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- 305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1 [アクセス]
研究内容
- Keywords
ガラス, 液体, アモルファス, 高エネルギーX線, RMCシミュレーション
高輝度放射光を用いたガラス・液体・アモルファス材料の構造解析
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
論文
- Hirokazu Masai, Shinji Kohara, Toru Wakihara, Yuki Shibazaki, Yohei Onodera, Atsunobu Masuno, Sohei Sukenaga, Koji Ohara, Yuki Sakai, Julien Haines, Claire Levelut, Philippe Hébert, Aude Isambert, David A. Keen, Masaki Azuma. Siliceous zeolite-derived topology of amorphous silica. Communications Chemistry. 6 [1] (2023) 269 10.1038/s42004-023-01075-1 Open Access
- Katsuaki Nakazawa, Kazutaka Mitsuishi, Konstantin Iakoubovskii, Shinji Kohara, Koichi Tsuchiya. Structure-dynamics relation in metallic glass revealed by 5-dimensional scanning transmission electron microscopy. NPG Asia Materials. 16 [1] (2024) 57 10.1038/s41427-024-00577-1 Open Access
- Akihiko Hirata, Shuya Sato, Motoki Shiga, Yohei Onodera, Koji Kimoto, Shinji Kohara. Direct observation of the atomic density fluctuation originating from the first sharp diffraction peak in SiO2 glass. NPG Asia Materials. 16 [1] (2024) 25 10.1038/s41427-024-00544-w Open Access
書籍
- KOHARA, Shinji, 北村尚斗. Reverse Monte Carlo Modeling of Non-crystalline and Crystalline Materials. Hyperordered Structures in Materials. Springer Singapore, 2023, 15.
- 小野寺陽平, 佐藤友子, KOHARA, Shinji. X-Ray and Neutron Pair Distribution Function Analysis. Hyperordered Structures in Materials. Springer Singapore, 2023, 28.
- 小原 真司, 小野寺陽平. 材料の物性予測へむけた非晶質物質の量子ビーム構造解析. ケモインフォマティクスにおけるデータ収集の最適化と解析手法 . 技術情報協会, 2023, 14.
会議録
- Shinya Hosokawa, Jens Rüdiger Stellhorn, Yohei Onodera, Shinji Kohara, Hiroo Tajiri, Eisuke Magome, László Pusztai, Kazutaka Ikeda, Toshiya Otomo, Milos Krbal, Tomas Wagner. Local- and Intermediate-Range Atomic Order in Ga<sub>2</sub>Ge<sub>3</sub>Se<sub>9</sub> Glass: Complementary Use of X-Rays and Neutrons. Proceedings of the 3rd J-PARC Symposium (J-PARC2019). (2021) 10.7566/jpscp.33.011069
- L. S. R. Kumara, Osami Sakata, Shinji Kohara, Anli Yang, Chulho Song, Kohei Kusada, Hirokazu Kobayashi, Hiroshi Kitagawa. Structural studies of metal nanoparticles using high-energy X-ray diffraction. AIP Conference Proceedings. (2016) 10.1063/1.4952936
- Jens Stellhorn, Shinya Hosokawa, Wolf-Christian Pilgrim, Nathalie Boudet, Nils Blanc, Shinji Kohara, Hiroo Tajiri, Hidemi Kato, Yukinobu Kawakita, Toshiya Otomo. A Combination of Anomalous X-ray Scattering and Neutron Diffraction for Structural Characterizations of Zr45Cu45Ag10 Metallic Glass. JPS CONFERENCE PROCEEDINGS. (2015) 10.7566/jpscp.8.031002
口頭発表
- 小野寺 陽平, 橋本 英樹, 矢澤 宏次, 小原 真司. アノード酸化法により合成した非晶質アルミナの構造. 第39回 日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム. 2026
- 小原 真司, 小野寺 陽平, 志賀 元紀, 平田 秋彦. 正四面体構造を持つ非晶質物質の中距離構造. 第66回ガラスおよびフォトニクス材料討論会. 2025
- 小原 真司. シリカ多形のトポロジー. 公益社団法人日本セラミックス協会 第38回秋季シンポジウム. 2025 招待講演
その他の文献
- 小原 真司, 小野寺 陽平, 志賀元紀, 大林一平, 平田秋彦, 平岡 裕章, 坂田 修身. ガラスの二体相関に隠れたトポロジーの抽出. New glass. (2020) 24-30
- 小原 真司. 量子ビーム実験・計算機シミュレーションと先端数学の連携による非晶質物質の体系的な理解. SPring-8/SACLA利用者情報. (2019) 18-23
- ONODERA, Yohei, Yasuyuki Takimoto, KOHARA, Shinji. Formation of a zirconium oxide crystal nucleus in the initial nucleation stage in aluminosilicate glass investigated by X-ray multiscale analysis. SPring-8/SACLA Research Frontiers. 2024 (2025) 52-53
所属学会
日本放射光学会, 日本セラミックス協会
マテリアル基盤研究センター
量子ビーム実験と構造モデリングによる非晶質材料の構造解析と構造制御
X線回折,中性子回折,ガラス・液体,アモルファス,構造,高温・高圧
概要
ガラス・液体・アモルファス材料は我々の生活に欠かせないものである。酸化物ガラスを例にとると窓ガラス、光ファイバー、スマートフォンのカバーガラス等が挙げられる。ガラスの材料開発における難点は結晶材料のように規則正しく原子が配列してないことから、構造を実験データに基づいて一意的に決定できない点であり、それゆえ構造制御による材料設計が困難になる。我々は、この状況を打開するために、放射光X線、中性子、電子線といった量子ビームを使った実験に基づいた構造モデリングにより、非晶質の乱れた構造に潜んだ秩序を抽出し、さらに高温・高圧といった環境を利用した新規材料開発を行う。これまでの研究では、世界でもっとも構造秩序のある高屈折ガラスの合成に成功している。
新規性・独創性
● 放射光X線、中性子、電子線といった量子ビーム技術を横断的に利用
● データ駆動型構造モデリングにより、実験データを再現する非晶質の構造モデルを構築
● 非晶質の乱れた構造に潜んだ秩序をトポロジーに注目して抽出
● 温度や圧力を駆使することによりガラスの構造を制御し、新規材料を合成
内容
まとめ
● 本研究では、温度と圧力を制御することにより世界一構造秩序のある高密度(高屈折率)シリカ(SiO2)ガラスの合成に成功
● 密度と組成が同じで構造が異なるシリカガラスの合成に成功
● これらのガラスの構造の違いをトポロジーという概念を用いて説明することに成功
● さらなる高密度(高屈折率)ガラスの設計指針が得られ、現在研究をすすめている


