【本学研究者情報】

〇多元物質科学研究所　助教　森川大輔
研究室ウェブサイト

〇学際科学フロンティア研究所　教授　津田健治
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 積層セラミックコンデンサなど広く活用されているチタン酸バリウムの分極ドメイン構造^注1)の変化に新しい知見
• ミクロンサイズの分極ドメインの内部において分極ナノドメイン^注2)の分布が電場によって変化することが明らかに
• 3種類の異なる分極ナノドメインの分布を観測

【概要】

チタン酸バリウムは、電場印可によって分極方向を反転することができる強誘電体であり、スマートフォンや自動車用の積層セラミックコンデンサなど幅広い応用をもち、産業的に重要な材料です。分極反転はミクロンサイズの分極ドメインの動きによるものと考えられています。その一方で、このドメイン構造の内部には、さらに数ナノメーターサイズの分極ナノドメインが存在することが報告されており、分極ナノドメインの電場応答はこれまで明らかになっていませんでした。

チタン酸バリウムは、電場印可によって分極方向を反転することができる強誘電体であり、スマートフォンや自動車用の積層セラミックコンデンサなど幅広い応用をもち、産業的に重要な材料です。分極反転はミクロンサイズの分極ドメインの動きによるものと考えられています。その一方で、このドメイン構造の内部には、さらに数ナノメーターサイズの分極ナノドメインが存在することが報告されており、分極ナノドメインの電場応答はこれまで明らかになっていませんでした。

この研究成果から、強誘電体ナノドメインの誘電応答機構の解明が進み、さらなる高機能材料の開発および機能向上に寄与すると期待されます。

本研究成果は、令和3年8月3日（米国東部時間）に、米国物理学協会（AIP）の科学誌「Applied Physics Letters」にて公開されました。

【用語解説】

注1．分極ドメイン構造： 誘電体において結晶内で電荷に偏りが生じて電気双極子を生じている状態を分極と呼ぶ。分極の向きがそろった領域を分極ドメインと呼ぶ。特に強誘電体では、分極の向きが異なる分極ドメインが多数存在し、これを分極ドメイン構造と呼ぶ。電場印可によってこの分極ドメインの比率が変化することでエネルギーを蓄えることができる。

注2．分極ナノドメイン：数ナノメートル程度の小さな分極ドメイン。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

東北大学 多元物質科学研究所
助教　森川 大輔（もりかわ だいすけ）
電話：022-217-5374
E-mail：daisuke.morikawa.e5*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

東北大学 学際科学フロンティア研究所
教授　津田 健治（つだ けんじ）
電話：022-795-4401
E-mail：kenji.tsuda.b6*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所
広報情報室
電話：022-217-5198
E-mail：press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

東北大学 学際科学フロンティア研究所
企画部
鈴木 一行（すずき かずゆき）
電話：022-795-4353
E-mail：suzukik*fris.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）