2020 Fiscal Year Annual Research Report
超秩序構造物質のマクロスケール物性と局所電子状態の計測
| Project Area | Progressive condensed matter physics inspired by hyper-ordered structures |
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| Project/Area Number |
20H05882
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
石川 毅彦 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (00371138)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
室 隆桂之 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 主幹研究員 (50416385)
橋本 由介 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (60872877)
横谷 尚睦 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (90311646)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Keywords | 光電子ホログラフィー / 微小重力物性計測 / 電子状態計測 / 原子配列計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、機能材料に存在する「超秩序構造」を対象として、マクロスケールの精密な物性測定及びX線光電子ホログラフィーを利用したミクロな測定（原子配列計測と電子構造の同時計測）を行い、マクロ／ミクロの両面からの計測を通じて構造と機能性発現機構の関係を明らかにするものである。
マクロ物性測定においては、国際宇宙ステーションに搭載している静電浮遊炉を用い、微小重力下での融体熱物性測定（密度・表面張力・粘性係数）を実施している。今年度は2400℃以上融点を持つ希土類酸化物融体（酸化イットリウム（Y2O3）及び酸化ツリウム（Tm2O3））について、密度計測に成功した。また、酸化テルビウム（Tb2O3）について液滴振動実験による表面張力及び粘性係数の取得にも成功した。これらの試料については、地球に試料を回収してから実験中の試料蒸発の影響を検証後、最終的な物性値を確定させて、論文発表する予定である。
ミクロの原子配列／電子構造の同時観測については、SPring-8に設置してある軟X線装置を利用してBiS2超伝導体の光電子ホログラフィー実験を実施するとともに、装置の高機能化を実施した。独自に開発した阻止電場型分析器（RFA)において球面グリッドの高性能化を行ってエネルギー分解能を格段に向上させて、原子配列と電子構造の同時計測を達成した。更に、硬X線対応の光電子ホログラフィー装置の開発を進めるため、今年度は装置の設計及び必要となる部品の調達を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
微小重力環境での酸化物融体熱物性計測に関しては、超高温状態での安定した浮遊及び熱物性計測を達成し、次年度以降の多様な酸化物の実験について準備が整っている。光電子ホログラフィーについては、既存の軟X線対応の装置について改良が行われて、原子配列と電子状態の同時計測実現に目処を得ている。更に、この装置を利用した実験（BiS2系超伝導体やその他の機能性材料）が計画通り進められている。硬X線対応の光電子ホログラフィー装置は本研究５年目での実用化を目指しており、今年度は予定通り設計及び部品調達が行われている。
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| Strategy for Future Research Activity |
微小重力環境での酸化物融体熱物性計測に関しては、継続して国際宇宙ステーションでの計測を進める。MgO-SiO系やLa2O3-Nb2O5系試料の浮遊溶融及び熱物性計測を進めて、ガラスのなりやすさに関する研究を進める。
光電子ホログラフィーについては、既存の軟X線対応の装置を利用した実験（BiS2系超伝導体やその他の機能性材料）を継続して進めるとともに、硬X線対応の光電子ホログラフィー装置の組み立て、要素試験を実施する予定である。
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Research Products
(2 results)
