【研究分野】金属物性

【研究領域課題番号】22760499 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

金属ガラス / ナノ構造 / ナノ結晶化 / 透過電子顕微鏡 / 複雑構造 / 透過型電子顕微鏡

【研究成果の概要】

金属ガラスにおけるアモルファス、準結晶、及び結晶の構造的相関に関して透過電子顕微鏡法を用いて調べた。まず、局所領域からの構造情報を得るために走査型透過電子顕微鏡を用いたオングストローム電子回折法の開発を行った。その結果、従来の約1/10程度の領域から電子回折パターンを撮影することに成功した。この手法を用いて、準結晶形成合金であるZr-Pt系のアモルファス局所構造を調べた結果、観察された20面体的局所構造は、準結晶中に存在するものと比べ、非常に歪んだものであることが明らかとなった。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】20500413 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

水酸アパタイト / 欠陥構造 / 透過型電子顕微鏡 / 骨芽細胞 / 生体活性 / 多孔質セラミックス / 骨伝導(生体活性) / 骨誘導 / 電子顕微鏡 / バイオセラミックス / アパタイト / 生体材料 / セラミックス / 細胞・組織 / ナノ構造

【研究成果の概要】

骨や歯に存在する生物学的アパタイトは、Caの他にMgやNa,Kなどの種々のミネラルを含んでおり、その結晶構造中に多くのナノレベルの欠陥を持っている。本研究では、ナノ欠陥構造と生物学的アパタイトの生体活性との関連性を明らかにするため、モデル材料として骨ミネラルを含んだ水酸アパタイトセラミックス(bone HApセラミックス)を作製した。そのナノ構造を高分解能透過型電子顕微鏡により観察したところ、骨ミネラルを含まない純粋なHApセラミックスよりも欠陥や歪みをより多く含んでいることを明らかにした。さらに、ラット由来の骨芽細胞をbone HApおよび純粋なHApセラミックス上に播種し、骨芽細胞の生体活性(分化レベル)を調べた結果、ナノ欠陥構造をもつbone HApは純粋なHApよりも高い活性を持つことが分かった。このbone HApセラミックスは次世代の人工骨として期待できる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)

【研究分野】金属物性

【研究領域課題番号】20760442 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

原子 / 電子構造 / 金属ガラス / ナノ構造 / 透過電子顕微鏡 / ナノ結晶化 / ガラス安定性 / バルク金属ガラス / 局所構造解析 / 結晶化過程 / 透過型電子顕微鏡 / 原子クラスター / 準結晶 / ナノビーム電子回折 / 複雑金属間化合物

【研究成果の概要】

高ガラス形成能を有するFe基金属ガラスの結晶化過程におけるナノスケール構造変化について主に透過型電子顕微鏡を用いた研究を行った。その結果、結晶化はいわゆる核生成・成長メカニズムで進行するというよりはむしろ、原子クラスター構造の形成と配列変化により進行し、初期段階には準結晶に類似した構造を形成することも明らかとなった。このような原子クラスターを基本とした多様な安定構造の存在が、ガラス構造の高い安定性と深い関わりがあると推察される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)