原子を直視し、操り、解析する原子スケール材料力学実験法

直接观察、操纵和分析原子的原子尺度材料力学实验方法

基本信息

批准号：
16656040
负责人：
木塚徳志
金额：
$ 1.47万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ナノ構造体変形の実験手法を世界に先駆けて開発し、原子スケール材料力学研究の分野を工学の1分野として開拓することを試みた.原子世界の変形を、その場で観て、操り、測る材料力学実験を展開し、ナノテクノロジー研究を指導的な立場で進める基礎を確立するように努めた.昨年度までに、高分解能透過電子顕微鏡法を基盤として、ナノ構造体を機械的に、その場で観察しながら原子スケールで変形し、その際の力を光てこ方式で検出できる装置を製作し、これを用いて、実際にナノ構造体変形の実験を行った.本年度は、下記の研究を進めた.(1)昨年度までは、常温において、金属、半導体、セラミックス等のナノ構造体を個別に変形させ、その原子過程を観察するとともに、応力-歪み曲線を同時に測定した.本年度は試料を冷却し130Kで同様の実験を行うように装置を改良し,これを実現させた.(2)室温と冷却温度130Kで、応力-歪み曲線がどのように変化していくか、すなわち、強度と弾性率の温度依存性を調べた.特に、急激に変化するところの原子直視像を観察し、その起源を探った.(3)電気伝導性を同時に測定し、力学的な性質との関係を明らかにした.以上、構造、強度特性、およびそれを補間する形での電気伝導性の問の関係を明らかにした.また,実験系と同じ条件で、モデルをつくり、構造、強度特性、電気伝導、電子状態を計算し、実験と比較して、上記の特徴の起源を考察した.

在这项研究中，我们一直在开创世界开发纳米结构变形的实验方法，并试图将原子规模材料力学研究的领域作为工程领域。我们已经开发了物质力学实验，我们在当场观察，操纵和测量原子世界的变形，努力从领导地位建立纳米技术研究的基础。到去年，我们已经制造了一种可以机械和原位变形的设备在原子尺度上观察它们的纳米结构，然后使用它实际执行纳米结构变形实验。今年，我们进行了以下研究。（1）直到去年，我们已经在室温下单独变形了纳米结构，例如金属，半导体，陶瓷等。我们已经开发了一种在室温下单独转换纳米结构的设备，并且使用了这些纳米结构的原始设备。除了观察NUB过程外，还同时测量应力 - 应变曲线。今年，该设备得到了改进，以在130K处执行类似的实验，这是实现的。（2）如何在室温和130K的冷却温度下发生应力 - 应变曲线的变化，即研究强度和弹性模量的温度依赖性。特别是，在快速变化时观察到原子直接视图图像，并研究了其起源。（3）同时测量电导率，并揭示了与机械性能的关系。还揭示了以插值形式的结构，强度特征和电导率问题之间的上述关系。此外，在与实验系统，结构，强度特性，电导率和电子状态的情况下创建了一个模型，并通过比较来检查上述特征的起源。

项目成果

期刊论文数量（28）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Structure, conductance and strength of iridium wires of single atom width

DOI：
10.1143/jjap.45.8952
发表时间：
2006-11-01
期刊：
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS BRIEF COMMUNICATIONS & REVIEW PAPERS
影响因子：
0
作者：
Ryu, Minoru;Kizuka, Tokushi
通讯作者：
Kizuka, Tokushi

Molecular dynamics simulations of platinum nanowires based on first principles

基于第一原理的铂纳米线的分子动力学模拟