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本領域では、粒界や界面、転位などの、格子非整合領域である結晶欠陥特有の電子状態が作り出す場（＝量子場）を、材料機能発現の源である「機能コア」とみなし、理論計算とナノ計測、多様な材料分野における材料創製研究者が一体となり連携研究を行います。 従来の材料機能研究では、材料内部のバルク領域の平均的構造と巨視的特性を主たる対象としていました。一方、近年のナノ計測技術や計算科学の発展は著しく、結晶欠陥の電子・原子レベル構造に関する情報が定量的に得られるようになっています。その結果、多くの先進材料において、材料内部に存在する点欠陥や粒界、界面、転位などの結晶欠陥が、材料特性発現の起源であることが明らかとなってきました。したがって、結晶欠陥の電子・原子レベル構造と材料機能の関係についての系統的理解が、今後の新材料開発の重要指針となります。また、そうした結晶欠陥の機能を積極的に利用した材料開発も行われつつあるのが現状です。 そこで本領域では、熱や電場、磁場、光、力などの外部刺激の下で発現する、結晶欠陥の「機能コア」としての素性を解明し、それに基づく新しい材料科学の学理構築と、機能コアにもとづいた新材料機能創出および萌芽的材料創製を目指します。