早稲田大学 理工学術院 応用数理学科 平田研究室

アモルファス物質に潜む原子配列の秩序の探求

原子配列に秩序を持たないアモルファス物質は、材料科学や地球惑星科学における様々な場面に存在する物質です。

材料科学では、アモルファス物質は次世代の機能性材料として注目を集めており、例えば、自動車用二次電池の電極材料、固体電解質としての応用が期待されています。 すでに変圧器、磁気ヘッド、太陽電池、DVD記録層など広い分野で応用されています。

地球惑星科学では、太陽系形成期にできたアモルファスシリケートやアモルファス氷が惑星の材料となり、隕石衝突で生じる衝撃ガラスは、その衝突時期や強度を知る手がかりとなります。 また、よく知られるように火山噴火でも溶融物の急冷によりガラス物質が生成されます。（今後、本研究室でもこの方向の研究を展開していきます。）

このようなアモルファス物質を理解するためには構造解析・抽出が不可欠ですが、一見秩序のない構造を持つアモルファス物質の場合は周期性を有する結晶とは異なり大変困難です。

本研究室では、電子線イメージング等の先端ナノ計測、分子動力学法・逆モンテカルロ法等の計算機シミュレーション、および計算ホモロジー解析・ボロノイ多面体解析等の数理解析を 組み合わせることにより、アモルファス構造に潜む秩序を明らかにし、材料から惑星までを視野に原子レベルからの理解を目指します。