非弾性中性子散乱の精密理論計算と実験の多次元スペクトル照合による水素局所環境分析
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21K04634
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26010:Metallic material properties-related
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
巽 一厳 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主幹 (00372532)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 水素原子核量子状態 / 非弾性中性子散乱 / 水素局所環境 / 水素の中性子振動スペクトル / 第一原理計算 / 局所原子配列 / ヒストグラムビン巾最適化 / 水素近傍局所構造 / 水素吸蔵合金 / 水素原子核量子状態計算 / データ科学 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、非弾性中性子散乱(INS)の非経験的理論計算／実験スペクトルのエネルギーと運動量の多次元空間での照合に基づく水素局所環境分析法を開発し、水素吸蔵合金LaNi5Hxに応用することである。水素原子の量子核効果が調和近似で言及困難な系で、運動量空間上のINS強度分布に顕れる水素原子核の終状態波動関数の対称性を活用し、エネルギー軸のみでは同定が困難な水素吸蔵合金中の水素原子の局所環境を解明する。電子分光の非経験的理論計算とその実験を組み合わせた局所環境分析を行ってきた申請者の経験に基づき、散乱体近傍の局所環境と多次元スペクトルを機械学習手法により結びつけ、水素含有材料を堅牢に分析する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、非弾性中性子散乱(INS)の非経験的理論計算／実験スペクトルのエネルギーと運動量の多次元空間での照合に基づく水素局所環境分析法を開発し、水素吸蔵合金LaNi5Hxに応用することである。水素原子の量子核効果が調和近似で言及困難な系で、運動量空間上のINS強度分布に顕れる水素原子核の終状態波動関数の対称性を活用し、エネルギー軸のみでは同定が困難な水素吸蔵合金中の水素原子の局所環境を解明する。
前年度までに、調和近似を超えて水素原子核の状態を扱う方法として、水素の断熱ポテンシャルを第一原理計算での系のエネルギーより求め、水素原子核のシュレディンガー方程式の解を求める方法を採用し、計算コードを完成させ、LaNi5Hx水素一次固溶体の水素の局所環境について既報の実験INSと本計算コードでの計算INSを対比し、これまで不明であったエネルギーピークを説明するモデル原子配列を探索し、ピークの結晶方位依存からも矛盾しないモデル原子配列を提案した。
本年度は、Ti3Sb及びTiSb2の水素化物での実験INSについても、上記計算コードでの計算INSより水素原子の局所構造について分析ができることを示した。上述したLaNi5Hxを含め一連の実験INSとの対比より、実験INSの主要なピークは、本研究の計算でよく記述できることが判った。実験のより微細なピーク構造において、本研究の計算が記述できない点がいくつか見られ、同計算で考慮されていない要因(水素波動関数のブロッホ波によるエネルギー分散、周囲の原子の格子緩和への水素原子核量子効果)によることが考えられた。以上の知見を投稿論文の原稿としてまとめ、投稿した。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
