金属材料の内部組織と変形
金属材料の強度や延性は、結晶方位、粒界、第二相粒子や空隙の配置に影響されます。三次元X線CT像に写る同じ粒子・ポアを変形前後で追跡するミクロ組織特徴点追跡法（Microstructural Feature Tracking：MFT）を用い、材料内部の変位・局所ひずみと微細組織の関係を調べています。これらの計測を通じて、不均一変形が損傷・破壊へ進展する過程の解明を目指しています。
金属内部の組織を調べる ↗
微細組織と材料特性
結晶粒・第二相・欠陥・界面を、強度・延性や光電特性と結び付けて理解することが本研究室の課題です。金属内部の三次元解析、酸化物薄膜の組織制御、接合・表面創製の三つの研究領域を紹介します。
原理アニメーション
X線CTによる三次元組織と
内部変形の計測
金属材料の変形・破壊機構の解明を目指し、結晶粒・第二相粒子・ポアと局所ひずみの空間的な関係を調べています。研究課題に応じて放射光CTと実験室X線CTを用い、三次元像中の同じ粒子・ポアを追跡するミクロ組織特徴点追跡法（Microstructural Feature Tracking：MFT）を通じて、内部組織と変形の関係を検討しています。以下では、放射光光源の一例、CTの光学系、特徴点追跡による変形計測を順に示します。
放射光光源の構成とCT計測
- 01
電子の加速
線形加速器・ブースター
- 02
電子の蓄積・周回
蓄積リング・高周波加速空洞
- 03
放射光の発生
偏向電磁石・挿入光源
- 04
試料の透過・撮像
分光器・回転試料・検出器
加速器で高エネルギーにした電子を蓄積リングに入射し、高周波加速空洞で放射によるエネルギー損失を補いながら周回させます。偏向電磁石や挿入光源で電子の軌道を変えると放射光が生じ、そのX線をビームラインへ取り出して計測に用います。下図は、挿入光源の一つであるアンジュレータを含む光源構成を示しています。
加速器光源からCT計測へ
アンジュレータでは、周期磁場中の電子が各周期で放射する電磁波の干渉により、高い分光輝度のX線が得られます。金属内部を撮像する際は、材質・厚さに応じた硬X線エネルギーを選び、透過光量と組織間のコントラストを調整します。高い光子フラックスは、微細な検出画素でも十分な信号を得て、多数の投影像を効率よく取得するために役立ちます。
投影型CTによる内部組織の再構成
投影型CTでは、試料を透過したX線を、X線対物レンズで拡大せずに検出器で記録します。回転角度ごとに取得した投影像から断層像を再構成し、内部組織や欠陥の三次元分布を求めます。再構成像から粒子や空隙を抽出することで、寸法・形状・空間分布を定量評価できます。
結像型ナノCTによる微細組織の観察
結像型ナノCTでは、試料下流のFZP（フレネルゾーンプレート）が透過X線像を拡大し、シンチレータ面に像を形成します。観察視野と空間分解能を使い分け、投影型CTで把握した広域の組織分布と、関心領域の微細なポア形態を対応付けます。
試料 → X線対物FZP → シンチレータ → 可視光光学系 → CCD
照明用の集光光学系は試料上流、透過像を拡大する対物光学系は試料下流に配置します。
その場引張CTと内部変形の定量化
その場引張CTでは、各負荷段階で変位を保持して回転撮像し、同一試料内の組織変化を追跡します。ミクロ組織特徴点追跡法（Microstructural Feature Tracking：MFT）は、位置合わせ後の三次元像で同じ粒子・ポアを対応付け、重心座標から変位場と局所ひずみを求める手法です。粒界や粒子配置との対応により、変形の局在化と損傷発生の関係を解析します。
投影型・結像型CTの光学配置とマルチスケール観察
投影型マイクロCT
X線対物レンズを用いずに透過投影像を記録します。比較的広い体積を観察し、ポアや第二相粒子の位置・形状・分布を評価します。
結像型ナノCT
試料下流のX線対物FZPで透過像を拡大します。関心領域の微細組織を高い空間分解能で観察し、広域組織との位置関係を評価します。
研究例：熱処理に伴うポアの変化を追跡する
熱処理によって個々のポアがどのように成長・消滅するかを調べるため、A2024（Al–Cu–Mg系）合金の同じ領域を熱処理前後に観察しました。投影型で広域のポア分布を把握し、結像型で微細な形態を観察しています。この実験のボクセル間隔は、それぞれ0.47 µmと88.1 nmです。三次元像を対応付けることで、ポアの寸法・形状・分布の変化を定量化しました。
原著図・論文情報を見る ↗CT三次元像から変位場・ひずみ場を算出する
ミクロ組織特徴点追跡法
Microstructural Feature Tracking（MFT）
変形前後のCT像に含まれる同じ粒子・ポアを追跡し、その移動量から材料内部の変位と局所ひずみを求める方法です。
小林らの実験室型ACT・LabDCT研究に基づく計測手順｜正規化座標による原理計算
内部組織を標点とする三次元ひずみ計測
CT像で同じ粒子を追跡し、その相対変位から局所ひずみを計算します。下図では4粒子の対応を保ったまま、重心座標、変位ベクトルd、四面体の形状から決まる行列B、ひずみ分布へと計算をつなぎます。
基準配置
変形後・対応粒子
εz の断面分布
4粒子 → d
四面体 → B
ε = B d
εz
P8 ↔ P8｜破線の円：予測位置・探索領域 点：粒子重心
吸収CT像からAl₂Cu粒子を抽出し、重心・体積・表面積を求めます。変形前後の像を位置合わせし、同じ材料領域を比較します。
既知の対応点から変位を予測して探索領域を絞り、位置・体積・表面積を照合します。予測位置は探索の手掛かりとし、対応した粒子の重心座標を変位計測に用います。
同じ粒子の重心座標差から、x・y・z方向の変位（u, v, w）を求めます。選択した4粒子の計12成分を変位ベクトルdにまとめます。
基準配置の追跡点をDelaunay分割し、同じ4粒子を頂点とする四面体を対応付けます。形状関数の勾配から、6×12のひずみ–変位行列Bを定めます。
四面体内の変位を一次補間してひずみを計算します。ここではεzの行を取り出し、4粒子のz変位wに対応する重みを順に掛け、その和を示します。
各四面体で計算したεzを、その四面体と断面が交わる領域に着色します。白い輪郭の領域は、左の4粒子から計算した同じ四面体です。
4粒子の変位ベクトル d
各組は（u, v, w）＝（x, y, z方向の変位）
四面体の形状から定まる B の εz 行
各組は（0, 0, ∂Nᵢ/∂z）。Nᵢは頂点iの形状関数です。
εz の計算を表示
εz ≈ ≈
選択した四面体の εz = → 同じ値を断面の対応領域に着色
追跡結果を、結晶粒内の変形と対応付ける
この計測の特徴は、変位予測と特徴量を用いた信頼性の高い粒子対応付けに加え、吸収CT（ACT）による内部ひずみとLabDCTによる結晶粒形状・初期方位を同じ三次元座標で解析する点にあります。実験室型装置によるAl–4 mass% Cu合金の解析では、855個の内部結晶粒を対象に、不均一変形と組織の関係を検証しています。
結晶粒径や初期方位との単純な相関は弱く、粒内・粒間の不均一変形が観察されています。三次元のひずみ分布を組織と対応付けることで、局所的な変形の集中を、粒界や周囲の結晶粒との位置関係から検討できます。
原著図・日英要旨・書誌情報・DOI ↗B行列・ひずみ成分と計測の空間スケール
四面体内の一次変位補間
dは4頂点の計12変位成分、Bは形状関数の空間勾配から定まる6×12行列です。ひずみベクトルの成分順序は（εx, εy, εz, γxy, γyz, γzx）で、各四面体内では一定になります。表示したεzの行では、各頂点のz変位wに∂Nᵢ/∂zを掛けて加算します。
γxy、γyz、γzxは工学せん断ひずみで、対応する微小ひずみテンソル成分の2倍です。位置合わせは剛体移動を補正し、変位予測は対応探索に用います。B dには、対応付けた粒子重心の座標差を入力します。
空間スケールと計測精度
ひずみを評価する体積は、追跡点の間隔と四面体の大きさに対応します。CT像の画素数を増やすことと、独立したひずみ計測点を増やすことは区別して評価します。画像品質と粒子間隔に由来する計測のばらつきは、未変形試料の繰返し撮像で確認します。
対応判定・ひずみ計算・計測精度
M_L、M_V、M_Sは距離・体積・表面積に関する適合度で、重みはα＋β＋γ＝1です。人工ポアに対する距離項のみの構成（α, β, γ）＝（1, 0, 0）と、粒子の体積・表面積も利用する構成を使い分けます。最良候補の適合度と第2候補との差にしきい値を設け、不確かな対応を除きます。
変位予測は対応探索を助けます。ひずみは、剛体位置合わせ後の実測特徴点対の座標から評価します。
論文の四面体要素と同じく、一次の変位補間からε＝B dを計算します。本アニメーションでは引張方向をzとし、各四面体のεzを断面に着色します。
εは3つの垂直ひずみと3つの工学せん断ひずみ、dは4頂点の計12変位成分、Bは節点配置から決まる6×12のひずみ–変位行列です。
ひずみ計測の空間的な細かさは、追跡点の間隔と四面体の大きさに関わります。画像品質と特徴点間隔による計測のばらつきは、未変形試料の繰返し撮像で評価します。
光学配置：小林ら（2009）／特徴点追跡とCT計測：小林ら（2007, 2008, 2022）／四面体内の線形変位補間：ε＝B d
光学系と追跡原理・参照資料
光源の模式図は、蓄積リングの直線部に平面型アンジュレータを設けた構成です。偏向電磁石から取り出す放射光も材料計測に利用されます。磁極の上下方向がy、電子の平均進行方向がz、振動方向がxです。分光器は2枚の平行な結晶でX線を反射し、出射光を入射光と平行に保ちます。
投影型・結像型のCTを用いて、異なる観察スケールで材料内部を調べています。結像型ではX線対物光学系と、その後の可視光検出光学系を区別しています。空間分解能と観察視野は光学系および計測条件により決まります。
その場引張では、負荷を段階的に増やし、各段階で変位を保持した状態で回転撮像します。再構成後に位置合わせし、対応する特徴点の変位を求めます。四面体を構成する特徴点の相対変位から、ひずみ分布を計算します。
Braggの条件ではdが面間隔、θBが結晶面に対する入射角、nが回折次数、λが波長です。吸収投影の式ではI₀とIが入射・透過強度、μが線減弱係数です。試料・検出器間の伝播による位相コントラストも、論文でポアの検出に利用されています。
光学配置と三次元観察｜小林ら（2009）
要旨の要約 / Abstract summary
日本語
2024アルミニウム合金を高温暴露し、内部ミクロポアの成長・消滅を放射光CTで三次元観察しました。粒子に接するポアの粗大化を捉え、観察した三次元形状に基づく有限要素解析から、ポアの分布と局所ひずみ集中との関係を検討しました。
English
Synchrotron tomography follows the growth and disappearance of internal micro-pores during high-temperature exposure of a 2024 aluminium alloy. Three-dimensional observations reveal pore coarsening near particles. Finite-element models constructed from the observed geometry examine how pore arrangements influence local strain concentration.
書誌情報 / Full citation
Masakazu Kobayashi; Hiroyuki Toda; Keisuke Minami; Toyokazu Mori; Kentaro Uesugi; Akihisa Takeuchi; Yoshio Suzuki (2009). 放射光を用いた投影およびイメージングCTによる2024アルミニウム合金中のミクロポアの3D観察. 軽金属, 59(1), 30–34.
DOI: 10.2464/jilm.59.30
https://doi.org/10.2464/jilm.59.30 ↗その場引張・特徴点追跡｜小林ら（2007）
要旨の要約 / Abstract summary
日本語
放射光CTの三次元画像からミクロ組織特徴点を追跡し、材料内部のひずみ分布を求める手法を開発しました。人工ポアを導入したモデル試料で追跡精度を検証し、巨視的ひずみを考慮した位置補正が追跡の信頼性を高めることを示しました。
English
A microstructural feature tracking method measures internal strain from synchrotron CT volumes. Tests on a model specimen containing artificial pores validate the tracking procedure and demonstrate how correction for macroscopic deformation improves tracking reliability.
書誌情報 / Full citation
Masakazu Kobayashi; Hiroyuki Toda; Yuji Kawai; Toshiro Kobayashi; Kentaro Uesugi; David S. Wilkinson; Eric Maire; Yoshimitsu Aoki (2007). 高分解能X線CTイメージ解析と特徴点追跡法による三次元ひずみ計測. 日本金属学会誌, 71(2), 181–186.
DOI: 10.2320/jinstmet.71.181
https://doi.org/10.2320/jinstmet.71.181 ↗高密度ひずみ計測のための追跡法｜小林ら（2008）
要旨の要約 / Abstract summary
日本語
多数のミクロ組織特徴点を正しく追跡し、材料内部のひずみを高密度に三次元マッピングする手法を検討しました。モデル試料の引張試験によって追跡法を検証し、実験で想定されるひずみ範囲で高い追跡率と追跡成功率を得ました。誤追跡の抑制がひずみ分布の信頼性に重要であることを示しました。
English
This study develops and validates tracking methods for high-density three-dimensional strain mapping. Tensile tests on a model specimen demonstrate high tracking and tracking-success ratios over a practical strain range. The analysis shows why suppressing mismatched features is essential to reliable internal strain maps.
書誌情報 / Full citation
Masakazu Kobayashi; Hiroyuki Toda; Yuji Kawai; Tomomi Ohgaki; Kentaro Uesugi; David S. Wilkinson; Toshiro Kobayashi; Yoshimitsu Aoki; Mitsuru Nakazawa (2008). High-density three-dimensional mapping of internal strain by tracking microstructural features. Acta Materialia, 56(10), 2167–2181.
DOI: 10.1016/j.actamat.2007.12.058
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2007.12.058 ↗実験室型CTによるMFT・結晶粒解析｜小林ら（2022）
要旨の要約 / Abstract summary
日本語
実験室型X線装置による吸収コントラストCTと回折コントラストCTに、ミクロ組織特徴点追跡法を組み合わせ、Al–4 mass% Cu合金の855個の結晶粒と局所ひずみを解析しました。局所ひずみと結晶粒径・初期結晶方位との単純な相関は弱く、結晶粒の形状や隣接結晶粒間の方位差に関わる相互作用の重要性が示唆されました。
English
Laboratory absorption and diffraction-contrast tomography, combined with internal feature tracking, relate 855 grains to local strain in an Al–4 mass% Cu alloy. Weak simple correlations with grain size and initial orientation point to the importance of interactions between neighbouring grains, including their shapes and orientation differences.
書誌情報 / Full citation
Masakazu Kobayashi; Yubin Zhang; Haruki Ishikawa; Jun Sun; Jette Oddershede; Dorte Juul Jensen; Hiromi Miura (2022). Relationships between 3D grain structure and local inhomogeneous deformation: A laboratory-based multimodal X-ray tomography investigation. Acta Materialia, 240, 118357.
DOI: 10.1016/j.actamat.2022.118357
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.118357 ↗式の記号・適用範囲
公称応力。Fは引張力、A₀は変形前の断面積。
公称ひずみ。ΔLは標点間距離の増分、L₀は初期標点間距離。
単軸の線形弾性関係。Eはヤング率。
微小変形におけるひずみテンソル。uは変位、xは座標。
線形弾性破壊力学のモードI。Yは形状係数、aはき裂寸法（中央き裂では全長2a）。
ビッカース硬さ。Fは試験力（N）、dは圧痕の2本の対角線長さの平均（mm）。
hはPlanck定数、νは振動数、cは真空中の光速、λは真空中の波長です。
E_Cは伝導帯下端、E_Vは価電子帯上端のエネルギーです。
mは析出質量、Mはモル質量、Qは通過電荷量、zは反応の電子数、FはFaraday定数、ηは有効電流効率です。
真応力。Fは軸方向の力、Aはその時点の断面積です。
一様な単軸伸びの対数ひずみ。LとL₀は現在と初期の長さです。
線形弾性せん断。τはせん断応力、Gはせん断弾性係数、γは工学せん断ひずみです。
変形勾配Fは、基準配置Xの微小な線素を現在配置xの線素へ写すテンソルです。
材料表示の対数ひずみHは、右ストレッチテンソルUの行列対数です。
均質な吸収媒質中の単色光の吸収則。I₀は入射強度、αは吸収係数、zは伝播深さです。
線形・等方導電体のOhm則。Jは電流密度、σは電気伝導率、Eは電場です。
定電流で通過する電荷。Qは電荷量、Iは一定の電流、tは通電時間です。
FはFaraday定数、N_AはAvogadro定数、eは電気素量です。
固定軸まわりの回転の機械的仕事率。Pは仕事率、Mは駆動トルク、ωは角速度です。
nは1秒あたりの回転数（s⁻¹）、ωは角速度（rad s⁻¹）です。
半径rにおけるツール外周の接線速度v_t。ωは角速度です。
酸化物半導体薄膜と光電機能
酸化物半導体薄膜の組織・界面が光電機能に及ぼす影響を研究しています。低コストな全溶液プロセスの実現に向けて、電解液と電極反応に基づく製膜・微細構造制御に取り組んでいます。バンドアライメント、バッファ層、ドーピングに着目し、電荷分離・輸送・再結合との関係を検討しています。
薄膜と機能を調べる ↗
光励起キャリアの生成・輸送・界面反応
半導体の光吸収と電荷輸送
酸化物半導体を光電変換に用いるには、光吸収で生成した電子・正孔を分離し、再結合する前に電極または反応界面へ輸送する必要があります。以下では、p–n接合太陽電池による電力取り出しと、p型光カソードによる界面還元反応を対比し、光吸収・電荷分離・輸送・界面移動の役割を示します。
電解液・電極反応から設計する全溶液プロセス
Khooの研究では、低コストな薄膜作製を目指し、電析を中心とする電気化学的な全溶液プロセスの開拓に取り組んでいます。新たな電気化学反応系を探索し、電解液の組成と製膜・後処理の手法を設計しながら、核生成・結晶成長からマイクロ・ナノ構造の形成までを溶液中で制御するための条件を検討しています。反応条件が膜の組成、結晶構造、欠陥と界面に及ぼす影響を系統的に調べ、光吸収・キャリア輸送・界面反応を支配する基礎的な関係の解明を目指しています。
薄膜太陽電池の接合設計と電荷収集
薄膜太陽電池に向けて、半導体接合のバンドアライメント（バンド端のエネルギー関係）、バッファ層による界面制御、ドーピングによるキャリア濃度の制御について研究しています。これらが電荷分離・輸送・再結合に及ぼす影響を調べ、溶液プロセスで作製した薄膜の構造・界面と光電変換特性の関係の解明に取り組んでいます。図はp–n接合の基本原理を示し、空乏層の内蔵電場による電荷分離と、電極・外部回路を介した電力の取り出しを表しています。
光カソードにおける界面電荷移動
p型光カソードでは、光生成した少数キャリアである電子を半導体／電解液界面へ輸送し、溶液中の化学種の還元に用います。図は酸性溶液中の水素発生反応（2H⁺ + 2e⁻ → H₂）を示しています。正孔は背面電極側へ取り出され、対極での酸化反応および外部回路を介して電荷収支を保ちます。界面のバンド配置、表面準位と再結合、触媒・保護層の状態が、反応速度と電極安定性に関わります。
● 電子 e⁻ ○ 正孔 h⁺ ／ 応用原理の模式図
製膜・組織制御と光電応答
電析および陽極酸化を用いた酸化物薄膜の組織制御に取り組み、結晶配向、粒界構造や表面形態と、光学特性・光電気化学応答の関係を調べています。柱状Cu2O膜では、柱間ネットワークの優先溶解によって垂直微細構造を形成しました。処理時間に伴う開口の拡大と残存構造の幅の減少を観察し、可視光域の平均反射率の低下を確認しました。製膜後の電気化学処理によって、酸化物表面の形態と反射特性を調整できることを示しました。
Khooの研究内容へ ↗関連論文｜柱状Cu2O膜の電気化学的微細構造形成
要旨の要約 / Abstract summary
日本語
電析した柱状Cu2O膜を陽極酸化し、柱間領域の優先溶解によって微細構造を形成しました。処理時間の増加に伴って柱間の間隔が拡大し、残存する柱状構造の幅が減少しました。Cu2O(111)回折ピークは処理後も観測され、可視光の平均反射率が低下しました。
English
Anodization restructures an electrodeposited columnar Cu2O coating into substrate-supported vertical features by preferentially opening the intercolumnar network. Longer treatment narrows the retained features while preserving the dominant (111) diffraction signature and reducing visible reflectance, demonstrating a template-free route to oxide microstructures.
書誌情報 / Full citation
Pei Loon Khoo; Mizuki Kono; Katsutoshi Sakai; Masakazu Kobayashi; Masanobu Izaki (2026). Electrochemical Microstructuring of Columnar Cu2O Layers Through Preferential Grain Boundary Dissolution. Micromachines, 17(8), 979.
DOI: 10.3390/mi17080979
https://doi.org/10.3390/mi17080979 ↗波長と色・回折の原理
太陽光の可視成分を、回折格子で波長ごとに分ける模式図です。垂直入射では d sin θ＝mλ。図は格子間隔d＝1.60 µm、m＝0, ±1を示し、同じ次数では長波長ほど回折角が大きくなります。中央の0次光は白色のままです。太陽光には可視光に加え、紫外・赤外の成分も含まれます。波長を分けた分光測定では、吸収・反射・光電流の波長依存性を調べ、光吸収と電荷収集の関係を評価します。
CIE (2019), Colour-matching functions of CIE 1931 standard colorimetric observer ↗ · CC BY-SA 4.0 ↗（色表示に変換）
接合界面と表面機能
接合界面の組織と表面皮膜の形成過程は、接合強度や材料表面の機能を決める要因です。摩擦攪拌を利用した固相接合と粒子積層による表面創製を対象に、プロセス条件と組織・特性の関係を調べ、接合・表面機能の制御に向けたプロセス設計に取り組んでいます。
接合・表面創製の研究へ ↗
接合プロセスと組織形成
摩擦攪拌接合と組織形成
摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding：FSW）は、回転するツールを接合線に沿って移動させる固相接合法です。摩擦と塑性変形による発熱で軟化した材料を、プローブ周囲の塑性流動とショルダーの押付けによって接合します。図では、Al合金同種材の突合せ接合を例に、ツールの運動と接合部の形成を示します。
ツール外周の接線方向の運動が接合方向と同じ側を前進側（AS）、逆の側を後退側（RS）と呼びます。
Al合金同種材の原理模式図 · 矢印：回転・移動・局所的な塑性流動
回転・移動から組織形成へ
攪拌部（SZ）は強い塑性変形を受け、その外側に熱と変形の影響を受ける熱加工影響部（TMAZ）、さらに熱影響部（HAZ）が形成されます。Al合金では、これらの領域の結晶粒組織や析出状態の変化が、接合部の硬さ・強度に関わります。
異材接合における界面制御
安井の研究では、Al合金と鉄鋼材料を組み合わせる異材接合を対象に、ツール形状・配置と接合条件による材料流動の制御を調べています。界面の形成と金属間化合物層の成長を制御することが、異なる材料の特性を活かした接合体の実現につながります。
安井の研究内容へ ↗関連論文｜鉄とアルミニウムの摩擦攪拌接合
要旨の要約 / Abstract summary
日本語
鉄鋼材料とアルミニウムの摩擦攪拌接合について、同種材接合の原理から異材界面の形成までを整理した解説論文です。ツール形状・配置と接合条件が材料流動および金属間化合物層の形成に及ぼす影響を論じ、接合強度を確保するための界面制御の考え方を示しています。
English
This review explains friction stir joining of steel and aluminium, from similar-material joining principles to dissimilar-interface formation. It discusses how tool geometry, placement and joining conditions affect material flow and intermetallic-layer formation, outlining interface-control strategies for obtaining strong dissimilar joints.
書誌情報 / Full citation
Toshiaki Yasui (2021). 摩擦攪拌接合による鉄とアルミニウムの接合. 表面技術, 72(12), 649–653.
DOI: 10.4139/sfj.72.649
https://doi.org/10.4139/sfj.72.649 ↗
主な研究論文
研究成果一覧 ↗Relationships between 3D grain structure and local inhomogeneous deformation: A laboratory-based multimodal X-ray tomography investigation
三次元結晶粒組織と局所不均一変形の関係：実験室型マルチモーダルX線トモグラフィーによる解析
要旨・書誌情報
要旨の要約 / Abstract summary
日本語
実験室型X線装置による吸収コントラストCTと回折コントラストCTに、ミクロ組織特徴点追跡法を組み合わせ、Al–4 mass% Cu合金の855個の結晶粒と局所ひずみを解析しました。局所ひずみと結晶粒径・初期結晶方位との単純な相関は弱く、結晶粒の形状や隣接結晶粒間の方位差に関わる相互作用の重要性が示唆されました。
English
Laboratory absorption and diffraction-contrast tomography, combined with internal feature tracking, relate 855 grains to local strain in an Al–4 mass% Cu alloy. Weak simple correlations with grain size and initial orientation point to the importance of interactions between neighbouring grains, including their shapes and orientation differences.
書誌情報 / Full citation
Masakazu Kobayashi; Yubin Zhang; Haruki Ishikawa; Jun Sun; Jette Oddershede; Dorte Juul Jensen; Hiromi Miura (2022). Relationships between 3D grain structure and local inhomogeneous deformation: A laboratory-based multimodal X-ray tomography investigation. Acta Materialia, 240, 118357.
DOI: 10.1016/j.actamat.2022.118357
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.118357 ↗Electrochemical Microstructuring of Columnar Cu2O Layers Through Preferential Grain Boundary Dissolution
粒界の優先溶解を利用した柱状Cu2O層の電気化学的微細構造形成
要旨・書誌情報
要旨の要約 / Abstract summary
日本語
電析した柱状Cu2O膜を陽極酸化し、柱間領域の優先溶解によって微細構造を形成しました。処理時間の増加に伴って柱間の間隔が拡大し、残存する柱状構造の幅が減少しました。Cu2O(111)回折ピークは処理後も観測され、可視光の平均反射率が低下しました。
English
Anodization restructures an electrodeposited columnar Cu2O coating into substrate-supported vertical features by preferentially opening the intercolumnar network. Longer treatment narrows the retained features while preserving the dominant (111) diffraction signature and reducing visible reflectance, demonstrating a template-free route to oxide microstructures.
書誌情報 / Full citation
Pei Loon Khoo; Mizuki Kono; Katsutoshi Sakai; Masakazu Kobayashi; Masanobu Izaki (2026). Electrochemical Microstructuring of Columnar Cu2O Layers Through Preferential Grain Boundary Dissolution. Micromachines, 17(8), 979.
DOI: 10.3390/mi17080979
https://doi.org/10.3390/mi17080979 ↗High-Resolution Mapping of Local Photoluminescence Properties in CuO/Cu2O Semiconductor Bi-Layers by Using Synchrotron Radiation
放射光を用いたCuO/Cu2O半導体二層膜の局所発光特性の高分解能マッピング
要旨・書誌情報
要旨の要約 / Abstract summary
日本語
集光放射光X線でCuO/Cu2O/ZnO積層体を走査し、局所発光スペクトルを0.3 μm刻みでマッピングしました。積層構造に対応する発光分布を可視化し、半導体品質を局所的に評価する手法を示しました。
English
A focused synchrotron X-ray beam maps local luminescence in CuO/Cu2O/ZnO structures at 0.3 μm sampling intervals. Energy-resolved maps distinguish the stacked layers and demonstrate a spatially resolved method for assessing semiconductor quality.
書誌情報 / Full citation
Masakazu Kobayashi; Masanobu Izaki; Pei Loon Khoo; Tsutomu Shinagawa; Akihisa Takeuchi; Kentaro Uesugi (2021). High-Resolution Mapping of Local Photoluminescence Properties in CuO/Cu2O Semiconductor Bi-Layers by Using Synchrotron Radiation. Materials, 14(19), 5570.
DOI: 10.3390/ma14195570
https://doi.org/10.3390/ma14195570 ↗研究室からのお知らせ
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要旨・書誌情報
要旨の要約 / Abstract summary
日本語
ガラス基板の表面処理、化学溶液析出、化学還元を組み合わせ、低抵抗で良好な密着性を示すCu層を形成しました。10分間の還元処理でシート抵抗0.68 Ω/□を得ました。密着性については、ガラス表面のシラノール基とCu(O,S)層との水素結合の寄与が示唆されました。
English
Glass pretreatment, chemical bath deposition and chemical reduction produce an adherent copper coating with low electrical resistance. Ten minutes of reduction yields a sheet resistance of 0.68 Ω/□. Surface analysis and adhesion tests suggest that interactions with silanol groups on the glass contribute to coating adhesion.
書誌情報 / Full citation
Yui Hashimoto; Haruka Kuwahara; Kosuke Imahori; Rieru Inaba; Pei Loon Khoo; Naoyuki Fujita; Hisaya Takahashi; Masanobu Izaki (2024). Fabrication of Low Resistive and Adhesive Cu Layer on Glass Substrate by Chemical Bath Deposition and Chemical Reduction. Journal of The Surface Finishing Society of Japan, 75(9), 408–414.
DOI: 10.4139/sfj.75.408
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連携研究室
高強度マテリアル開発・評価研究室（大場・三浦研究室）と密接に連携し、金属材料の組織制御と力学特性に関する研究を進めています。