Mar. 2006 Graduated International Christian University High School
Mar. 2010 B.E. The University of Tokyo (Department of Materials Science, School of Engineering)
Mar. 2012 M.S. The University of Tokyo (Department of Advanced Materials Science, School of Frontier Sciences)
Apr. 2012~Dr. course student in the University of Tokyo (Department of Materials Science, School of Engineering)
Apr. 2012~Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) research fellow (DC1)
結晶中の転位における物性
材料中には、2次元の欠陥である粒界や表面、1次元の欠陥である転位、0次元の欠陥である空孔や格子間原子などが存在します。
これらの欠陥は局所性が高いことから、様々な物性を付与することで超微細デバイスを作製できる可能性があります。。
特に、2次元の欠陥であるヘテロ界面や表面などは、局所的な超電導や磁気物性など有益な物性を発現する場として活用されてきました。
しかしながら、より局所性が高い1次元の欠陥である転位における物性は、ほとんど研究されて来ませんでした。
そこで、転位における様々な物性を明らかにすることを目的とし、研究を行なっています。
転位の導入方法として、格子定数の異なる基板上に薄膜を堆積させ、基板と薄膜との格子ミスマッチを利用する方法、2つの単結晶を少し角度を変えて貼りあわせ、意図的に少傾角粒界を作製することで転位を導入するバイクリスタル法などを用いています。
導入した転位の構造や電子状態は、透過型電子顕微鏡法およびその関連手法、電子エネルギー損失分光などを駆使して解析しています。
更に、導入された転位における局所物性は、走査プローブ顕微鏡の関連手法を活用して分析を行なっています。
以上のプロセスから構造解析、物性測定に至るまでを一貫して行うことで、ボトムアップ的な物性制御を目指します。
これまでに、通常は磁性を示さない反強磁性体に転位を導入することで、原子スケールの微細な磁石を作製することに成功しています。
転位強磁性について、プレスリリースの詳細解説はこちらです。
本成果は、「日刊工業新聞」、「日経産業新聞」で報道され、各ニュースサイトにも情報が掲載されました。
[1] I. Sugiyama, et al., Nature Nanotechnol. 8 (2013) 266-270.
走査プローブ顕微鏡を用いた局所イオンダイナミクスの直接観察
抵抗スイッチング現象や、第4の回路素子と呼ばれるメモリスタなど、イオンが動くことによって電気物性が変化する物質があります。
イオンが動くと周辺の格子が歪み、表面の高さが変化します。
本研究では、非常に先鋭な針を試料上で走査させ、試料表面の形状を測定することができる走査プローブ顕微鏡を応用し、
イオンの輸送現象に伴う表面形状の変化を測定する電気化学歪み顕微鏡法(ESM)を用いて、局所的なイオンのダイナミクスを測定しています。
これまでに、NiOにおける酸素空孔の輸送特性と局所的な歪み場分布、電気化学的抵抗変化現象との関係を明らかにしました。
[1] I. Sugiyama, et al., Sci. Rep. 4 (2014) 6725.
WC-Co系超硬合金の微細組織
WC-Co系超硬合金は、切削、掘削、研削などの工具用材料として用いられる工業的に非常に重要な材料です。
その機械特性にはWC粒の粒径が大きな影響をおよぼすことが知られており、これを制御する統一的な知見を得ることが強く求められています。
そこで、微細組織の観点から、超硬合金に添加される添加物や、合金炭素量の影響などを評価しています。
これまでに、界面エネルギーを粒の形状により決定する手法を開発したり、焼結中における添加物の挙動を初めて明らかにするなどの成果をあげています。
[1] I. Sugiyama, et al., Scripta Mater. 69 (2013) 473-476.
[2] I. Sugiyama, et al., Int. J. Ref. Metals and Hard Mater. 30 (2012) 185-187.
[3] I. Sugiyama, et al., J. Mater. Sci. 46 (2011) 4413-4419.
Peer-reviewed papers
I. Sugiyama, Y. Kim, S. Jesse, E. Strelkov, A. Kumar, A. Tselev, E.K. Rahani, V.B. Shenoy, T. Yamamoto, N. Shibata, Y. Ikuhara, S.V. Kalinin, "Spatially-resolved mapping of history-dependent coupled electrochemical and electronical behaviors of electroresistive NiO."
Sci. Rep. 4 (2014) 6725.
I. Sugiyama, Y. Mizumukai, T. Taniuchi, K. Okada, F. Shirase, T. Tanase, Y. Ikuhara, T. Yamamoto, "3-D morphology of (W,V)Cx in VC doped WC-Co hard metals,"
Scripta Mater. 69 (2013) 473-476.
I. Sugiyama, N. Shibata, Z. Wang, S. Kobayashi, T. Yamamoto, Y. Ikuhara, "Ferromagnetic dislocations in antiferromagnetic NiO,"
Nature Nanotechnol. 8 (2013) 266-270.
I. Sugiyama, Y. Mizumukai, T, Taniuchi, K. Okada, F. Shirase, T. Tanase, Y. Ikuhara, T. Yamamoto, "Formation of (w,V)Cx layers at the WC/Co interfaces in the VC-doped WC-Co cemented carbide,"
Int. J. Refract. Metals and Hard Mater. 30 (2012) 185-187.
I. Sugiyama, M. Goto, T. Taniuchi, F. Shirase, T. Tanase, K. Okada, Y. Ikuhara, T. Yamamoto, "Blunt corners of WC grains induced by lowering carbon content in WC-12mass%Co cemented carbides,"
J. Mater. Sci. 46 (2011) 4413-4419.
Proceedings (Peer-reviewed)
I. Sugiyama, N. Shibata, Z. Wang, T. Yamamoto, Y. Ikuhara, "Ferromagnetic spin ordering at the dislocations in antiferromagnetic oxide," AMTC letters, 4 (2014) 164
I. Sugiyama, S. Kobayashi, N. Shibata, Y. Ikuhara, T. Yamamoto, "Magnetic property of dislocations in antiferromagnetic NiO single crystalline thin film," AMTC letters, 3 (2012) 32
T. Yamamoto, I. Sugiyama, Y. Yamanaka, T. Taniuchi, F. Shirase, T. Tanase, Y. Ikuhara, "WC/Co Interface Structure in Cemented Carbides doped with VC, NbC and ZrC," AMTC letters, 2 (2010)
Proceedings (Without review)
Conference (International)
I. Sugiyama, N. Shibata, Y. Ikuhara, "Strain Dependence of Electric Field Induced Ion Dynamics in SrTiO3 Measured by Electrochemical Strain Microscopy," ICSPM22, Atagawa Heitz (Sizuoka, Japan), S4-46, December 11, 2014 (poster)
I. Sugiyama, N. Shibata, Z. Wang, T. Yamamoto, Y. Ikuhara, "Ferromagnetic spin ordering at the dislocations in antiferromagnetic oxide," AMTC4, Act City Hamamatsu (Sizuoka, Japan), P059, May 9, 2014 (poster)
I. Sugiyama, N. Shibata, Z. Wang, T. Yamamoto, Y. Ikuhara, "Density and relative position control of magnetic dislocations in NiO thin films," MRS 2014 Spring Meeting, Moscone West (San Francisco, USA), VV3.05, April 22, 2014 (oral)
I. Sugiyama, N. Shibata, Z. Wang, T. Yamamoto, Y. Ikuhara, "Atomic-scale magnetic nanowires in crystalline environment," MRS 2013 Spring, Moscone West (San Francisco, USA), XX 6.02, March 4 2013 (oral)
I. Sugiyama, S. Kobayashi, N. Shibata, Y. Ikuhara, T. Yamamoto, "Magnetic property of dislocations in antiferromagnetic NiO single crystalline thin film," AMTC3, Nagara-gawa international conference center(Gifu, Japan), 012, May 9 2012 (poster)
I. Sugiyama, S. Kobayashi, Y. Sato, N. Shibata, T. Mizoguchi, Y. Ikuhara and T. Yamamoto, "Ferromagnetic Nano-Wire in Undoped Antiferromagnetic NiO Thin Film," 2011 MRS fall meeting, Hynes Convention center (Boston, USA), SS7･48, November 29 2011 (poster)
T. Yamamoto, I. Sugiyama, Y. Yamanaka, T. Taniuchi, F. Shirase, T. Tanase, Y. Ikuhara, "WC/Co Interface Structure in Cemented Carbides doped with VC, NbC and ZrC," AMTC2, Nagoya Congress Center (Aichi, Japan), 021, June 17 2010 (poster)
I. Sugiyama, K. Okada, F. shirase, R. Yamaguchi, T. Taniuchi, T.Tanase, N. Shibata, T. Mizoguchi, Y. Ikuhara, and T. Yamamoto, "Interface structural change induced by a variation of carbon content in WC-Co cemented carbide," iib2010, Shima kanko hotel the classic (Mie, Japan), P-A27, June 28 2010 (poster)
Conference (Domestic)
杉山一生、Kim Yunseok, Jesse Stephen, Strelcov Evgheni, Kumar Amit, Shenoy B. Vivek, 柴田直哉、山本剛久、Kalinin V. Sergei, 幾原雄一、「NiO薄膜中電気化学現象の歪み場依存性」、第75回応用物理学会秋季学術講演会、北海道大学札幌キャンパス(北海道)、20a-A10-9、2014年9月20日(oral)
杉山一生、柴田直哉、山本剛久、幾原雄一、「反強磁性酸化ニッケル単結晶薄膜中強磁性転位のMFM観察」、日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会、幕張メッセ国際会議場(東京都)、13amE_M11-11、2014年5月13日(oral)
杉山一生、柴田直哉、山本剛久、幾原雄一、「反強磁性酸化ニッケル薄膜中強磁性転位の密度及び配列制御」、日本金属学会2014年春季講演大会、東京工業大学大岡山キャンパス(東京都)、B26、2014年3月22日(oral)
杉山一生、Yunseok Kim, Evgheni Strelcov, Amit Kumar, Stephen Jesse, Sergei Kalinin, 柴田直哉、山本剛久、幾原雄一、「バンド励起電気化学歪み顕微鏡法とI-VマッピングによるNiO中抵抗スイッチング機構の解明」、第74回応用物理学会秋季講演大会、同志社大学(京都府)、19a-D2-5、2013年9月19日(oral)
杉山一生、柴田直哉、山本剛久、幾原雄一、「反強磁性酸化ニッケル薄膜中一次元格子欠陥における強磁性」、第74回応用物理学会秋季講演大会、同志社大学(京都府)、17a-C15-1、2013年9月19日(oral)
杉山一生、柴田直哉、Z. Wang、山本剛久、幾原雄一、「反強磁性NiO中転位における強磁性」、日本物理学会第68回年次大会、広島大学(広島県)、24aWA6、2013年3月27日(oral)
杉山一生、柴田直哉、山本剛久、幾原雄一、「反強磁性NiO中転位を利用した局所磁性の付与」、第73回応用物理学会学術講演会、愛媛大学(愛媛県)、13a-C8-5、2012年9月12日(oral)
水向祐樹、杉山一生、岡田一樹、白瀬文一、谷内俊之、幾原雄一、山本剛久、「WC-Co系超硬合金の微細組織観察による粒成長機構の解明」、日本金属学会秋季(第149回)大会、沖縄コンベンションセンター(沖縄県)、S1.7、2011年11月 (poster)
杉山一生、小林俊介、佐藤幸生、柴田直哉、溝口照康、幾原雄一、山本剛久、「反強磁性NiO薄膜中転位における局所磁性」、日本金属学会秋季(第149回)大会、沖縄コンベンションセンター（沖縄県)、S1・1、2011年11月 (poster)
水向祐樹、杉山一生、岡田一樹、白瀬文一、谷内俊之、幾原雄一、山本剛久、「無添加WC-12mass%Co超硬合金における界面構造の合金炭素量依存性」、2011年粉体粉末冶金協会秋季大会、大阪大学(大阪府)、1-40A、2011年10月27日 (oral)
杉山一生、水向祐樹、岡田一樹、白瀬文一、谷内俊之、幾原雄一、山本剛久、「0.5mass%VC添加WC-12mass%Co超硬合金中Vの焼結中挙動」、2011年粉体粉末冶金協会秋季大会、大阪大学(大阪府)、1-39A、2011年10月27日 (oral)
山本剛久、杉山一生、岡田一樹、白瀬文一、谷内俊之、棚瀬照義、幾原雄一、「0.5mass%VC添加WC-12mass%Co超硬合金におけるWC/Co界面の形状」、2010年粉体粉末冶金協会秋季大会、京都大学(京都)、1-12A、2010年11月9日 (oral)
杉山一生、岡田一樹、白瀬文一、谷内俊之、棚瀬照義、幾原雄一、山本剛久、「0.5mass%VC添加WC-12mass%Co超硬合金におけるWC/Co界面構造の合金炭素量依存性」、2010年粉体粉末冶金協会秋季大会、京都大学(京都)、1-11A、2010年11月9日 (oral)
杉山一生、白瀬文一、谷内俊之、岡田一樹、棚瀬照義、幾原雄一、山本剛久、「VC添加WC-Co超硬合金におけるV富有相の形態」、日本金属学会秋季(第147回)大会、北海道大学(北海道)、416、2010年9月27日 (oral)
Workshop (International)
I. Sugiyama, N. Shibata, T. Yamamoto, Y. Ikuhara, "Atomic-scale Magnet Formed along the One-dimensional Defective Structure in Antiferromagnetic Material," JSPS Core-to-Core program Nanoscale electron-photon interactions via energy dissipation and fluctuation Workshop, The University of Tokyo (Tokyo, Japan), P-8, November 17 2014 (poster)
I. Sugiyama, S. Kobayashi, N. Shibata, Y. Ikuhara, T. Yamamoto, "Anomalous magnetic property at the dislocations in antiferromagnetic NiO single crystalline thin film," GMSI-COSM-UT2 Workshop 2012, University of Tokyo (Tokyo, Japan), July 19 2012 (oral)
I. Sugiyama, N. Shibata, T. Yamamoto, Y. Ikuhara, "Controlling distributions of atomic scale magnet," GMSI-COSM-UT2 Workshop 2013, University of Toronto (Torondo, Canada), June 5th 2013 (oral)
Workshop (Domestic)
杉山一生、「バンド励起電気化学歪み顕微鏡法と I-VマッピングによるNiO中抵抗スイッチング現象の観察」、新学術領域研究 平成25年度若手の会「ナノ構造情報のフロンティア開拓－材料科学の新展開」、KKRホテル名古屋(愛知県)、2013年9月(poster)
杉山一生、「高速･低ノイズフィードバック～ドリフトフリーステージの実現に向けて～」、第13回結晶界面研究会、生産性国際交流センター(神奈川県)、2013年9月(oral)
杉山一生、「走査プローブ顕微鏡における古典力学～定量的物性測定に向けて～」、第12回結晶界面研究会、生産性国際交流センター(神奈川県)、2012年9月(oral)
杉山一生、「NiO単結晶薄膜における局所磁性」、第3回低温センター研究交流会、東京大学、2012年3月5日(poster)
杉山一生、「無添加反強磁性NiO薄膜中貫通転位における1次元強磁性」、第4回機能元素のナノ材料科学若手の会、師崎荘(愛知県)、2011年9月 (poster)
杉山一生、「1次元強磁性 ～3次元強相関電子系中転位の物性～」、第11回結晶界面研究会、生産性国際交流センター(神奈川県)、2011年9月 (oral)
杉山一生、「収束電子線回折による価電子密度分布測定」、第10回結晶界面研究会、生産性国際交流センター(神奈川県)、2010年9月 (oral)
杉山一生、「VC添加WC-Co合金における微細組織の合金炭素量依存性」、第2回機能元素のナノ材料科学若手の会、岡山空港温泉レスパール藤ヶ嶋(岡山)、2010年7月 (poster)
杉山一生、「VC添加WC-Co超硬合金中WC/Co界面の高分解能TEM観察」、第35回日本顕微鏡学会関東支部講演会、東京大学(東京都)、2011年3月 (poster)
awards
patents
幾原雄一、山本剛久、杉山一生、柴田直哉、「反強磁性体、磁気抵抗素子、磁気ランダムアクセスメモリ」、特願2012-170951
