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J-GLOBAL ID：202002283780539910   整理番号：20A0108510

パーシステントホモロジー解析によるガラス状,液体および非晶質材料の回折パターンの理解

Understanding diffraction patterns of glassy, liquid and amorphous materials via persistent homology analyses

著者 (28件)： ONODERA Yohei (Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science, Kyoto University) ,  ONODERA Yohei (Center for Materials Research by Information Integration (CMI2), Research and Services Division of Materials Data and Integrated System (MaDIS), National Institute for Materials Science (NIMS)) ,  KOHARA Shinji (Center for Materials Research by Information Integration (CMI2), Research and Services Division of Materials Data and Integrated System (MaDIS), National Institute for Materials Science (NIMS)) ,  KOHARA Shinji (Research Center for Advanced Measurement and Characterization, National Institute for Materials Science (NIMS)) ,  KOHARA Shinji (Synchrotron X-ray Station at SPring-8, Research Network and Facility Services Division, National Institute for Materials Science) ,  KOHARA Shinji (Diffraction and Scattering Division, Japan Synchrotron Radiation Research Institute) ,  KOHARA Shinji (PRESTO, Japan Science and Technology Agency) ,  TAHARA Shuta (Center for Materials Research by Information Integration (CMI2), Research and Services Division of Materials Data and Integrated System (MaDIS), National Institute for Materials Science (NIMS)) ,  TAHARA Shuta (Faculty of Science, University of the Ryukyus) ,  MASUNO Atsunobu (Center for Materials Research by Information Integration (CMI2), Research and Services Division of Materials Data and Integrated System (MaDIS), National Institute for Materials Science (NIMS)) ,  MASUNO Atsunobu (Graduate School of Science and Technology, Hirosaki University) ,  INOUE Hiroyuki (Institute of Industrial Science, The University of Tokyo) ,  SHIGA Motoki (Department of Electrical, Electronic and Computer Engineering, Faculty of Engineering, Gifu University) ,  SHIGA Motoki (PRESTO, Japan Science and Technology Agency) ,  HIRATA Akihiko (Department of Materials Science, Waseda University) ,  HIRATA Akihiko (Kagami Memorial Research Institute for Materials Science and Technology, Waseda University) ,  HIRATA Akihiko (Mathematics for Advanced Materials-OIL, AIST) ,  HIRATA Akihiko (WPI Advanced Institute for Materials Research, Tohoku University) ,  TSUCHIYA Koichi (Design and Producing Field, Corrosion Resistant Alloy Group, Research Center for Structural Materials, NIMS) ,  HIRAOKA Yasuaki (WPI Advanced Institute for Materials Research, Tohoku University) ,  HIRAOKA Yasuaki (Kyoto University Institute for Advanced Study, Kyoto University) ,  HIRAOKA Yasuaki (Center for Advanced Intelligence Project, RIKEN) ,  HIRAOKA Yasuaki (Center for Materials Research by Information Integration (CMI2), Research and Services Division of Materials Data and Integrated System (MaDIS), National Institute for Materials Science (NIMS)) ,  OBAYASHI Ippei (Center for Advanced Intelligence Project, RIKEN) ,  OHARA Koji (Diffraction and Scattering Division, Japan Synchrotron Radiation Research Institute) ,  MIZUNO Akitoshi (National Institute of Technology, Hakodate College) ,  SAKATA Osami (Research Center for Advanced Measurement and Characterization, National Institute for Materials Science (NIMS)) ,  SAKATA Osami (Synchrotron X-ray Station at SPring-8, Research Network and Facility Services Division, National Institute for Materials Science)
資料名： Journal of the Ceramic Society of Japan (Web)  (Journal of the Ceramic Society of Japan (Web))
巻： 127  号： 12  ページ： 853-863(J-STAGE)  発行年： 2019年 
JST資料番号： U0409A  ISSN： 1348-6535  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： ガラス状,液体および非晶質材料の構造は,回折データからの不十分な構造情報のために,いまだよく理解されていない。本論文では,その構造が四面体モチーフを含む無秩序材料の測定回折パターンにおいて観察された回折ピークの起源,特に最初の鋭い回折ピーク(FSDP,Q₁),主ピーク(PP,Q₂)および第三ピーク(Q₃)の理解を試みた。FSDPは四面体分子状液体で観測されるので,FSDP(Q₁)はネットワーク形成の特徴ではないことを確認した。PP(Q₂)は配向相関を反映することが分かった。全ての無秩序材料,一般的な液体金属においてさえ観察されるQ₃は,単純な対相関に由来する。さらに,無秩序材料のトポロジーに関する情報を,パーシステントホモロジー解析を利用することによって明らかにした。シリカ(SiO₂)ガラスのパーシステント図は,ガラス中のリングの形状が同程度の密度を有する結晶相(αクリストバライト)のそれらと類似しているだけでなく,より高い密度を有する結晶相(α石英とコーサイト)に存在するリングにも類似していることを示唆した。すなわち,これは無秩序の特徴であると考えられる。さらに,パーシステントホモロジーに関して,四面体ネットワークと四面体分子状液体の間の相違,および液体と非晶質(ガラス状)状態の間の相違と類似性を明らかにすることに成功した。一連の解析により,回折データとパーシステントホモロジー解析の組み合わせは,無秩序材料のハローパターンに隠された構造的特徴を明らかにするための有用なツールであることを実証した。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *ホモロジー ,  無秩序系 ,  *X線構造解析 ,  四面体 ,  構造因子 ,  *非晶質合金 ,  銅合金 ,  亜鉛含有合金 ,  *液体金属 ,  ケイ素 ,  X線回折 ,  ネットワーク構造 ,  配向 ,  *石英ガラス ,  クリストバライト ,  石英 ,  コーサイト ,  分子液体
準シソーラス用語： トポロジー ,  *パーシステントホモロジー ,  分子状液体

著者キーワード (7件)： ガラス液体 ,  アモルファス材料 ,  構造 ,  X線回折 ,  中性子回折 ,  トポロジー ,  永続的ホモロジー

分類 (2件)： 液体構造一般  (BK02010E) ,  非晶質の構造一般  (BK04010S)

引用文献 (68件)：

• 1) P. A. Egelstaff, Adv. Chem. Phys., 53, 1-6 (1983).
• 2) S. Kohara and P. S. Salmon, Adv. Phys.: X, 1, 640-660 (2016).
• 3) S. Kohara, J. Ceram. Soc. Jpn., 125, 799-807 (2017).
• 4) P. S. Salmon, R. A. Martin, P. E. Mason and G. J. Cuello, Nature, 435, 75-78 (2005).
• 5) A. C. Wright and A. J. Leadbetter, Phys. Chem. Glasses, 17, 122-145 (1976).

タイトルに関連する用語 (5件)： パーシステントホモロジー ,  解析 ,  非晶質材料 ,  回折パターン ,  理解