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Study of Metal Hydrides with High Hydrogen Composition using Quantum Beams Techniques

Research Project

Project/Area Number 24241032
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Quantum beam science
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

AOKI Katsutoshi  東北大学, 金属材料研究所, 上級研究員 (30356331)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) HATTORI Takanori  日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター, 研究主幹 (10327687)
MACHIDA Akihiko  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (70354983)
MATSUO Motoaki  東北大学, 金属材料研究所, 講師 (20509038)
Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) KATAYAMA Yoshinori  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主席 (20224462)
SAITOH Hiroyuki  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (20373243)
SANO Asami  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (30547104)
ENDO Naruki  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 博士研究員 (40611893)
OTOMO Toshiya  高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (90270397)
IKEDA Kazutaka  高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任準教授 (80451615)
OSHITA Hidetoshi  高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任助教 (00625163)
FUJIHISA Hiroshi  産業技術総合研究所, 計測フロンテイア研究部門, 主任研究員 (90357913)
Research Collaborator SATO Toyoto  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20455851)
SUGIMOTO Hidehiko  中央大学, 理工学部, 教授 (00187668)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥44,980,000 (Direct Cost: ¥34,600,000、Indirect Cost: ¥10,380,000)
Fiscal Year 2014: ¥14,430,000 (Direct Cost: ¥11,100,000、Indirect Cost: ¥3,330,000)
Fiscal Year 2013: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2012: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
Keywords中性子回折 / 放射光X線回折 / 高温高水素圧 / 金属水素化物 / 高水素組成 / サイト占有率 / 鉄水素化物 / サイト束縛エネルギー / ヨーロピウム水素化物 / 高温高圧状態図 / 価数転移 / 鉄重水素化物 / 重水素組成 / 重水素サイト占有率 / 格子体積膨張 / 強磁性 / 磁気構造 / 放射光回折 / 高温高圧 / 結晶構造 / その場観察
Outline of Final Research Achievements

A deutrization cell for high-pressure neutron diffraction measurement has been developed and was applied to in situ obseravtion of the deuterization process of iron at pressures up to 10 GPa. In solid-solution face-centered cubic FeDx formed at 988 K and 6.3 GPa, deuterium atoms occupied the octahedral and tetrahedral interstitial sites of the metallattice with an occupancy of 0.532(9) and 0.056(5), respectively, which gave a deuterium composition x of 0.64. During the deuterization process, the metal lattice was found to expand sucessively and linearly with deuterium composition.
The phase boundary between the hydrogen rich phases EuHx-III and EuHx-IV was determined by X-ray diffraction and infrared absorption measurements over a temperature range of 300-600 K and a pressure range of 5-10 GPa. The III-IV phase transition was likely accompanied by hydrogen absorption and resulting valence change of Eu cation: EuHx(x=2.2, divalent)→EuHx (x=3, trivalent).

Report

(4 results)
  • 2014 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2015 2014 2013 2012

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Phase diagramof the Eu-H system at high temperatures and high hydrogen pressures2015

    • Author(s)
      Hiroyuki Saitoh, Akihiko Machida, Takahiro Matsuoka, Katsutoshi Aoki
    • Journal Title

      Solid State Communications

      Volume: 205 Pages: 24-27

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] fcc Fe 中の重水素原子のサイト占有状態2015

    • Author(s)
      青木 勝敏,町田 晃彦,齋藤 寛之,服部 高典,佐野 亜沙美
    • Journal Title

      波紋

      Volume: 25 Pages: 24-2

    • NAID

      130007510577

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      2014 Annual Research Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Site occupancy of interstitial deuterium atoms in face-centred cubic iron2014

    • Author(s)
      A. Machida, H. Saitoh, H. Sugimoto, T. Hattori, A. Sano-Furukawa, N. Endo, Y. Katayama, R. Iizuka,T. Sato, M. Matsuo, S. Orimo, K. Aoki
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 5

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      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Synchrotron X-ray diffraction techniques for in situ measurement of hydride formation under several gigapascals of hydrogen2014

    • Author(s)
      H. Saitoh, A. Machida, K. Aoki
    • Journal Title

      Chinese Science Bulletin

      Volume: 59 Pages: 5290-5301

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      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 高温高圧下における鉄の重水素化過程と重水素占有状態の観測2015

    • Author(s)
      町田 晃彦、齋藤 寛之、服部 高典、佐野 亜沙美、佐藤 豊人、松尾 元彰、折茂 慎一、青木 勝敏
    • Organizer
      JAEA放射光シンポジウム2015
    • Place of Presentation
      大型放射光施設SPring-8、佐用町
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-17
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  • [Presentation] Neutron diffraction study of site occupancy of interstitial deuteride atoms in FeDx at high temperature and pressure2015

    • Author(s)
      K. Aoki, A. Machida, H. Saitoh, T. Hattori, A. Sano-Furukawa, T. Sato, S. Orimo
    • Organizer
      Asian Conference on High Pressure Research (ACHPR-7)
    • Place of Presentation
      Chulalongkorn University, Bangkok
    • Year and Date
      2015-01-16 – 2015-01-18
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 鉄重水素化物中の超多量空孔形成過程のその場中性子回折観測2014

    • Author(s)
      青木 勝敏、町田 晃彦、齋藤 寛之、服部 高典、佐野 亜沙美、佐藤 豊人、折茂 慎一
    • Organizer
      第55回高圧討論会
    • Place of Presentation
      徳島大学、徳島市
    • Year and Date
      2014-11-22 – 2014-11-24
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温高圧下中性子回折による超多量空孔生成の観測に向けて2014

    • Author(s)
      町田 晃彦、齋藤 寛之、服部 高典、佐野 亜沙美、佐藤 豊人、折茂 慎一、青木 勝敏
    • Organizer
      第12回水素量子アトミクス研究会
    • Place of Presentation
      東北大学、仙台市
    • Year and Date
      2014-10-23 – 2014-10-24
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  • [Presentation] Neutron diffraction measurement on formation process of superabundant vacancies in FeDx2014

    • Author(s)
      K. Aoki, A. Machida, H. Saitoh, T. Hattori, A. Sano-Furukawa, T. Sato, S. Orimo
    • Organizer
      European High Pressure Research Group International Meeting (EHPRG52)
    • Place of Presentation
      Universit de Lyon, Lyon
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-12
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] In Situ Neutron Diffraction Measrement on Deuterization Process of Iron at High Pressure and High Temperature2014

    • Author(s)
      A. Machida, H. Saitoh, T. Hattori, A. Sano-Furukawa, N. Endo, T. Watanuki, Y. Katayama,
    • Organizer
      International Symposium on Meatl-Hydrogen Systems (MH2014)
    • Place of Presentation
      University of Salford, Manchester
    • Year and Date
      2014-07-20 – 2014-07-25
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 中性子回折で観る高重水素組成の鉄重水素化物FeDxの多彩な構造と物性2014

    • Author(s)
      青木勝敏
    • Organizer
      第5回MLFシンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場、つくば市
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 高温高圧力下中性子回折実験による鉄の重水素化過程のその場観察2014

    • Author(s)
      町田晃彦、齋藤寛之、服部高典、佐野亜沙美、遠藤成輝、綿貫徹、片山芳則、飯塚理子、佐藤豊人、松尾元彰、折茂慎一、青木勝敏
    • Organizer
      第11回水素量子アトミクス研究会
    • Place of Presentation
      KEK物質構造科学研究所、つくば
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 超高圧中性子回折装置PLANET を利用した鉄の重水素化過程のその場観察2013

    • Author(s)
      青木勝敏、佐藤豊人、松尾元彰、折茂慎一、飯塚理子、町田晃彦、齋藤寛之、服部高典、佐野亜沙美、遠藤成輝、綿貫徹、片山芳則
    • Organizer
      日本金属学会 2013年 秋季講演大会
    • Place of Presentation
      金沢大学 角間キャンパス、金沢市
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 中性子回折その場観察による重水素化鉄の高温高圧構造研究2013

    • Author(s)
      町田晃彦、齋藤寛之、服部高典、佐野亜沙美、遠藤成輝、綿貫徹、片山芳則、青木勝敏、佐藤豊人、松尾元彰
    • Organizer
      日本金属学会 2013年 秋季講演大会
    • Place of Presentation
      金沢大学 角間キャンパス、金沢市
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Neutron diffraction measurement on hydrogenation process of Fe at high temperature and high pressure2013

    • Author(s)
      K. Aoki, A. Machida, H. Saitoh, T. Hattori, A. Sano-Furukawa, R. Iizuka, N. Endo,T. Watanuki, Y. Katayama, M. Matsuo, T. Sato, S. Orimo
    • Organizer
      European High Pressure Research Group International Meeting (EHPRG51)
    • Place of Presentation
      Queen Mary, University of London, London, UK
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] PLANETを利用した鉄の重水素化過程のその場中性子回折観測2013

    • Author(s)
      青木 勝敏、佐藤 豊人、松尾 元彰、折茂 慎一、飯塚 理子、町田 晃彦、齋藤 寛之、服部 高典、佐野 亜沙美、遠藤 成輝、綿貫 徹、片山 芳則
    • Organizer
      第54回高圧討論会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ、新潟
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温高圧下の鉄の重水素化過程のその場中性子回折観察2013

    • Author(s)
      青木勝敏、佐藤豊人、松尾元彰、折茂慎一、飯塚理子、町田晃彦、齋藤寛之、服部高典、佐野亜沙美、遠藤成輝、綿貫徹、片山芳則
    • Organizer
      日本中性子科学会第13回年会
    • Place of Presentation
      ちば県民プラザ、柏市
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] PLANETを使用した高温高圧下の水素化過程の中性子回折実験2013

    • Author(s)
      青木勝敏
    • Organizer
      日本金属学会2013年春季講演大会
    • Place of Presentation
      東京理科大(神楽坂キャンパス)
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 高圧技術と量子ビーム技術を融合した水素材料研究2013

    • Author(s)
      青木勝敏
    • Organizer
      第2回 東北大学 光・量子ビーム科学連携ワークショップ
    • Place of Presentation
      東北大学金属材料研究所
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      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 高圧を用いた金属水素化物研究2012

    • Author(s)
      齋藤寛之
    • Organizer
      日本セラミックス協会第25回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学(東山キャンパス)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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