Production, U. S. Geological Survey, Reston,
Virginia, (2015), 20153079.
( 3 ) T. Kameda, M. Nakamura and T. Yoshioka: J. Environmental
Science and Health, 47(2012), 11461151.
( 4 ) K. Hanazawa, M. Toritsuka and N. Morita: Int. J. Chem. Eng.
App., 12(2021), 711.
(2021年12月13日受理)[doi:10.2320/materia.61.296](連絡先〒1360072 東京都江東区大島 1231)

スポットライト

本
会

告

会

記

事

2022年秋期講演大会講演募集および参加募集 ………………297

会誌・欧文誌編集委員会からのお知らせ ……………………312
欧文誌編集委員会からのお知らせ ……………………………312
国際会議提案募集 ………………………………………………312
2022年春期講演大会記録 ………………………………………314

掲示板 ……………………………313 まてりあ次号予告 ………………316
新入会員 …………………………315 行事カレンダー …………………317
会誌・欧文誌 5 号目次 …………316

会

事務局 渉 外 ・ 国 際 関 係secgnl＠jim.or.jp
会員サービス全般account＠jim.or.jp
会費・各種支払member＠jim.or.jp
刊 行 物 申 込 みordering＠jim.or.jp
セミナーシンポジウム参加申込みmeeting＠jim.or.jp
講 演 大 会annualm＠jim.or.jp
総 務 ・ 各 種 賞gaffair＠jim.or.jp
学術情報サービス全般secgnl＠jim.or.jp
調 査 ・ 研 究stevent＠jim.or.jp
まてりあ・広告materia＠jim.or.jp
会 誌 ・ 欧 文 誌sadoku＠jim.or.jp

告(ホームページもご参照下さい)

日本金属学会のパンフレットを作成しました
金属学会の概要や活動，会員特典等を紹介し，金属学会を知ってもらって，入会してもらうことを目的として金属学会のパンフレットを新たに作成しました(本号巻末をご覧下さい)．お近くの方にご紹介いただいて，入会を勧めていただけると幸いです．パンフレットには紙版(巻末に添付しているもの)と pdf 版があります．必要でしたら事務局までお申し出下さい．
問合せ先(公社)日本金属学会

Email: secgnl＠jim.or.jp

 0222233685

年秋期(第回)講演大会講演募集◎2022年秋期講演大会を下記の通り開催しますので講演を募集いたします．
募集講演一般講演，公募シンポジウム，共同セッション，ポスターセッション
開催会期年月日(火)～月日(金・祝)
開催場所福岡工業大学(〒8110295 福岡県福岡市東区和白東 3301)(新型コロナ感染症の状況によってはオンライン開催に変更になる場合もあります．）
募集講演高校生・高専生(年生以下)ポスターセッション
開催会期年月日(水)開催方法オンライン(Zoom 利用)
講演を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「講演申込要領」の「講演資格」参照．）．
□講演申込は同時に大会参加の事前予約が必要です．期日までに参加費を納入下さい．期日までに参加費を納入しない場合は講演を認めず，欠講として取り扱います．
□講演申込と講演概要提出は同時に行うこと．(同時に行わない場合は，講演申込は受理されません)□原則，講演申込者＝講演発表者であること．（「講演申込要領」5. を参照)
□会員資格での申し込みには会員番号とパスワードが必要です．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再発行を行って下さい．セキュリティ上，電話やメールでの発行は出来ません．
◯

最新の概要原稿フォーマットを利用し，PDF に変換後，アップロードをして下さい．

◯

お一人件の講演を申込みできるようになりました．ただしポスターセッションの件申込は不可．

◯

同一研究室の件以上の連続講演は認められておりません．

◯

事前参加申込者(講演者含む)へは参加申込み締切後に，講演概要ダウンロード ID とパスワードを配信いたします．

◯｢参加証」は郵送いたしません．各自「大会マイページ」から印刷して下さい．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan
講演申込先及び申込期限
講演申込ウエブサイト url

https://www.jim.or.jp/convention/2022autumn/
講演申込みおよび概要原稿提出期限(締切厳守)
講演種別

講演申込期間

一般，公募シンポジウム，ポスター，

5 月25日(水)13時～7 月 8 日(金)17時

共同セッション

5 月25日(水)13時～7 月15日(金)17時

高校生・高専生ポスター
講演についての問合先講演大会係

annualm＠jim.or.jp

これから入会して講演申込をされる方へ□下記の入会申込期限までに入会申込を行い，年会費を納入下さい．
□年会費納入期限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ります．
□下記の入会申込みサイトから入会を申込み下さい．入会申込後に ID(会員番号)とパスワードが即日メール返信されます．
入会申込 URL

https://www.jim.or.jp/member/mypage/application.php

入会申込期限7 月 6 日(水)年会費納入期限7 月31日(日)入会・会費の問合せ先

会員サービス係

member＠jim.or.jp

オンライン開催となった場合の注意
オンライン開催の場合，通常とは異なる発表形式となります．
下記注意事項をご確認頂き，十分ご注意頂き講演のお申込みをお願いいたします．
オンライン開催に伴うリスクについての注意
講演大会での発表には，現地開催とオンライン開催とにかかわらず，以下のようなリスクがあります．ところが，オンライン開催では，密室から参加することが可能で講演会場のような衆人監視が行われないこと及び講演が Web 上で配信されることから，これらのリスクが高まることが懸念されます．本会では，リスクの高まりに対処するために，考えうる対策を取りますが，最後は参加者のモラルに訴えざるを得ません．これらを理解の上，十分に注意して講演の申し込み及び発表をして頂きますようお願いいたします．
〈発表に伴うリスク〉
1. 研究情報を不正に取得される
不正聴講，講演の録画・録音・撮影(スクリーンショットを含む)が行われてしまう※パスワード発行によって参加者を限定するとともに，録画・録音・撮影等の禁止を周知徹底しますが，最終的には参加者にモラ
ルを守っていただくことになります．
※本大会で使用するオンライン会議ツールでは録画機能は使えません．

2.

著作権を侵害してしまう
他人が著作権を持つ音声，映像，画像，写真の安易な使用(引用)により，著作権を侵害してしまう※文献などはこれまでの講演大会と同様，適切な引用がされていれば問題ありません．

講演申込要領※一般講演およびポスターセッションの申込は，講演セッションキーワード一覧から，第希望および第希望のセッション
キーワードを選択する．キーワードおよび内容を参考に講演するセッションを確定します．
※申込方法について申込はすべて WEB 申込とする．
※講演時間・概要サイズについてすべての概要原稿のサイズは A4 版縦ページ．
講演種別

概要サイズ

申込方法

発表件数

講演資格

公募シンポジウム一

般ポスターセッション

A4 版 1 頁(必 ず テ ン プ
レートを使用のこと)

WEB のみ最大 2 件．
ポスター発表2 件は不可※個人会員
非会員は登壇費が必要

共同セッション
※



講演時間

討論時間

10分～20分

5 分～10分

10分

5分

…

…

15分

5分

発表件数 1 人 2 件応募可．ただし，ポスターセッションでの 2 件申込は不可とする．
受賞講演，基調講演，招待講演等の特殊講演は上記の適用外とする．

本 会 記 事

.

発表内容





.

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

講演者は，年会費および参加費納入済の本会個人会員(登壇費不要)，非会員および個人会員ではない維持員会社社員は下記
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，個人会員で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．
会員の申込方法 
事前参加申込(5 月25日～9 月 2 日)

後期(当日)申込(9 月 8 日～9 月28日)

正員・維持員会社社員，シンポジウム共催・協賛の学協会会員・鉄鋼協会会員(本会非会員)10,000円

13,000円

2022年 3 月 1 日時点で65歳以上の個人会員

無

無

学生員

6,000円

会

員

資

格

料

料

7,000円

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．
 65歳以上の個人会員 会員情報に生年月日のご登録がない場合は，課金されますのでご注意下さい．会員情報に生年月日をご登録されていない方は，大会参加申込みの前に annualm＠jim.or.jp まで会員番号・お名前・ご連絡先・生年月日をお知らせ下さい．
 学生員 卒業予定変更等により会員種別に相違がある場合，事前に会員種別の変更手続きを行ってから，大会参加をお申込下さい．
会員情報に登録された卒業年次を超えると，自動で正員となっています．

非会員の申込方法 「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み下さい」から講演申込ができます．
年

会

費

大会参加費

1 講演登壇費

合

計

一

般

―

前納 24,000円

10,000円

34,000円

学生―

前納 14,000円

5,000円

19,000円

一般―

前納 10,000円

10,000円

20,000円

非会員
非会員(個人会員ではない維持員会社社員)※非会員(個人)の参加申込者には，1 年間の会員資格を付与します．ただし特典は重複して付与いたしません．

.

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．



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する．当日，変更が生じる場合は，座長の了解を得ること．ただし，変更可能な講演者は概要著者(共同研究者で且つ会員)であること．
.

連続講演の希望について(下記条件全てを満たす申込のみ配慮する．）


同一のセッション名で申込みすること．



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)を記入する．



申込締切前の希望であること．(備考欄に記入しているあること．）




.

原則，同一研究室内で件以上の連続講演は認めない．
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．申込締切後の希望は受付けない．
.

.

講演発表の際の注意事項


講演時間はご自身で管理し，厳守する．



発表者マニュアルに沿って講演を行うこと．
プログラムプログラムは月日頃ホームページに掲載予定

ポスターセッションについて.

発表方法8 月にホームページに掲載する最新の「ポスター発表資料作成要領」を参照のこと．

.

優秀ポスター賞エントリー制です．発表を審査員が審査採点して優秀ポスターを選出し，「優秀ポスター賞」を贈呈する．

エントリーの要件
 発表時点で，30歳以下の学生および30歳以下の若手研究者．
◯
 過去にこの賞を授賞していない者．
◯

.

代理発表について発表者が病欠等でやむを得ない場合，申し出があれば代理発表は可能．その旨を事前に事務局へ連絡する．ただし，優秀ポスター賞の授賞対象から外れる．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan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は下記の共同セッションを実施する．プログラムは両会のプログラムに掲載します．
◯｢チタン・チタン合金」(2022年秋の会場は鉄鋼協会会場)

◯｢超微細粒組織制御の基礎」(

◯｢マルテンサイト・ベイナイト変態の材料科学と応用」(〃

金属学会会場)〃

金属学会会場)

講演概要原稿作成・投稿方法
テンプレート( WORD )を用いて作成した講演の題目・著者・本文の完成版を PDF に変換して，アップロードして下さい．(概要作成には，大会受付システムトップページ(WEB 画面)のテンプレートの最新版をダウンロードして使用下さい．）
講演申込と講演概要原稿提出は同時に行って提出下さい．
(※同時に行わない場合は，講演申込として受理されません)
使用言語日本語または英語．
原稿サイズ A4 判縦 1 頁(必ず最新のテンプレートを使用
して作成のこと)
原稿提出要領

原稿を PDF へ変換する際は，フォント埋め込み作業を必ず行うこと．



発表者氏名の前に必ず○印を付けること( WEB 申込
画面上で講演者をチェックして下さい)．



アップロードの際には，文字，図表等の品質を確認したうえでアップロードすること．

提出原稿の修正原則として提出期限後の原稿の修正・差替えは認めない．
講演概要の公開日 2022年 9 月 6 日(火)
特許関係の手続きは，公開日までにお済ませ下さい．
【留意点】本留意点は，作成の際は削除下さい． Pleasedelete unnecessary words from template.
日本語の方は見出しの英訳(Introduction など)を削除して下さい．If you would write in English, please remove
heading Japanese words like“緒言，実験方法，結果”．
タイトル，著者名は Web 入力の登録データと同一のものを入力して下さい．
タイトル，著者名，所属は可能な限り日本語・英語併記が望ましいです．
キャプションは日本語・英語どちらかで結構です．
ポイントサイズは自由ですが，タイトル，著者，所属，本文，図面を A4 縦サイズ 1 枚に収めて下さい．
本文フォントは明朝と Times Roman を推奨します．
図面のカラー作成可能です．
最終的には PDF ファイルに変換しアップロードして下さい．
アップロードされたまま公開されますので， PDF 作
成の際はご注意下さい．
ファイルを PDF 形式へ変換する際は，フォントの埋め込み作業を必ず行って下さい．

本 会 記 事

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，下記の投稿要件に従って講演概要を作成願います．
(投稿要件)


未発表でかつオリジナリティがあること．



金属とその関連材料の学術および科学技術の発展に寄与するものであること．



軍事研究であると判断される内容を含んでいないこと．



作成方法に基づい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，査読基準に基づき，その分野の専門家が査読する．査読者は次の項目を考慮し，採否を判定する．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．
(査読の基準)

講演大会概要の投稿の要件に準拠していること．



内容が正確で，記述に問題がないこと．



軍事研究であると判断される内容を含んでいないこと．



題目が妥当であること．



研究不正行為及び不適切行為をしていないこと．

誹謗中傷に類する内容を含まないこと．

会誌年秋期大会講演精選論文原稿募集
欧文誌 Selected Papers from JIM Autumn Meeting(2022)原稿募集◎日本金属学会誌「2022年秋期大会講演精選論文」87巻 4 号および 5 号(2023年)掲載
Materials Transactions「Selected Papers from JIM Autumn Meeting(2022)」64巻 4 号および 5 号(2023年)掲載◎原 稿 締 切 年月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(ホームページの会誌・欧文誌投稿の手引き・執筆要領参照)．
◎欧文誌掲載論文は投稿掲載費用を必ず負担する．(会誌掲載論文は投稿掲載費用無料)☆すべての講演申込がインターネット申込となりますので，ご協力をお願い申し上げます．ご不明な点はお問合せ下さい．
連絡先TEL 0222233685 FAX 0222236312
Email: annualm＠jim.or.jp(公社)日本金属学会 講演大会係

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan
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．

申込者は，講演者本人に限る． ID (会員番号)，パスワードを使用して，金属学会「大会受付システムトップページ( https://www.jim.or.jp/convention/2022autumn/)から申込みする．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，早目に申込み下さい．

秋期講演大会受付システムトップページ → ID 認証画面※1 → 講演申込 → 内容確認・修正 → 登録 → メール通知(申込受理通知)※1本会会員の ID(会員番号)，パスワード《講演内容の確認・修正》
概要提出期間内に WEB 画面の内容確認・修正で変更した場合は，講演大会概要に反映される．
秋期講演大会受付システムトップページ → 講演大会 MyPage → ID 認証画面※2 → 内容確認・修正 → 登録 → メール通知(修正受理通知)※2申込受理通知に記載された，秋期講演大会用の参加登録番号，パスワード
講演の分類
セッションキーワード(一般，ポスターのみ)

セッション名はまてりあ第 61 巻第 5 号 303 頁の講演セッションキーワード一覧から第希望(必須)および第希望(必須)のセッションキーワードを選択する．
セッションキーワードへの申込数および内容を参考に最終的に組入れるセッションを確定する．

シンポジウム講演

まてりあ第61巻第 5 号306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キーワードを 1 語以上入力する．(最大10語入力可．）
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．

申込研究者数所属機関数
申込研究者一覧

共同研究者人数最大15名まで，所属機関数10施設まで
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．
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．
大概要原稿の題目と同一のもの．

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 A版頁．WORD(テンプレートあり)で作成し，PDF に変換する．アップロードする概要原稿の内容と申込欄に入力した題目・著者名が同じになるようにすること．ファイルを PDF 形式へ変換する際は，フォント埋め込み作業を必ず行う．
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(条件有り)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，同一のセッションキーワード名で申込みをする．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

講演者は必ず会員番号(ID)を記入する．
共著者はわかる範囲で可．

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．

講演概要の WEB
公開

講演概要の WEB 公開に同意できない場合は，申込出来ない．



公開は開催日 2 週間前に参加申込者のみに公開．

本 会 記 事ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan






本 会 記 事ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan年秋期講演大会公募シンポジウムテーマ要旨
秋期講演大会(福岡工業大学)におけるテーマ公募によるシンポジウム講演)は，下記 9 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．

Materials Science and Technology in HighEntropy Alloys

S3 特異反応場における時間/空間応答を利用した新奇材料構造創成()Tailoring of novelstructured materials using spatiotem-

S1

ハイエントロピー合金の材料科学()poral responses under exotic reaction fields II

近年，ハイエントロピー合金( HEA )が世界的な注目を集め，その研究が盛んに行われている．2004年に HEA の基礎概念が考案されて以降，関連する出版物の数は急増しており，各国で大型プロジェクトが立ち上がっている．我が国でも，新学術領域研究「ハイエントロピー合金」が継続中であり，この分野における最新知見の共有および情報発信は，日本金属学会の会員にとって有益と考える．本研究テーマにて2018 年秋期講演大会以降，系統的にシンポジウムを開催しており，今回がその第 6 弾となる．本公募シンポジウムを開催して HEA の基礎・応用，実験・理論など幅広い研究ト
ピックの講演を募り，研究者間の活発な議論の場を堅持するとともに，ウィズコロナ時代において難しい状況になる学術連携の再強化をはかりたい．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
東北大学金属材料研究所教授 古原 忠
Email: furuhara＠imr.tohoku.ac.jp(シンポジウム cochairs)
京大 乾 晴行 京大  伸泰 阪大 尾方成信
東北大 加藤秀実 名大 小山敏幸

非平衡状態を利用したナノ・マイクロ組織を有する材料の開発や物性に関する議論において，極限反応場や特殊環境下における化学反応場の単なる実現だけでなく，その緩和過程に代表される時間的変化をも利用したエキゾチックな時間
的・空間的応答の理解・制御が重要であることが新たに分かってきた．これを受け， 2022 年春に新規開催したシンポでは 13 件の一般講演申し込みがあり，会員がおおいに興味を持っていることが分かった．そこで， 2022 年秋も同趣旨で継続してシンポを開催し，高エネルギー照射や超高圧などでの極限場における時間/空間応答の利用による新規材料開発について議論を深める．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
筑波大学数理物質系物質工学域准教授 谷本久典
Email: tanimoto＠ims.tsukuba.ac.jp
株 GCE インスティテュート 中村貴宏
東北大 森戸春彦 
大阪府立大 堀 史説 東北大 田中俊一郎
若狭湾エネルギー研究センター 岩瀬彰宏

S4
S2 計算科学および新規腐食解析に基づく腐食現象の解析・可視化と機械学習による腐食予測
Analysis,

Visualization

andPredictionof

New Materials Science On Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores, III

Corrosion

Phenomena via Computational Science, Machine Learning
and Novel Characterization Techniques

腐食は関与する因子が多く，現象が複雑であるため，数値計算が腐食現象の予測や測定結果の検証に応用されている例
は限られている．しかしながら計算機技術の発展や計算手法の開発によって，近年，腐食・防食の分野においても数値計
算や機械学習の活用がなされるようになった．本公募シンポジウムでは腐食による損傷の程度や腐食環境における金属材
料の寿命に関する数値計算や機械学習による腐食寿命予測，腐食反応の根幹をなす電気化学反応の第一原理計算など計算科学と腐食現象のミクロ・マクロ計測の両輪から腐食現象の解析・可視化と腐食予測を深化させる機会としたい．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
大阪大学准教授 土谷博昭
Email: tsuchiya＠mat.eng.osakau.ac.jp(シンポジウム cochairs)
東北大 武藤 泉 東工大 多田英司
JFE スチール 大塚真司 名工大 星 芳直
物材機構 土井康太郎



機能コアの材料科学

多くの先進材料において，材料内部に存在する点欠陥や粒界，界面，転位等の結晶欠陥が，機能発現の起源となっている．したがって，結晶欠陥を高度に制御し，その機能を最大限に引き出すことができれば，材料研究における大きなブレークスルーとなると期待できる．また，近年のナノ計測技術
や理論計算における分解能や精度の著しい進歩により，結晶欠陥の電子・原子レベル構造とそこに局所する機能に関する新規な知見が次々と得られるようになってきた．この流れを受け，結晶欠陥の特異な機能と各種外場との相互作用に着目し，令和元年から新学術領域「機能コアの材料科学」が立ち上がった．3 回目となる本シンポジウム「機能コアの材料科学」では，結晶欠陥(機能コア)に関する最新の研究成果を議論し，今後の課題と方向性について意見交換する場としたい．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
大阪大学大学院工学研究科教授 吉矢真人
Email: yoshiya＠mat.eng.osakau.ac.jp(シンポジウム cochairs)
名大 松永克志 東大 溝口照康 阪大 中村篤智
東工大 平山雅章 名大 丹羽 健 東大 馮斌

本 会 記 事S5

Additive Manufacturing の材料科学

Materials Science of Additive Manufacturing

S7 ソフト磁性材料研究の新たな展開―組織設計・制御による次世代材料開発に向けて―
New developments of research on soft magnetic materials ～Additive Manufacturing ( AM )は，医療・福祉，航空・宇宙の分野での導入が進むとともに，一般産業分野にも広がっている．最近では，形状制御だけでなく材質の制御さらには
新材料創成のプロセスとしても認識されつつある．こうした中，材料科学の観点から AM を議論し， AM による特異組織形成への理解や，素材となる粉粒体の挙動，熱源となる量
子ビームと材料の相互作用といった視点からの造形プロセスの理解が必要であり， AM の特殊環境での結晶成長に注目した科研費学術変革領域「超温度場 3DP 」などのプロジェ
クトも立ち上がっている．本シンポジウムでは，金属学研究者を中心に，実験科学，計算科学，データ科学の各分野，さらには，異種材料，レーザなどの関連分野の研究者にも基調講演をいただき， AM における未解明問題解決と新たな可能性についての認識を深め，新たな材料科学を開拓するための議論，討論を行う．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
大阪大学教授 小泉雄一郎
Email: ykoizumi＠mat.eng.osakau.ac.jp(シンポジウム cochairs)
阪大 中野貴由 関西大 上田正人 東北大 野村直之
富山大 石本卓也 阪大 伊藤和博 東北大 山中謙太
川崎重工 日比野真也

S6

材料変形素過程のマルチスケール解析()Multiscale analysis of elementary processes in plasticity (V)Toward nextgenerated material developments by structure
design and control ～ソフト磁性材料は，古くから磁気デバイスの一端を担い，
最近では例えばパワエレ用受動素子への応用に向けた研究開発が積極的に進められている．材料特性の更なる向上のためには，単なる現状と課題の整理による考察にとどまらず，これまでの本研究分野の枠を超えて，金属材料学的な視点からプロセス・結晶組織・材料特性の関連付けを行い，組織設計・制御指針を見出していくことが重要である．本シンポジ
ウムでは，ソフト磁性材料に適用できる計測・観察手法に焦点を当てつつ，材料特性だけでなくプロセス・結晶組織との紐づけについて議論し，マテリアルデザインに向けた課題を整理する場を提供する．特に，本分野以外の基盤技術研究者
や，若手・中堅の研究者が，新たに本材料の研究開発に参加するための動機付けにつなげたい．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
東北大学大学院工学研究科准教授 遠藤 恭Email: yasushi.endo.c1＠tohoku.ac.jp(シンポジウム cochairs)
産総研 尾崎公洋 藤田麻哉 東大 柴田直哉
阪大 白土 優 日立金属 西内武司

S8 ワイドギャップ結晶の材料学と高温プロセッシ
ングMaterials Science and high temperature processing of

近年，ナノ・マイクロ機械試験法や原子分解能電子顕微鏡法をはじめとする最先端の実験手法，第一原理計算を中心とした計算材料科学の急速な発展により，材料の変形・破壊挙動を支配する転位や変形双晶といった塑性変形の素過程について，実験，理論の両面においてマルチな時間・空間スケー
ルでの横断的な解析が行われ，様々な興味深い現象が見出されるようになっている．本公募シンポジウムは 2018 年秋期
大会(第 1 回)， 2019 年秋期大会(第 2 回)， 2020年秋期大会(第 3 回)， 2021 年秋期大会(第 4 回)において開催された．
第 4 回は平均 50 名弱の聴講者数であり，毎回多くの参加者と活発な議論が交わされており，同テーマに関する第 5 回シンポジウムを企画する．本シンポジウムでは，引き続き各
種材料の塑性変形の素過程に関する最新の実験・理論研究に関して特に若手研究者を中心に広く講演を募り，大学，研究所，企業の研究者間の塑性変形に関する議論の場を提供するとともに，これら研究者間の新たな連携を促進することを目的とする．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
金沢大学教授 下川智嗣
Email: simokawa＠se.kanazawau.ac.jp(シンポジウム cochairs)
京大 岸田恭輔 名大 君塚 肇 九大 田中將己
名大 高田尚記

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

widegap materials IV

ワイドギャップ結晶は，省エネ・環境負荷低減に寄与する
パワーデバイスや短波長光デバイスへの研究開発が進められて きた ．特に SiC デ バイ スは 本格 的量 産が進 み， GaN も
LED のみならずパワーデバイス用基板の生産が進められつつある．今後の各材料・デバイスの応用展開には，高品質結晶の育成技術の確立とデバイス化技術のさらなる効率化を行う必要があり，これまで 3 回のシンポジウム開催で研究・開発の最新動向を議論してきた．
そこで本シンポジウムでも引き続き，SiC や窒化物材料，
 結晶育成プロ
酸化物材料等ワイドギャップ結晶について，◯
 結晶中
セスと成長界面制御に関する基礎検討，ならびに，◯の欠陥とその分析・制御技術について，金属材料学・冶金学の観点でのアプローチを検討することを目的とする．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
東京大学生産技術研究所准教授 吉川 健
Email: tyoshi＠iis.utokyo.ac.jp(シンポジウム cochairs)
東北大 福山博之 名大 宇治原徹
信越化学工業 美濃輪武久




S9

ミルフィーユ構造の材料科学

Materials Science of Millefeuille Structure V

これまでの研究により，硬質層と軟質層が積層した「ミルフィーユ構造」を有する金属およびセラミックス材料にキンク変形帯・キンク界面を導入すると，顕著な強度上昇が発現(キンク強化)することが明らかとなってきた．キンク強化の発現機構の解明と理論構築が進展すれば，我が国発の材料強化手法が確立でき，新たな学問分野の創出が期待できる．そこで，本シンポジウムでは，金属のみならず，セラミックス
材料や高分子材料にも対象を拡げ，過去 4 回の公募シンポジウムでの議論をさらに発展・深化させ，ミルフィーユ構造を有する多様な材料のキンク強化の議論を深めたい．

本シンポジウム開催にあたっては，数件の基調講演とともに，広く会員からの一般講演を募ることとしたい．また，本シンポジウムを本会「キンク研究会」の活動の一環としても位置づけ，研究会活動の活性化も図りたい．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
熊本大学教授 山崎倫昭Email: yamasaki＠gpo.kumamotou.ac.jp(シンポジウム cochairs)
東大 阿部英司 熊本大 河村能人 九大 中島英治
北大 三浦誠司 JAEA 相澤一也 東工大 藤居俊之
東京農工大 斎藤 拓

日本金属学会年秋期(第回)講演大会
第回「高校生・高専学生ポスター発表」募集案内
申込締切日年月日(金)本会では最新の研究成果を発表・討議する場として毎年春秋 2 回の「講演大会」を開催しており，2022年 9 月28日(水)にオンラインにて2022年秋期(第171回)講演大会高校生ポスターセッションを開催します．
この講演大会に於いて，若い学生に金属および材料学分野に対して興味や理解を高めてもらうため「高校生・高専(3 年生
以下)学生ポスター発表」のセッションを開催いたします．
ポスター発表は，生徒の研究成果の発表を大学の教授や企業の研究者等の専門家に直接聴いてもらい，質疑応答が受けられる貴重な機会であり，さらにポスターの出来栄えや発表の受け答えなどを審査して，優秀な発表には会長による賞を授与します．金属および材料学分野に興味があり，本講演大会でポスター発表していただける生徒がおられましたら，奮ってご応募下
さい．
発表者と指導教員には本大会の参加費を無料で参加いただき，研究者の最新の研究成果の発表を聴講いただけます．詳細は，「高校生・高専学生ポスター発表要領」でご確認下さい．
「高校生・高専学生ポスター発表」要領
学 会 名

日本金属学会2022年秋期(第171回)講演大会

行 事 名｢高校生・高専学生ポスター発表」

開催方法

オンライン

開催予定日時 年月日(水) ～の間で時間程度を予定
対 象 者

高校生および 3 年以下の高専学生

発表方法

オンライン(Zoom 利用)

テ ー マ

材料に限定せず，フリーテーマです．(課題研究の成果，科学技術の取組等)

ポスター発表資料作成について別途連絡
講演申込

https://www.jim.or.jp/convention/2022autumn

講演概要原稿不要

参加費および講演聴講◯

発表者，共同研究者および指導教員の参加費を免除し，講演大会の発表を聴講できる．

◯

希望があれば，高校生・高専ポスター発表の関係者(親，友人) 5 名程度までの参加費を免除し，講演大会の発表を聴◯(現地開催の場合)指導教員は，事前に参加者リストを提出する．(別途用紙を送付予定)

◯

指導教員宛てに，参加者用 ID とパスワードおよびプログラム 1 部を事前送付する．

講することができる．

優秀ポスター賞

優秀な発表には最優秀ポスター賞および優秀ポスター賞を授賞します．

問合せ・連絡先公益社団法人日本金属学会

講演大会係〒9808544 仙台市青葉区一番町 11432
 0222233685



FAX 0222236312%

Email: annualm＠jim.or.jp

本 会 記 事年秋期(第回)講演大会の案内および参加申込みについて
2022年秋期講演大会は，月日(火)から日(金・祝)まで福岡工業大学にて開催いたします．(新型コロナウイルス感染症の状況によってはオンライン開催に変更する場合があります．）高校生・高専学生ポスターセッションは月日(水)にオンラインにて開催いたします．
尚，参加申込みは，すべてインターネット申込みとなります．詳細は，下記参加申込要領をご覧下さい．
日
日

時

程
行

月日(火)事ポスターセッション

1300～
月日(水)900～ 940
1000～1700

贈呈式

1830～

懇親会(検討中)学術講演

月日(木)900～1700

学術講演

月日(金・祝)

900～1700

学術講演会

月日(水)高校生・高専学生ポスターセッション(オンライン)

参加申込要領(参加申込みは全てウェブサイトからとなります)
大会参加申込期間および URL(事前申込)2022年 5 月25日～2022年 9 月 2 日
https://www.jim.or.jp/convention/2022autumn/(後期(当日)申込)2022年 9 月 8 日～9 月28日
https://www.jim.or.jp/convention/2022autumn_after/◆大会参加費(講演概要ダウンロード権含む)※年会費とは異なります．
参加費・懇親会の消費税扱については，ホームページ(一覧表 PDF)をご参照下さい．
事前参加申込(締切日9 月 2 日)

後期(当日)申込(9 月 8 日～9 月28日)
クレジット決済のみ

正員・維持員会社社員，シンポジウム共催・協賛の学協会会員・鉄鋼協会会員(本会非会員)10,000円

13,000円
無

会

員

資

格

2022年 3 月 1 日時点で65歳以上の個人会員

無

学生員

6,000円

7,000円非会員
 一般

24,000円

27,000円

非会員 学生(大学院生含む)

14,000円

16,000円

料

料

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．
領収書は，決済完了後に申込画面(講演大会 Mypage)からダウンロードし，印刷して下さい．
参加方法や講演概要ダウンロードについては，下記をご参照下さい．
 65歳以上の個人会員 会員情報に生年月日のご登録がない場合は，課金されますのでご注意下さい．会員情報に生年月日をご登録されていない方は，大会参加申込みの前に annualm＠jim.or.jp まで会員番号・お名前・ご連絡先・生年月日をお知らせ下さい．
 学生員 卒業予定変更等により会員種別に相違がある場合，事前に会員種別の変更手続きを行ってから，大会参加をお申込下さい．
会員情報に登録された卒業年次を超えると，自動で正員となっています．
非会員の参加申込者には，1 年間の会員資格を付与します．ただし特典は重複して付与いたしません．

◆支払方法
事前申込のお支払いは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が，後期(当日)申込はクレジット決済のみとさせて頂きます．事前予約申込は 9 月 2 日(金)の入金日をもって事前参加申込完了となります．

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan◆参加方法
(事前参加申込みの方)参加申込みをされ，参加費を納入された方へは，概要公開日に講演概要閲覧等に必要な参加者個別認
証 ID とパスワードを配信いたします．
(後期(当日)申込の方)参加申込受理通知に記載の「登録番号」および「パスワード」が講演概要閲覧に必要な個別認証 IDとパスワードになります．

◆講演概要の WEB 公開
講演概要の公開日は，大会 2 週間前の2022年 9 月 6 日(火)です．特許関係のお手続きは，公開日までにお済ませ下さい．
講演大会公開サイトにログイン後，講演概要の閲覧ができます．

◆参加証
大会マイページにて「参加証」を印刷し，来場の際提示下さい．

◆講演概要集購入について
講演概要集 DVD は作成いたしません．全講演概要は，本大会 Web サイトで公開をします．これまで概要集 DVD のみ購入をされていた方も，通常の参加登録をして頂き，概要の閲覧をお願いします．

◆懇親会について日時 年月日(水) 
(予定)＊開催検討中．詳細は決まり次第お知らせします．

◇



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◇

本 会 記 事年秋期講演大会

開催予定の各種シンポジウム

公募シンポジウムテーマ
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9

ハイエントロピー合金の材料科学()計算科学および新規腐食解析に基づく腐食現象の解析・可視化と機械学習による腐食予測
特異反応場における時間/空間応答を利用した新奇材料構造創成
機能コアの材料科学
Additive Manufacturing の材料科学
材料変形素過程のマルチスケール解析()ソフト磁性材料研究の新たな展開―組織設計・制御による次世代材料開発に向けて―ワイドギャップ結晶の材料学と高温プロセッシング
ミルフィーユ構造の材料科学

企画シンポジウムテーマ
K1

若手科学者へ贈る研究のヒント～未踏領域へ到達するために～
Gifts from pioneers to young scientists V: ～To hitch your wagon to star～
人材育成を趣旨とする啓蒙的な内容の企画シンポジウムの第 5 弾であり，今回は第 8 分野が中心となって開催する．独創的な研究成果に到達するためには，どのような姿勢で研究に臨むべきかや，キャリアパスの形成にあたって転機をどのように迎え，成功に導くかなど，著名なベテラン研究者や活躍が著しい若手指導者に講演を頂き，そのヒントを得ることを目的とする．講演者の業績や経歴に触れつつ，研究者，指導者としての心構えや自己実現の方法などについて学ぶことで，特に若手会員への刺激になれば幸いである．講演後は，双方向のパネルディスカッションを開催し，さらに議論を深める場を提供する予定である．

K2

材料化学におけるイノベーションの役割と工業製品への展開
Innovations in materials chemistry and their effects on industry III
この企画シンポジウムは，毎年春の講演大会で開催している「水溶液腐食」「高温酸化」「陽極酸化」「めっき・化成処理」「触媒」の各学術分野を包括した公募シンポジウムと対をなし，工業製品としての金属材料の開発・生産の最前線における「材料化学」の役割と研究・開発事
例や課題を，主に企業研究者に講演していただくことを趣旨として，2020年度よりシリーズ化している．今年度の企画シンポジウムにおいても，前年度からの内容を引き続き，めっき，化成処理，腐食，高温酸化，触媒など広範囲にわたる内容を，各産業分野で活躍されている技
術者・研究者の視点から，現在直面している課題や将来展望を紹介いただき，基盤となる学理を発展させるヒントや，産学官の連携強化のきっかけとしたい．

K3

材料技術史から見るこれからの技術展開 ―鉄Future growth expected from technological history of materials V ―Iron and Steel
持続可能な社会の実現には，材料特性の向上だけではなく，高効率・低環境負荷プロセスの開発が必要である．時代に沿ったプロセスの変
遷，合金開発や応用展開，更には環境問題も含め，鉄が人間社会にとっていかに身近な存在であったか，どのような技術革新をもたらしてきたのかを振り返り，更に今後の可能性を考える．
第 1 回チタン材料(2018年秋期)，第 2 回製錬およびリサイクル技術(2019年春期)，第 3 回目アルミニウム合金(2020年秋期)，第 4
回分析機器(2022年春期)に続き，鉄と所縁の深い福岡の地で『鉄』の技術史と今後の展望について議論する．

K4

医用材料・医療機器開発の最前線()～光を用いる生体情報センシング～
Frontier in development of biomaterials and medical devices()Advanced Bioimaging Technologies
半導体材料のバンドギャップや非線形光学特性，静電誘導特性をベースに実現している紫外・可視から赤外，テラヘルツ・ミリ波までの各種光源を用いることで物性研究のための計測技術や加熱や溶融の材料プロセスが実現している．3 回目となる今回も第 2 分野と第 7 分野が連携し，これらの光技術から展開される生体情報センシングを議論する．具体的には最近の光源開発として，光学結晶を高周波で動作する半導体デバイスの高度な制御で実現する波長だけでなくパルス幅，繰り返し周波数も可変になるレーザ光源開発から，生体情報センシングの実例
としては薬効にも影響がある有機結晶の多形や欠陥を非破壊で検出するテラヘルツレーザ分光やレーザ照射により発生するバブルのナノ粒子集積をプロセスとするバイオデバイス開発，レーザ光の照射により生じる軽元素の微粒子を回収する質量分析の生体組織観察を取りあげる．
生体情報センシングに必要となる光技術から，これからの半導体材料研究を模索する．

K5

モビリティの未来を支える材料技術の最新動向(自動車技術会・日本鉄鋼協会・日本金属学会合同シンポジウム)
The latest trend of the materials R&D for the future Automotive
近年の自動車を取り巻く環境は，従来からの課題である環境負荷低減，軽量化，燃費向上などに加え，電動化，安全性，自動運転，そしてカーボンニュートラルなどに代表される課題への対応も求められ，自動車を大変革させる必要があると言っても過言ではない．日本金属学会
では，多くの材料を利用し日々進化している自動車技術に焦点を当て，その技術の革新を基盤から支える材料技術における最新の動向について，日本鉄鋼協会，自動車技術会と合同でシンポジウムを2018年度から企画してきた．本シンポジウムでは日本金属学会からの講演者に加え，自動車技術会および日本鉄鋼協会から自動車および鉄鋼メーカーの製造関係者ならびに材料研究者も迎えて最新の研究動向を講演していただき，自動車用材料技術の方向性を共有するとともに，講演大会参加者の研究における一助となることを目的とする．

参加申込・問合先〒9808544 仙台市青葉区一番町 11432(公社)日本金属学会
 0222233685

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

FAX 0222236312%

Email: annualm＠jim.or.jp特集企画の投稿募集

機械翻訳を利用した和訳のお勧めと，
Materials Transactions 掲載論文の日本金属学会誌への投稿お誘い

下記テーマに関する特集企画の投稿を募集いたします．

■KinkStrengthening of MilleFeuille Structured Materials(ミルフィーユ構造材料のキンク強化)

会誌・欧文誌編集委員会
Materials Transactions に掲載された論文は，その日本語

従来の常識を覆す高強度を示した LPSO 構造型 Mg 合金

訳を日本金属学会誌に投稿することが可能です(オンラインで発見された「キンク強化現象」を，微視的な硬質層・軟質での公開から 2 年以内，かつ本会が著作権を保持している層の相互積層により構築される「ミルフィーユ構造」全般へ場合)．英文論文を和文にして掲載することは，優れた論文と適用可能な普遍的原理としての確立を目指す．Mg 系にとを幅広い研究者・技術者に読んでもらうことに繋がり，研究

どまらず，Ti 系，Al 系を含む新規軽量合金系，さらには高成果のさらなる周知・普及に寄与することになります．

分子系材料への展開を図る論文を歓迎する．

しかし，和訳といえども，それに要する労力から和訳投稿を断念されていた方も多いのではないでしょうか．そこで，

上記テーマに関する特集を， Materials Transactions 64巻

近年翻訳性能が著しく向上している機械翻訳アプリケーショ

4 号(2023年 4 月発行)に予定しております．多数ご投稿下さン(「DeepL」，「みんなの自動翻訳」)をご紹介します．

いますようお願いいたします．

つきましては，このような翻訳アプリをご利用いただき，
Materials Transactions に掲載された論文を日本金属学会誌

掲載予定号

へ和訳投稿されてはいかがでしょうか．

原稿締切日 年月日(月)◆第64巻第 4 号(2023年)

投稿に際しては，日本金属学会欧文誌投稿の手引・執筆要

機械翻訳アプリケーションは下記のサイトでお試しいた

領(本会 Web ページ)に従うこと．

だけます(本委員会で，確認済みサイトとなりますが，

通常の投稿論文と同様の審査過程を経て，編集委員会で採もちろん，これら以外のサイトを利用して翻訳されても否を決定する．

構いません)．
DeepL(無料版，5000字まで)

著者は，投稿・掲載費用をご負担願います．

https://www.deepl.com/ja/translatorみんなの自動翻訳(無料) https: // mt-auto-minhon-mlt.

◆

問合せ先

ucri.jgn-x.jp/〒9808544 仙台市青葉区一番町 11432

なお， DeepL の無料版では修正や本文コピーなどの(公社)日本金属学会欧文誌編集委員会
FAX 0222236312%

機能が利用できません．和訳投稿を希望される方には，

 0222233685

編集委員会より修正やコピーが可能な全文ファイルをごEmail: sadoku＠jim.or.jp

提供します．(費用は編集委員会にて負担します．）

https://jim.or.jp/

日本金属学会誌は投稿・掲載費用が無料です(カラー図

日本金属学会主催国際会議企画提案募集

面を掲載する場合は料金が発生します)．また，公開後
すぐにどなたでもオンラインで全文閲覧・ダウンロード
が可能となります．
問合せ先2022年 5 月31日(火)詳

まてりあ 3 号 180頁

細またはホームページ「イベント」→「国際会議」(公社)日本金属学会会誌・欧文誌編集委員会
 0222233685

FAX 0222236312
%

問 合 先

Email: sadoku＠jim.or.jp(公社)日本金属学会 国際会議募集係
stevent＠jim.or.jp

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

提案締切

◇

◇

本 会 記 事公

〈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．
原稿提出先電子メール(受け取りメールの確認をして下さい)Email : materia＠jim.or.jp

助募◇千葉大学大学院融合理工学府
機械工学コース 教員公募◇

公募人員

助教名(テニュアトラック)
採用後 3 年目に中間評価を実施し，5 年経過した後のテニュア審査に合格すれば任期のない教員となります．審査は，研究，外部資金獲得(取得のための努力)，教育，及び学内活動など，多角的な視点で行います．

成所(公財)泉科学技術振興財団

年度研究助成等の募集(高度機能性材料およびこれに関連する科学技術の基礎研究分野における真に独自の発想に基づ
く新しい研究に対する助成)
助成金額1 件100万円以下，38件
研究集会スタートアップ及びその飛躍への助成 助成金額1 件50万円以内/年，5 件以 ．
募集期間 2022年 4 月 1 日～6 月15日(必着)応募方法 詳細は下記ホームページをご参照下さい．
連 絡 先 公益財団法人 泉科学技術振興財団
http://www.izumizaidan.jp/
 0663731811
Email: info＠izumizaidan.jp

属

千葉大学大学院融合理工学府

機械工学コース

材料・強度・変形教育研究領域
専門分野

材料組織と機械的特性を主とする各種物性の相関を明らかにする研究分野に取り組み，それらの構

研究助成

造・組織制御によって革新的構造材料の創製と多機能化を，主に実験的手法で開拓していけるような人材を求めます．例えば透過型電子顕微鏡観察
や先端的解析技術を駆使して，機能・特性の発現機構の解明に取り組み，分野横断的に学内外の研究者と協力できる協調性に富んだ人材を求めます．強い意欲があれば，これまでの専門分野を問
いません．
担当科目

機械工学実験，演習科目や卒業研究など．

応募資格

博士の学位取得者あるいは学位取得見込みの方．

着任時期

令和 4 年12月 1 日以降のできるだけ早い時期．

給

千葉大学の規程に基づきます．

与

公募締切
提出書類

令和年月日(金)必着(1)履歴書，(2)研究業績，(3)学会および社会における活動等，(4)競争的研究資金の獲得状況，(5)産学連携などの実施状況，(6)受賞歴，(7)これまでの研究の概要，( 8 )教育歴，( 9 )今後の研究計画，( 10 )教育と研究に対する抱負，( 11 )代
表的な論文の別刷，( 12 )応募者について意見を伺える方の氏名と連絡先．

応募書類の送付先〒2638522 千葉市稲毛区弥生町 133
千葉大学大学院融合理工学府
比田井洋史

掲示板はホームページにも掲載されておりますのでご活用下さい．

機械工学コース長宛

問合せ先
材料・強度・変形教育研究領域

教授

糸井貴臣

Email: itoi＠faculty.chibau.jp＊応募をされる場合は，事前に上記問い合わせ先に E メー
ルで連絡をお願いします．
詳細は， https: // jim.or.jp / bulletin _ boad / keijiban.html をご覧下さい．

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ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

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


年春期(第回)講演大会記録
2022 年春期講演大会は， 3 月 15 日(火)から 17 日(木)， 22

誉員・ 65 歳以上 69 名，受賞講演者 12 名，非会員基調講演

日(火)にオンライン(Zoom)で開催した．

者・招待講演者 20 名，高校生ポスター参加者 49 名，オンラ

3 月15日(火) 930～ 935 開催の辞

イン展示企業・技術セミナー・学生キャリアサポートセミナ

940～1040 第67回学会賞受賞記念講演ー企業18名)1050～1150 第67回本多記念講演※オンライン開催のため日本鉄鋼協会との相互聴講は実施し1220～1250 第13回技術セミナー

なかった．

1300～1720 一般講演，各種シンポジウム講

演，受賞講演，共同セッション※ 2020 年秋期講演大会より開催当年 3 月 1 日時点で 65 歳の会員は参加費無料とした．

1830～2030 懇親会
3 月16日(水) 900～1720 一般講演，各種シンポジウム講

演，受賞講演，共同セッション
3 月17日(木) 900～1730 一般講演，各種シンポジウム講

最終講演件数685件
欠講 1 件(講演番号高校生ポスター HSP18)

演，受賞講演，共同セッショ

第67回学会賞記念講演 1 題ン，学生キャリアサポートセミ

第67回本多記念講演 1 題

ナー

公募シンポジウム講演 9 テーマ167題

3 月22日(金) 1000～1700 第 38 回ポスターセッション，

企画シンポジウム 2 テーマ

15題

第 7 回高校生・高専学生ポス

一般講演 356 題(功績賞受賞記念講演 5 題，谷川・ハリターセッション

ス賞受賞講演 2 題，増本量賞受賞記念講演 1 題，技術1700～1800 高校生ポスター指導教員交流会

常時開設

学術講演会(3 月15日～17日，22日)

賞受賞記念講演 4 題，招待講演 1 題含む)

オンライン展示会，技術セミナ

共同セッション10題

ー(動画版)，学生キャリアサポ

ポスターセッション88題

ートセミナー(動画版)

高校生ポスター講演会場

47題

15会場(A～O 会場)

開会の辞(3 月15日)
中野貴由会長より春期講演大会オンライン開催にあたって

第回ポスターセッション(3月22日)の挨拶があった．

第1部

1000～1130

第2部

1300～1430

第回学会賞受賞記念講演(3月15日)

88 件のポスター発表を 2 部制の時間帯に分けて行い，優秀ポスター賞審査対象となっている 82 件の内容・発表に「材料数理学としてのクラスター変分法」
北海道大学名誉教授・JST シニアフェロー 毛利哲夫

君

ついてオンラインにより審査が行われた．ポスターは事前

第回本多記念講演(3月15日)に発表者から提出されたポスター画像をポスター掲示シス「永久磁石の高性能化にみる複合組織制御」

テム上に掲載し，当日はポスターの閲覧をし，各講演ルー

東北大学大学院工学研究科教授 杉本

諭

君

ムへ訪れた聴講者に発表を行った．
3 月23日「優秀ポスター賞」17名が決定し，3 月23日に受贈呈式

オンライン開催のため下記授賞の贈呈式は開催せ

賞者を本会春期講演大会公開サイトに掲載した．(本誌258頁)

ず，開会の辞の前後に受賞者氏名をスライドで表示した．
第回高校生ポスターセッション(3 月22日)
第回学会賞

1 名(受賞者本誌249頁)

前半1445～1545

第回技術賞

4 名(受賞者本誌250頁)

後半1600～1700

第回増本量賞

1 名(受賞者本誌250頁)

第回谷川・ハリス賞
第回功績賞

に 審 査 も 行 わ れ た ． 審 査 結 果 は 3 月 23 日 に 最 優 秀 賞 1

5 名(学術部門 5 名)(受賞者本誌252頁)

件，優秀賞19件が決定し，3 月23日に受賞者を本会春期講

第回研究技能功労賞
第回金属組織写真賞
名誉員推戴者

47件の高校生・高専学生(3 年生以下)ポスター発表は同時

2 名(受賞者本誌251頁)

演大会公開サイトに掲載した．(本誌260頁)

14名(受賞者本誌253頁)

最優秀賞 1 件，優秀賞 2 件(受賞

ポスターセッションと同様，事前に発表者から提出され者本誌255頁)

たポスター画像をポスター掲示システム上に掲載した．熱2 名(受賞者本誌257頁)

心に取り組んだ研究内容の発表がなされ，審査員や聴講者

第回フェロー認定者

1 名(受賞者本誌258頁)

は興味深く質疑する様子が見受けられた．発表した学生は大学教員等からのアドバイスを熱心に聞き，今後の研究の大会参加者
1,227名(一般644名

視野が広がったと喜ぶ姿が見受けられた．他校の発表を聴学講する高校生発表者もおり，高校生同士の交流も行われて生14名)，維持員会社社員38名，協賛学協会参加者 8 名，名いた．また，今回も指導教員との交流会を実施し，情報交

学生329名非会員40名(一般26名

本 会 記 事株
●曙ブレーキ工業

換の場を設けた．

株 UACJ●株●合同製鉄

金属学会・鉄鋼協会共同セッション｢チタン・チタン合金」 9 題(金属 3 題，鉄鋼 6 題)は 3

株●日立金属

月17日に金属学会 F 会場で開催した．

●東邦チタニウム(動画版)「超微細粒組織制御の基礎」 2 題(金属 2 題，鉄鋼 0 題)

●住友金属鉱山(動画版)

は 3 月15日に金属学会 O 会場で開催した．
「高温溶融体の物理化学的性質」12題(金属 5 題，鉄鋼 7

懇親会題)は 3 月 16 日に鉄鋼協会会場 1 (オンライン会議ツール

当初予定していなかった懇親会をバーチャルオフィスアプ

Webex 利用)で開催した．

リ oVice を用いて開催した．38名の参加があった．

オンライン機器・カタログ等展示会(第回)

大会雑記

機器展示 5 社の出展の協力を得た．各社のご厚意に感謝いたします．

本来は東京大学駒場キャンパスでの春期講演大会開催であった が，新 型コ ロナ ウイル ス感 染拡大 防止の ため ，2022 年春期講演大会もオンライン会議ツール Zoom を利

第回技術セミナー(現地開催時の名称企業ランチョンセ
ミナー)(3 月15日および動画)

用したオンライン形式での開催となった．ポスター発表
は，オンライン上でポスターを閲覧し，聴講したいポスタ

講演大会参加者に最新の技術情報を聴講してもらう企業セー発表があれば，各発表の Zoom 会場へ入室し聴講およびミナーを開催した．

質疑応答を行えるシステムを利用した．

以下の企業・団体がオンライン会場または動画にて 30 分

講演大会二日目の 3 月 16 日夜に福島県沖震源のマグニ

程度のセミナーを行った．

チュード 7.3の地震があり，金属学会事務局所在地の宮城

3 月15日(火)県も最大震度 6 強の大きな揺れがあった．幸いに通信や

マルバーン・パナリティカル

株スペクトリス

電気が止まることがなかったため，通常通りオンラインで動画版

講演大会を続行することができた．地震による講演の欠講株オックスフォード・インストゥルメンツ

はなかった．

オンライン学生キャリアサポートセミナー(3 月 17日および動画)

2022 年春期講演大会オンライン開催にあたり，座長，

会場係の皆様，また参加者の皆様には事前のマニュアル確

企業が学生会員に向けて，会社概要，今後の採用情報，イ

認や事前操作テストなど万全な準備を行いご参加くださり

ンターンシップ募集情報，研究開発動向等を紹介する企画

誠にありがとうございました．また座長の皆様には地震発を実施した．以下の企業が動画またはオンライン会場で生後の講演変更等について臨機応変にご対応頂き無事に開30 分程度のオンライン説明会を行った．参加学生は熱心催できましたこと，衷心より厚くお礼申し上げます．

に聴講していた．

・・(2022年 2 月22日～2022年 3 月22日)

正

員

埋橋
淳
大森雄貴
蔭井慎也
倉富俊行
学

生

石井裕樹
勝木健太
亀岡優翔
黒木優成

物質・材料研究機構
日本電子株式会社
三井金属鉱業株式会社
株式会社リケン

清水
嘉
胎中香亮
中村浩一郎
吹上
拓

東北大学

小泉知也
高田凌平
原
碩亮
半田優斗

名古屋大学

株式会社神田熱処理

山崎二男
山下和秀

東北大学

深津義士
細田昌希
森崎
睦

名古屋大学

株式会社東京軽合金製作所

大和製罐株式会社員
茨城大学
芝浦工業大学
関西大学
九州工業大学

東京大学
東海大学

大阪大学
京都大学

千葉大学

外国一般会員元容哲

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia JapanOxidation Behavior and Mechanical Strength of
Yoshinobu Nakada
Mg2Si Added with TiB2

日 本 金 属 学 会 誌 掲 載 論 文Vol. 86, No. 5（2022）―論

Synthesis of Biohybrid Material Based on MagnetAl Hydrotalcite and Cellulase: Structuralic Zn
and Enzymatic Activity Characterizations

文―

Tran B. An, Duong H. T. Linh, Nguyen P. Anh,
Tran T. T. An and Nguyen Tri

摩擦圧接時の回転数と接合時間がポーラス Al/熱可塑
性樹脂の接合強度に及ぼす影響
松島慶幸

半谷禎彦

三ツ木寛尚

藤井英俊

Materials Chemistry

The Effect of Base Oil Viscosity on the Corrosion
Preventive Properties of the Rust Preventive Oils

水素チャージ下引張試験における Ni Cr 合金の局所
塑性発達および破壊挙動に及ぼす Cr の影響
小林直弘

小山元道

山村実早保

北條智彦

Mochisuke Kume, Daisuke Iwashima,
Masahiko Hatakeyama and Satoshi Sunada

秋山英二
訂正

Geometrical Determination of Surface Atom
Yoyo Hinuma and Kohsuke Mori
Diffusion Paths

Materials Transactions 掲載論文

Effect of Sigma Phase on Corrosion Behavior of
Koichiro Nagae, Kento Ejiri,
Duplex Stainless SteelVol. 63, No. 5（2022）

Jyunichi Hirabayashi, Yuichi Yamamoto,
Masahiko Hatakeyama and Satoshi Sunada―Review―
Copper Materials for Low Temperature Sintering

Materials Processing

Dissolution Mechanism of Intermetallic Layer by
Iron Erosion in Aluminum-Based Molten Binary
Ikuzo Goto, Kota Shirai, Rei Ohyama andAlloysMasamu Nishimoto, Rintaro Tokura, Mai Thanh Nguyen
and Tetsu Yonezawa―Regular Article―

Kengo Kurosawa

Materials Physics(Ni, Cu) Based TerGlass Forming Ability of Zr
nary Metallic Glasses Based on Bond Parameter
Function and Formation Enthalpy Model

Role of Matrix Structure on Impact-Wear
Resistance of As-Quenched 27Cr Cast Iron
Ngo Huynh Kinh Luan, Koreaki Koizumi, Kuniaki Mizuno,
Yutaka Yamada, Tetsuya Okuyama and Masaru Nakayama

Shuang Yang, Chun Zhang, Kaiyan Cui, Bangwei Zhang andShuzhi Liao

―Technical Article―
Single-Step Synthesis of Silver Nanoparticles Supported on Cellulose Nanofibers Using a High-Pressure Wet-Type Jet Mill and Their Catalytic ActiviEiji Fujii, Mitsuaki Furutani, Yoshihiko Kimura
ties

Mechanics of Materials

Orientation Dependence on Bending Deformation
Behavior of Pure Zinc Single Crystals
Sho Furukawa, Kenta Oka, Masayuki Tsushida,
Hiromoto Kitahara and Shinji Andoand Kota Ogura

Statistical Analysis of Influential Factors on the
Stability of Retained Austenite in Low Alloy TRIP
Norimitsu Koga, Takayuki Yamashita,
Steel

Erratum

Keisuke Ogawa and Osamu Umezawa

◇

◇

◇

まてりあ第
巻号[新役員紹介] 2022年度役員紹介[最近の研究] 水素を利用した高強度・高延性構造用合金の創製
およびこれに関わる新知見 ………九大 小川祐平
[最近の研究] 常温におけるダイヤモンドと異種材料の直接接合……大阪公立大 梁 剣波 大野 裕 重川直輝
[材 料 教 育] 金属鋳造と砂型1. その歴史と最近の進展……………………柏井茂雄 兼吉高宏 永瀬丈嗣
淺野和典 北村一浩

予告[実学講座]

金属材料実験の手引き 1. 組織観察16 透過型電子顕微鏡の構造と仕組み…………………………………………名大

山本剛久

―他―

～編集の都合により変更になる場合があります～

本 会 記 事

行
開催日

事

カ

名称・開催地・掲載号

レ

ン

主催


年月
第38回希土類討論会(熊本)11～12日本希土類学会

11～13

日本顕微鏡学会第78回学術講演会(郡山＋Web 開催)

日本顕微鏡学会

14～11.5(全 7 回)

セ ラ ミ ッ ク ス 大 学 2022 ( CEPRO2022 ) ( Web 開催)17～6.3

第422回講習会「生体機能を工学するバイオミ
メティクス」(Web 開催)

20，6.3

第 243 ・ 244 回西山記念技術講座「基礎から振り返る先端鉄鋼材料学」(早稲田・Web 開催)

23

腐食防食部門委員会

23～25

トライボロジー会議 2022
期型))

27～29
29～31

第142回春期大会(大阪大学)

軽金属学会

第 2 回マルチスケールマテリアルモデリングシ
ンポジウム(第 7 回マルチスケール材料力学シンポジウム)(大阪)

日本材料学会

第342回例会(大阪)春

東京(東京・(同

ー 太字本会主催(ホームページ掲載)
問合先

TEL 0668797352
kidorui＠chem.eng.osaka-u.ac.jp
http://www.kidorui.org/

TEL 0364575156
jsm-post＠microscopy.or.jp
http://conference.wdc-jp.com/microscopy/
conf2022/index.html
日本セラミックス TEL 033362
5231
協会
cersj-kyouiku＠cersj.org
https://www.ceramic.or.jp/ikyoiku/
cepro2022/index.html
精密工学会
TEL 0352265191
https://www2.jspe.or.jp/form/koshukai/
koshukai_form.html
日本鉄鋼協会TEL 0336695933 educact＠isij.or.jp
https://isij.or.jp/event/event2022/
nishiyama243.html
日本材料学会TEL 0757615321 jimu＠jsms.jp
https://www.jsms.jp
日 本 ト ラ イ ボ ロ TEL 033434
1926
ジー学会
jast＠tribology.co.jp
https://www.tribology.jp/


年月
第27回計算工学会講演会(秋田)1～3

日本計算工学会

3

第140回学術講演会(早稲田大)

環境資源工学会

3～5
10

2022年度塑性加工春季講演会(Web 開催)
第 87 回技術セミナー 表面処理による防食技術(東京)

腐食防食学会22～23

2022年度 溶接入門講座(WEB 開催)

溶接学会


年月
第25回課題研究成果発表会(大阪＋Web 開催)
6

ダTEL 0338688957 office＠jsces.org
https://www.jsces.org/koenkai/27/
TEL 0364592203
info＠rpsj.org https://www.rpsj.org/

TEL 0358254073
jwsinfo＠tg.rim.or.jp
http://www.jweld.jp/

日本原子力学会核 TEL 052
7353185
融合工学部会，プ plasma＠jspf.or.jp
ラズマ・核融合学会

12～8.2

第424回講習会「環境対応と脱炭素の動向～工作
機械と要素技術，新たな規格まで～」(Web 開催)

13～14

2022 年度粉末冶金入門講座(ハイブリッド開催)

TEL 0352265191
https://www2.jspe.or.jp/form/koshukai/
koshukai_form.html
粉体粉末冶金協会 TEL 075
7213650
info＠jspm.or.jp
https://www.jspm.or.jp/

13～14

第 26 回動力・エネルギー技術シンポジウム(佐賀)日本機械学会21～22

第 56 回 X 線材料強度に関するシンポジウム(京都)

日本材料学会24～29

The 9th Tokyo Conference on Advanced Catalyt- 触媒学会
ic Science and Technology (TOCAT9)(福岡)
第28回結晶工学スクール(2022年)(ハイブリッド 応用物理学会
開催予定)

ま て り あ 第61巻 第 5 号(2022)
Materia Japan

申込
6.15

TEL 0662713179
grant＠lm-foundation.or.jp
日本アイソトープ TEL 035395
8081
協会
gakujutsu＠jrias.or.jp
http://www.jrias.or.jp/

第 14 回核融合エネルギー連合講演会―( Web 開
催)


年月
3～6
ICYRAM2022(福岡)

参加
5.18

軽金属奨学会

7～8

第101回レアメタル研究会(東大生産技研/Web 開
催)

申込
5.16

日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp
TEL 0338151161
naito1130033＠jcorr.or.jp
https://www.jcorr.or.jp/

第59回アイソトープ・放射線研究発表会(東京)

29

発表
1.21

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

6～8

27～29

締切

精密工学会

TEL 0343357615
https://www.ioes.saga-u.ac.jp/ex-event/
PES26/index.html
TEL 0757615321 jimu＠office.jsms.jp
https://www.jsms.jp/

atakagak＠cstf.kyushu-u.ac.jp
https://tocat.catsj.jp/9/
TEL 0338287723
fukui＠jsap.or.jp
https://annex.jsap.or.jp/kessho/contents/
2022/school220727.html
レアメタル研究会 TEL 035452
6314
tmiya＠iis.utokyo.ac.jp
https://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/
japanese/index_j.html
MRSJapan

6.22

講演
4.1

参加
7.15

TEL 0928022755
mtanaka＠chem-eng.kyushu-u.ac.jp
https://icyram2022.wixsite.com/official-site




開催日

24～26

名称・開催地・掲載号
日本実験力学会2022年度年次講演会(鳥取大)


年月
第 18 回アルミニウム合金国際会議( ICAA18 )(富
4～8
山)

4～9

第 18 回 液 体 及 び ア モ ル フ ァ ス 金 属 国 際 会 議(LAM18)(広島)

7～92022 年度工学教育研究講演会(関東地区大学とWeb 開催)

9

11～16

主催

問合先

締切

日本実験力学会

TEL 0253689310
officejsem＠clg.niigatau.ac.jp
https://jsem.jp/event/Annual22/index.html

5.10

軽金属学会

http://www.icaa18.org/

第 18 回 液 体 及 び TEL 082
4246555
アモルファス金属 masinui＠hiroshima-u.ac.jp
国際会議組織委員 https://lam-18.hiroshima-u.ac.jp/
会

日本工学教育協会 TEL 035442
1021
kawakami＠jsee.or.jp
https://www.jsee.or.jp/event/conference/
第102回レアメタル研究会(東大生産技研/Web 開 レアメタル研究会 TEL 035452
6314
催)
tmiya＠iis.utokyo.ac.jp
https://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/
japanese/index_j.html
The 22nd International Vacuum Congress(IVC 日本表面真空学会 TEL 0338120266 ivc22＠jvss.jp
日本学術会議https://ivc22.org/
22)(札幌)～

日本金属学会秋期講演大会(福岡工業大学)(予定)(本号297頁)

日本金属学会TEL 0222233685 FAX 0222236312
annualm＠jim.or.jp

講演
7.8
参加予約
9.2

28

日本金属学会秋期講演大会第 8 回「高校生・高
専学生ポスターセッション」(オンライン開催)(本号308頁)

日本金属学会TEL 0222233685 FAX 0222236312
annualm＠jim.or.jp

7.15


年月
第41回電子材料シンポジウム(EMS41)(橿原)
19～21
年月
第 103 回レアメタル研究会(チタン関係シンポジ
4ウム)(東大生産技研/Web開催)

7～9

第 43 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(同志社大)11

第 24 回ミレニアム・サイエンスフォーラム(東
京)

22～25

電子材料シンポジ TEL 035841
3840
ウム運営委員会
kazun＠g.ecc.utokyo.ac.jp
https://ems.jpn.org/
レアメタル研究会 TEL 035452
6314
tmiya＠iis.utokyo.ac.jp
https://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/
japanese/index_j.html
超音波エレクトロ TEL 042
4435166 h.nomura＠uec.ac.jp
ニクス協会
https://www.use-jp.org/

ミレニアム・サイ TEL 036732
8966
エンス・フォーラ msf＠oxinst.com
ム
http://www.msforum.jp/
The 1st International Symposium on Iron Ore Ag- SynOre2022 組 織 TEL 0363699984
glomerates (SynOre2022)(第 1 回鉄鉱石塊成鉱 委員会，日本鉄鋼 synore2022＠issjp.com
に関する国際シンポジウム)(島根)協会
https://synore2022.com/index.html

年月1～22022 年度粉末冶金入門講座(ハイブリッド開
催)

年月
第104回レアメタル研究会(貴金属シンポジウム)
6 or 13(東大生産技研/Web 開催)
年月
第105回レアメタル研究会(東大生産技研/Web 開10
催)粉体粉末冶金協会 TEL 075
7213650
info＠jspm.or.jp https://www.jspm.or.jp/

11.10

レアメタル研究会 TEL 035452
6314
tmiya＠iis.utokyo.ac.jp
https://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/
japanese/index_j.html
レアメタル研究会 TEL 035452
6314
tmiya＠iis.utokyo.ac.jp
https://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/
japanese/index_j.html

2022年秋期講演大会講演申込が今月より始まります．ご確認をお願いします(本号297頁)．

ま て り あ 第巻 第  号（） 発行日
発行所



2022年 5 月 1 日

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

発
印
発

行
刷
売

定価,円(本体,円＋税)送料円
人
所
所

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

本 会 記 事2022年 5 月 1 日発行「まてりあ」

6