理化学研究所（理研）仁科加速器科学研究センター核化学研究開発室の重河優大特別研究員（研究当時、現客員研究員、筑波大学数理物質系助教）、羽場宏光室長、光量子工学研究センター時空間エンジニアリング研究チームの山口敦史専任研究員、大阪大学大学院理学研究科の笠松良崇教授、東北大学先端量子ビーム科学研究センターの菊永英寿准教授、同金属材料研究所の白崎謙次講師（研究当時）、高エネルギー加速器研究機構素粒子原子核研究所の和田道治名誉教授らの共同研究グループは、原子核の周りにある電子の数を変えて、励起状態の...

大阪大学大学院工学研究科の松坂匡晃助教、松垣あいら准教授、中野貴由教授の研究グループは、金属インプラント材料の安全性評価において重要な指標となる細胞適合性を、「腐食による金属イオン溶出速度」と「溶出イオンの細胞毒性」から定量的に予測できる新しい指標 「VITA Index」 を開発しました。人工関節や骨固定デバイスなどの金属製インプラントは、体内に埋め込まれると生体環境下で徐々に腐食し、微量の金属イオンが周囲の組織へ溶出します。この金属イオンが周囲の細胞に与える影響は、インプラントの長期的な生体安全性を左右する重要な要因です。しかしこれまでの評価では、腐食試験と毒性試験は独立して実施さ...

大阪大学大学院工学研究科の多根正和教授らの研究グループは、インプラント材料として重要な体心立方（bcc）型チタン合金において、その低ヤング率化の起源が、別のより安定な結晶構造への相転移の前触れとして生じる活発な原子運動による応力緩和であることを、世界で初めて解明しました。本研究では、新たな生体用インプラント材料として有望視されているチタン-ニオブ（Ti-Nb）合金を用い、室温から極低温域(約-250℃)までの幅広い温度範囲で、ヤング率と応力緩和によるエネルギー散逸を精密に測定しました。これにより、Ti-Nb合金は通常の金属材料とは異なり、－120℃付近でヤング率が大きく低下するという特...

大阪大学大学院理学研究科の花咲徳亮教授らの研究グループは、原子の並びが氷のように乱れた物質において、極めて低い温度になっても電子の量子スピンが揺らいでいる状態を世界で初めて明らかにしました。世の中の物質は、温度が下がると結晶化することがよく知られています。これは、原子間や分子間にはたらく相互作用のエネルギーが低くなるように、原子や分子が整列するためであり、...

遷移金属酸化物には結晶構造や化学組成の違いによって性質が大きく変わる材料が多く存在します。なかでも、酸素の出入り（脱挿入）によって電気抵抗率が大きく変化する材料は、次世代メモリーや高感度センサーなどへの応用が期待されています。東京都立大学大学院理学研究科の岡大地准教授、大阪大学大学院基礎工学研究科のZhaochen Maさん（大学院生）、東北大学大学院理学研究科の福村知昭教授（東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）兼務）、同大学多元物質科学研究所の組頭広志教授（高エネルギー加速器研究機構（KEK）兼務）らの研究グループは、単純な酸化処理によって室温での電気抵抗率が約20万分の１...

大阪大学大学院工学研究科の菊川泰地さん（博士前期課程）、石本卓也特任教授、中野貴由教授らの研究グループは、金属3Dプリンティング技術によって自発的、階層的、かつ特異的に形成される、マイクロメートルスケールの結晶学的ラメラ構造と、ナノメートルサイズのセル組織の強度への寄与を、定量的に個別解析し、セル組織（セル特異界面）が極めて大きな強化をもたらす因子であることを明らかにしました。寄与を個別に解明するため、① セル組織は熱処理によって、② ラメラ構造は特異なスキャンストラテジーの設計によって、独立に消去する方法を樹立しました。その結果、ラメラ構造の存在は数％の強度上昇である一方で、セル組織...

大阪大学大学院理学研究科の小林友祐さん（当時博士前期課程2年）、塩貝純一准教授、松野丈夫教授、東北大学金属材料研究所の野島勉准教授らの共同研究グループは、鉄系超伝導体のひとつであるセレン化・テルル化鉄Fe(Se,Te)を用いることで、数～十数テスラの強磁場において、超伝導ダイオード効果を示す超伝導素子を実現しました。Fe(Se,Te)は、母物質であるFeSeと比較して高い超伝導臨界パラメータと強いスピン...

大阪大学大学院理学研究科の小林友祐さん（当時博士前期課程2年）、塩貝純一准教授、松野丈夫教授、東北大学金属材料研究所の野島勉准教授らの共同研究グループは、鉄系超伝導体のひとつであるセレン化・テルル化鉄Fe(Se,Te)を用いることで、数～十数テスラの強磁場において、超伝導ダイオード効果を示す超伝導素子を実現しました。Fe(Se,Te)は、母物質であるFeSeと比較して高い超伝導臨界パラメータと強いスピン...

京都工芸繊維大学 菅原 徹　教授（兼：大阪大学産業科学研究所 招へい教授）らの研究グループは、大阪大学産業科学研究所、トリノ工科大学らと協力し、異なる材料間の界面での接触抵抗を直接比較できる界面物性評価手法を開発し、半導体デバイスの利用条件に適した界面材料を提案できることを明らかにしました。これまで半導体/金属界面の接触抵抗は、伝送長法（Transfer Length Method: TLM）を用いて測定されてきました。しかしながら、TLMは、測定サンプル（デバイス）に使用する半導体の厚みを考慮しておらず、半導体や金属、サイズなどの条件が異なるサンプル間で接触抵抗を直接比較し、評価する...

東京大学大学院工学系研究科のチェンハン特任研究員、江草大佑助教、阿部英司教授は、大阪大学大学院工学研究科の中野貴由教授らによる研究グループと共同で、先進的な3Dプリンティングにより造形されたハイエントロピー合金（HEA）において、材料強度の向上を実現するサブミクロンスケールの新しいセル界面構造を発見しました。この構造は、3Dプリンティングに特有の...

大阪大学大学院工学研究科の小笹良輔助教、Gokcekaya Ozkan（ゴクチェカヤ オズカン）助教、中野貴由教授らの研究グループは、レーザを熱源とする金属3Dプリンタが、金属材料の高機能化に必須の合金化と組織制御、さらには形状制御を同時（ワンプロセス）に実現できることを初めて実証しました。これまでに金属３Dプリンタは、レーザによる選択的な金属粉末の溶融凝固を繰り返すことで、任意形状をもつ３次元の構造物を作製できる手法として知られてきました。今回、研究グループは、5種類の純金属粉末を同時に溶融し、金属3Dプリンタの特徴である極めて高い冷却速度（最大107 ℃/s）を駆使した超急冷凝固を...

大阪大学大学院基礎工学研究科 小林舜典助教、垂水竜一教授らの研究グループは、結晶の中にある「転位」という欠陥が生み出す結晶格子の歪みのパターンが、電流が作り出す磁場のパターンと同型になることを発見しました。転位は、結晶材料の強度と柔軟性を決める重要な欠陥の一つですが、その力学的な性質に関する理論研究は十分進んでおらず、多くの研究課題が残されていました。今回、研究グループでは、①転位の周りに作られる塑性変形（物体に外力を加えて変形させ、その後、外力を取り去っても残る変形）による歪みのパターン（カルタン方程式）が、定常電流の周りに作られる静磁場のパターン（アンペール・ガウス方程式）...