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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
- 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
- Shuya Sato, Masashi Miyakawa, Takashi Taniguchi, Yohei Onodera, Koji Ohara, Kazutaka Ikeda, Naoto Kitamura, Yasushi Idemoto, Shinji Kohara. Synthesis of hyperordered permanently densified silica glasses by hot compression above the glass transition temperature. Journal of the Ceramic Society of Japan. 132 [7] (2024) 24013 10.2109/jcersj2.24013 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
- KOHARA, Shinji, ONODERA, Yohei, 正井博和. Structure of P2O5 glass. International Congress on Pure and Applied Chemistry. 2024 招待講演
- ONODERA, Yohei, 滝本康幸, 土屋博之, 李清, 田尻寛男, 伊奈稔哲, KOHARA, Shinji. Formation of a zirconium oxide crystal nucleus in the initial nucleation stage in aluminosilicate glass investigated by X-ray multiscale analysis. International Workshop on Hyperordered Structures and Quantum Materials. 2024
- 佐藤 柊哉, Linus C. Erhard, ONODERA, Yohei, 北村 尚斗, Karsten Albe, KOHARA, Shinji. Modeling of densified SiO2 glass through molecular dynamics simulations. International Workshop on Hyperordered Structures and Quantum Materials. 2024
その他の文献
- 小原 真司, 手跡雄太. 先端量子ビーム手法群による超秩序構造計測. Ceramics Japan. 58 [8] (2023) 513-517
- KOHARA, Shinji. Extracting order within disorder in disordered materials by high-energy X-ray diff raction. SPring-8 research frontiers. 2022 (2023) 12-15
- 正井博和, 小原 真司. ゼオライトのトポロジーを有する非晶質シリカの創製. NEW GLASS. 39 [141] (2024) 27-33 Open Access
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