研究テーマ - 島根大塚田研

研究テーマResearch Topics

動的構造物性の研究を通じて結晶構造と物性を探る

　私たちは、イオンの振動（フォノン）を通じて、微視的な結晶構造と物性を結びつける研究を行っています。従来の「構造物性」という言葉では捉えきれない、フォノンを中心とした動的なアプローチを「動的構造物性」と呼ぶことがしっくりきています。

島根大学教育学部の物理学研究室

　本研究室では、代々「強誘電体」の研究に注力しており、国際会議の主催など国際的な役割も果たしています。

　2024年7月 The 16th Japan-China Symposium on Ferrolectric Materials and their Applications
　2016年6月 IWRF と RCBJSFの合同会議

以下、ちょっと研究紹介。

ブリルアン分光・ラマン分光

光散乱測定が明らかにするイオンの振動メカニズム

　物質にレーザー光をあてて散乱光を分析すると、イオンの振動や分子の動きに関する詳細な情報が得られます。これを基に、物質の構造や性質を順序立てて解明するのが分光法です。

　ブリルアン散乱は音響振動（低周波の格子振動）に由来する光散乱を、ラマン散乱は光学振動（高周波の格子振動）に由来する光散乱をそれぞれ利用します。

　本研究室は、上述の光散乱現象をさまざまな条件下で精密に測定する技術を有しています。たとえば、左図は入射光の偏光面を回転させつつ散乱光を取得する「角度分解偏光ラマン散乱測定」の結果を示したものです。この技術により、物質内部の対称性や振動モードに関する詳細な情報を明らかにすることが可能です。

強誘電体の動的構造物性

多様な装置を駆使した強誘電体の合成

　私たちの研究室では、さまざまな装置を活用して高品質な試料を作製しています。右の写真に示されているのは、KFを添加したBaTiO₃単結晶で、フラックス法によって育成されたものです。

　また、引き上げ炉、引き下げ炉、FZ炉、スパークプラズマ焼結装置など、充実した試料合成設備を備えています。これらの装置を駆使して、目的に応じた多様な試料合成が可能です。

強誘電体や圧電体の相転移とその機構解明

　KFを添加したBaTiO₃単結晶で、これまでにない巨大なアニール効果を発見しました。アニール処理により、相転移温度が室温から120℃まで大幅に上昇しました。この成果は、新たな応用可能性を示唆しています。
　また、KTaO₃で見かけの巨大誘電応答など、試料を作ると様々な発見があります。
　
　このような現象を、ブリルアン散乱やラマン散乱から、微視的に理解しています。

アニール

物理にかかわる教育

教材の改善や基礎づけなど、楽しんでやっています。最近だと、
・(写真左) 音を可視化したり、振動を感じる工作・授業
・(写真中央) テレビ石を光ファイバーで作製して、岩石の学習とつなげるようなワークショップ
・(写真右) 偏光板を用いた光の工作
のような、光や音にかかわる実験教室を、島根県、島根大学、応用物理学会など、様々な団体とコラボしながら実施しています。