中性子ホログラフィーの高分解能化による超秩序構造中の軽元素挙動の観測
Publicly Offered Research
| Project Area | Progressive condensed matter physics inspired by hyper-ordered structures |
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| Project/Area Number |
21H05547
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
大山 研司 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (60241569)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 超秩序構造 / 中性子ホログラフィー / J-PARC / ドーパント / ホログラフィー / 白色中性子 / 局所構造 / 原子分解能ホログラフィー / 中性子 / 高分解能多検出器系 |
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| Outline of Research at the Start |
水素などの軽元素は機能性材料において重要な役割を果たす。本研究では、本変革領域の研究対象である「ドーパント誘起超秩序構造」での軽元素挙動を観測し、その役割の解明を目指す。そのため、軽元素に高い感度をもつ中性子ホログラフィー装置の高分解能化を行う。すなわち、高分解能検出器５本を用いて多検出器計測系を構築し、高検出効率かつ高分解能を実現する。これにより観測対象物質を大幅に拡大することができる。本研究は世界的にも申請者のみが実現可能であり、本変革研究の柱である蛍光X線ホログラフィーでは困難な領域を担うことで超秩序構造科学を加速できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素などの軽元素は機能性材料において重要な役割を果たす。本研究では、本変革領域の研究対象である「ドーパント誘起超秩序構造」での軽元素挙動を観測し、その役割の解明を目指す。そのため、軽元素に高い感度をもつ中性子ホログラフィーで、これまでの課題であった高分解能化を行う。すなわち、準備済みの高分解能検出器を用いて多検出器計測系を構築し、高検出効率での9倍の高分解能を実現する。これにより観測可能なドーパントを大幅に拡大し、合金系などを観測する。本研究は世界的にも申請者のみが実現可能であり、本変革研究の柱である蛍光X線ホログラフィーでは困難な領域を担うことで超秩序構造科学を加速できるうえ、本変革領域が目指す「世界拠点形成」と「日本のプレゼンス向上」に貢献できる。
2021年度には申請書の計画項目１に示した多検出器系構築を行い、すでにもつ検出系と合わせ7本の検出系を構築することができた。かつ、ガンマ線遮蔽もシミュレーションを用いて合理的に最適化し、ノイズの低減に成功した。この試験機を作成し性能評価したところ、たしかに信頼性が向上することが確認できた。2022年度にはこの多検出器系を用いてPdおよびPdHx単結晶でのホログラフィーに挑戦し、Pd像を得ることに成功した。これにより当計画の重要な狙いである金属中の水素の観測が十分実現可能であることを示すことができた。またFeCo合金でのホログラフィー実験を行い、磁気的な原子像の可視化が実現可能であるデータを得ることができた。これらの結果から目標はおおむね達成されたと評価している。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Determination of site occupancy of boron in 6H-SiC by multiple-wavelength neutron holography2022
Author(s)
Kouichi Hayashi, Maximilian Lederer, Yohei Fukumoto, Masashi Goto, Yuta Yamamoto, Naohisa Happo, Masahide Harada, Yasuhiro Inamura, Kenichi Oikawa, Kenji Ohoyama, and Peter Wellmann
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Journal Title
Appl. Phys. Lett.
Volume: 120
Issue: 13
Pages: 132101-132101
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Novel imaging method for hyper-order structures of light elements: white neutron holography2022
Author(s)
Kenji Ohoyama, Youdai Kobayashi, Yuka Tomimatsu, Kohki Aizawa, Shuta Kawakami, Kouki Abe, Tomoko Kuroume, Masakatsu Takita, Masahide Harada, Yasuhiro Inamura, Kenichi Oikawa, Naohisa Happo, Kouichi Hayashi
Organizer
International conference on complex orders in condensed matter: aperiodic order, local order, electronic order, hidden order
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[Presentation] 希土類かご状物質での局所原子揺らぎの観測2022
Author(s)
小林洋大, KEIKO WIDYANISA, 星翔太, 荒瀬将太朗, 松浦航, 伊賀文俊, 原嘉昭, 金子耕士, 東中隆二, 青木勇二, 松田達磨, 八方直久, 林好一, 大山研司
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日本物理学会大７７回年次大会
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[Presentation] TmドープYbB6におけるTmまわりのB揺らぎのTm濃度依存性2021
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[Presentation] 白色中性子ホログラフィーの多検出器系の効果2021
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KEIKO WIDYANISA, 小林 洋大, 富松 優花, 荒瀬 将太朗, 石﨑 嵩人, 野田 新太, 菅野 友哉, 高野 元輝, 星 翔太, 原田 正英, 及川 健一, 稲村 泰弘, 林 好一, 大山 研司
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