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Chemical states of localized Fe atoms in hydrides by in-beam Mossbauer spectroscopy

Research Project

Project/Area Number 16K05012
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Quantum beam science
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

Kobayashi Yoshio  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (30221245)

Research Collaborator YAMADA Yasuhiro  
KUBO Kenya M.  
MIHARA Mototsugu  
SATO Wataru  
NAGATOMO Takashi  
MIYAZAKI Jun  
KOBAYASHI Junji  
OKAZAWA Atsushi  
SATO Shinji  
KITAGAWA Atsushi  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsインビーム・メスバウアー分光法 / 短寿命核 / マンガン-57 / 鉄-57 / 水素化物 / イオン注入 / 入射角破砕反応 / インビーム・メスバウアー分光 / メスバウアースペクトル / 固体水素 / 入射核破砕反応 / 水素化アルミニウムリチウム / 氷 / 固体窒素 / 低温マトリックス / エチレン / アセチレン / 孤立原子 / 電子状態 / 電子ダイナミクス / 内部転換電子 / 量子ビーム / 放射線 / 物性実験 / 化学物理 / 水素
Outline of Final Research Achievements

In-beam Mossbauer spectroscopy was carried out at the heavy-ion accelerator in NIRS. Short-lived Mossbauer probe nuclei 57Mn (half-life 1.45 minutes) were obtained by the projectile fragmentation reaction between 58Fe accelerated to 500 MeV per nucleon and a Be thick target. The in-beam Mossbauer spectra were measured by on-line technique with a gas flow parallel-plate avalanche counter (PPAC). The electronic and chemical states of 57Fe in lithium aluminum hydride and ice were discussed, together with the Mossbauer parameters and the results of density function calculations. The apparatus for solid hydrogen was designed and the electron density calculation of Fe atoms at interstitial sites in the hydrogen matrix was performed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

化学反応や結合様式の基礎的理解を深めるには、孤立状態にある分子の観察が必要である。従来、希ガスマトリックス中に対象化合物を捕捉するマトリックス単離法が適用されているが、希ガスマトリックス単離法を応用して、マトリックス原子とプローブ元素との反応生成物に関する測定例は非常に少ない。希薄濃度の金属イオンをマトリックス中に捕捉することが非常に難しく、常にクラスター生成の影響を考慮する必要があるためである。インビーム・メスバウアー分光法は、完全に孤立した原子に関する情報をオンラインで測定することができる。鉄の水素化物に関する知見は少なく、水素化社会に向けての基礎データを得ることも可能である。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 4 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Chemical reactions of localized Fe atoms in ethylene and acetylene matrices at low temperatures using in-beam Mossbauer spectroscopy2018

    • Author(s)
      Y. Kobayashi, Y. Yamada, M. K. Kubo, M. Mihara, W. Sato, J. Miyazaki, T. Nagatomo, K. Takahashi, S. Tanigawa, Y. Sato, D. Natori, M. Suzuki, J. Kobayashi, S. Sato, A. Kitagawa
    • Journal Title

      Hyperfine Interact.

      Volume: 238 Issue: 1 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1007/s10751-018-1494-2

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] In-Beam Mossbauer Spectra of 57Mn Implanted into Ice2018

    • Author(s)
      Y. Yamada, Y. Sato, Y. Kobayashi, M. Mihara, M. K. Kubo, W. Sato, J. Miyazaki, T. Nagatomo, S. Tanigawa, D. Natori, J. Kobayashi, S. Sato, A. Kitagawa
    • Journal Title

      Hyperfine Interact.

      Volume: 238 Issue: 1 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1007/s10751-018-1500-8

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] インビーム・メスバウアー分光法を用いた57Fe原子の化学状態の分析2017

    • Author(s)
      鈴木聖人,谷川祥太郎,佐藤祐貴子,小林義男,山田康洋,久保謙哉,三原基嗣,長友 傑,佐藤 渉,宮﨑 淳,佐藤眞二,北川敦志
    • Journal Title

      放射化学

      Volume: 35 Pages: 59-61

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Chemical states of localized Fe atoms in ethylene matrices using in-beam Mossbauer spectroscopy2016

    • Author(s)
      Y. Kobayashi, Y. Yamada, S. Tanigawa, M. Mihara, M. K. Kubo, W. Sato, J. Miyazaki, T. Nagatomo, Y. Sato, D. Natori, M. Suzuki, J. Kobayashi, S. Sato, and A. Kitagawa
    • Journal Title

      Hyperfine Interactions

      Volume: 237 Issue: 1 Pages: 1511-1516

    • DOI

      10.1007/s10751-016-1353-y

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] フッ化カルシウムに注入された孤立Fe原子の化学状態2019

    • Author(s)
      小林義男
    • Organizer
      科研費新学術領域研究「宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋」キックオフシンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 不安定核ビームを応用したイオンビーム・メスバウアー分光法による物質科学の研究(17H238)2019

    • Author(s)
      久保謙哉
    • Organizer
      平成29年度HIMAC共同利用研究成果発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] インビーム・メスバウアー分光法による孤立プローブ核の化学反応の研究(18H301)2019

    • Author(s)
      小林義男
    • Organizer
      平成29年度HIMAC共同利用研究成果発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] In-Beam Mossbauer Spectra of 57Mn implanted into LiAlH42019

    • Author(s)
      Y. sato, Y. Yamada, Y. Kobayashi, M. K. Kubo, M. Mihara, W. Sato, J. Miyazaki, T. Nagataomo, T. Ando, N. Takahama, K. Some, M. Sato, S. Sato, A. Kitagawa
    • Organizer
      "nd International Conference on Radioanalytical and Nuclear Chemistry (RANC2019)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 窒素マトリックスにイオン注入したFe原子の化学状態2018

    • Author(s)
      佐藤方実, 小林義男, 山田康洋, 久保謙哉, 三原基嗣, 佐藤 渉, 長友 傑, 高橋賢也, 安藤貴俊, 高濱矩子, 染佳梨子, 小林潤司, 佐藤眞二, 北川敦志
    • Organizer
      第55回アイソトープ・放射線研究発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] CaF2に注入されたFe原子のインビーム・メスバウアースペクトル2018

    • Author(s)
      高濱 矩子, 小林義男, 山田康洋, 久保謙哉, 三原基嗣, 佐藤 渉, 長友 傑, 高橋賢也, 安藤貴俊, 染佳梨子, 小林潤司, 佐藤眞二, 北川敦志
    • Organizer
      第55回アイソトープ・放射線研究発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] インビーム・メスバウアー分光法による孤立プローブ核の化学反応の研究(15H301)2018

    • Author(s)
      小林義男
    • Organizer
      平成28年度HIMAC共同利用研究成果発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 不安定核ビームを応用したイオンビーム・メスバウアー分光法による物質科学の研究(17H238)2018

    • Author(s)
      久保謙哉
    • Organizer
      平成28年度HIMAC共同利用研究成果発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] In-Beam Mossbauer Spectra of 57Mn Implanted into Ice2018

    • Author(s)
      Y. Yamada, Y. Sato, Y. Kobayashi, M. Mihara, M. K. Kubo, W. Sato, J. Miyazaki, T. Nagatomo, S. Tanigawa, D. Natori, J. Kobayashi, S. Sato, A. Kitagawa
    • Organizer
      Mediterranean Conference on the Applications of the Mossbauer Effect (MECAME2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] In-beam Mossbauer Studies of 57Mn Implanted into CaF22018

    • Author(s)
      Y. Kobayashi, N. Takahama, Y. Yamada, Y. Sato, M. K. Kubo, M. Mihara, W. Sato, K. Takahashi, K. Some, T. Ando, M. Sato, T. Nagatomo, J. Miyazaki, J. Kobayashi, S. Sato, and A. Kitagawa
    • Organizer
      Mediterranean Conference on the Applications of the Mossbauer Effect (MECAME2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] CaF<sub>2</sub>に注入されたFe原子のインビーム・メスバウアースペクトル2017

    • Author(s)
      高濱矩子, 小林義男, 山田康洋, 久保謙哉, 三原基嗣, 佐藤渉, 長友傑, 宮﨑淳, 佐藤眞二, 北川敦志
    • Organizer
      平成29年度京都大学原子炉実験所KUR専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究」
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 低温 C2H4/Ar マトリックス中の孤立57Fe原子の化学状態2016

    • Author(s)
      鈴木聖人,谷川祥太郎,佐藤祐貴子,小林義男,山田康洋,久保謙哉,三原基嗣,長友 傑,佐藤 渉,宮﨑 淳,佐藤眞二,北川敦志
    • Organizer
      2016日本放射化学会・第60回放射化学討論会
    • Place of Presentation
      新潟大学(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2016-09-10
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Chemical states of localized Fe atoms in ethylene matrices using in-beam Mossbauer spectroscopy2016

    • Author(s)
      Y. Kobayashi, Y. Yamada, S. Tanigawa, M. Mihara, M. K. Kubo, W. Sato, J. Miyazaki, T. Nagatomo, Y. Sato, D. Natori, M. Suzuki, J. Kobayashi, S. Sato, A. Kitagawa
    • Organizer
      2nd Mediterranean Conference on the Applications of the Mossbauer Effect (MECAME 2016)
    • Place of Presentation
      Cavtat, Croatia
    • Year and Date
      2016-05-31
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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