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2011 Fiscal Year Annual Research Report

界面のスピン伝導と反応

Planned Research

Project AreaFrontier of Materials, Life and Elementary Particle Science Explored by Ultra Slow Muon Microscope
Project/Area Number 23108003
Research InstitutionUniversity of Yamanashi

Principal Investigator

鳥養 映子  山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 教授 (20188832)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 朝倉 清高  北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (60175164)
杉山 純  株式会社豊田中央研究所, 分析研究部・ナノ解析研究室, 主席研究員 (40374087)
菅原 洋子  北里大学, 理学部, 教授 (10167455)
下村 浩一郎  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (60242103)
吉野 淳二  東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (90158486)
永嶺 謙忠  独立行政法人理化学研究所, 山崎原子物理研究室, 客員研究員 (50010947)
Keywords超低速ミュオン / スピン伝導 / イオン伝導 / 化学反応 / 生体物質 / スピン偏極電子銃 / 光触媒 / リチウム電池
Research Abstract

本計画班は、キャリアの動的過程、すなわち伝導と反応を伴う諸現象の機構を、統一的な視点から解明する物理、触媒化学、生命、電気化学の新しい融合分野の開拓を目指す。電子伝導・イオン伝導・触媒化学反応・生命分子反応に内在するスピンの時間発展を、超低速ミュオン顕微鏡を用いて観測し、「動的過程を伴う相互作用のスピン選択性」という概念で理解するために、平成23年度はキャリアの運動を伴う以下の4つのモデルシステムについて準備研究を行った。1.界面近傍におけるスピン伝導:GaAsの円偏光スピン偏極電子励起で観測された負ミュオニウムのスピン依存性について、連携研究者らの協力により理論研究を進めた。任意の物質への高効率なスピン注入の手法として、加速器科学研究者らの協力を得て20keV偏極電子銃の基本設計を完成させた。2.触媒化学反応:光触媒酸化物TiO_2に担持するPt錯体の種類を変えると触媒活性が変化する現象を解明するために、Ptの構造をXAFSにより決定し、電子顕微鏡やPEEM法により、ナノ粒子の大きさ・分布・表面の欠陥の分布を評価した。連携研究者らの協力を得てミュオニウムと酸素欠陥との相互作用を予め検討した。3.電気化学を担うイオン伝導:リチウム電池正極に使われる「遷移金属とリチウムを含む複合酸化物」のイオン拡散係数を従来のミュオンを用いて測定し、バルク材料の固体内イオン拡散係数のデータベース構築に向けてデータを蓄積した。特にオリビン構造を取る一連のLi電池正極材料(LiMPO4,M=Fe,Co,Ni)のμSR実験から、各物質の自己拡散係数を実験的に始めて明らかにすることができた。4)生命反応を司る電子伝達:蛋白質については、薄膜ヘム蛋白試料について電子伝達の系統的研究を行うために、含水量を制御した単結晶蛋白質試料の合成を行い、並行して中性子散乱法による結晶水の分布とゆらぎを解明した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

震災の影響により既存のミュオン施設を用いたミュオン予備実験の一部については、平成24年度前期にビーム実験がずれこんでいるが、準備研究は順調に進展している。1.界面近傍におけるスピン伝導と、2.触媒化学反応に関しては実験・理論両面で新たな研究協力者計12名の参加を得て、実験と理論の共同研究体制が発足した。3.電気化学を担うイオン伝導に関しては、国外ミュオン実験施設を用いて活発な研究を展開し、液体溶媒に迫る固体溶媒中のイオン伝導の測定に成功した。4.についてはミュオン実験のための含水量を制御した単結晶蛋白質試料の合成に目途がついた。

Strategy for Future Research Activity

4つのモデルシステムの準備研究は引き続きこれまでの方針通り進める。特にこれまでミュオンの利用研究が低調であった触媒化学と生命科学分野において、既存のミュオンビームを用いた準備実験を進め、成果を公表する。A01,A04班が中心になって進めている超低速ミュオン顕微鏡本体の設計が固まりつつあるので、これに合わせた各実験に必要な分光器の仕様策定、周辺装置の開発を加速的に推進する。本計画班では特殊な実験環境を必要とする課題が多いため、A01、A03班とのブリッジ研究会を定期的に開催し、分光器と周辺装置の標準化を図るとともに、特殊装置の配置や標準装置との相関解析を完了する。さらに、班を越えた研究課題の共有と深化を図る。

  • Research Products

    (43 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (36 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Diffusive behavior in LiMPO4 with M=Fe, Co, Ni probed by muon-spin relaxation2012

    • Author(s)
      杉山純
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 85 Pages: 054111-1-054111-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.85.054111

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Successive magnetic transitions and static magnetic order in RCoAsO (R=La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd) confirmed by muon-spin rotation and relaxation2011

    • Author(s)
      杉山純
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 84 Pages: 184421-1-184421-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.184421

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Angle resolved total reflection fluorescence XAFS and its application to Auclusters on TiO2(110)(1×1)2011

    • Author(s)
      W.J.Chun, K.Asakura, et al
    • Journal Title

      J.Ceramics

      Volume: 119 Pages: 890-893

    • DOI

      10.2109/jcersj2.119.890

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Combined in situ QXAFS and FTIR analysis of a Ni phosphide catalyst under hydrodesulfurization conditions2011

    • Author(s)
      K.K.Bandoc, K.Asakura, et al
    • Journal Title

      Journal of Catalysis

      Volume: 286 Pages: 165-171

    • DOI

      10.1016/j.jcat.2011.10.025

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of sulfation on iron titanate catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH32011

    • Author(s)
      F.D.Liu, K.Asakura, et al
    • Journal Title

      Applied Catalysis

      Volume: 103 Pages: 369-377

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2011.01.044

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Freezing of disordered hydrogen-bonding networks observed in nucleotide hydrates2011

    • Author(s)
      S.Yamamura, Y.Sugawara
    • Journal Title

      Acta Crystallogr.Sec.A

      Volume: 67 Pages: C760

    • DOI

      ISSN:0108-7673

  • [Presentation] リチウムイオン電池材料中のリチウム拡散-μSRによる評価-2012

    • Author(s)
      杉山純
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(招待講演)
    • Year and Date
      20120324-20120327
  • [Presentation] ジグザグ鎖を有するNaCr2O4の中性子散乱とmSRによる磁気構造解析2012

    • Author(s)
      野崎洋、吉野淳二, 他
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      20120324-20120327
  • [Presentation] 中性子回折によるLi含有ガーネット型固体電解質Li7-xLa3Zr2-xNbxO12(x=0-2)の結晶構造解析2012

    • Author(s)
      野崎洋、杉山純, 他
    • Organizer
      第3回MLFシンポジウム
    • Place of Presentation
      いばらき量子ビーム研究センター
    • Year and Date
      20120119-20120120
  • [Presentation] ナフィオン超薄膜の構造解析2012

    • Author(s)
      原田雅史、杉山純, 他
    • Organizer
      第3回MLFシンポジウム
    • Place of Presentation
      いばらき量子ビーム研究センター
    • Year and Date
      20120119-20120120
  • [Presentation] オリビン系LiMPO4(M=Mn,Fe,Co,Ni)のmSR2012

    • Author(s)
      杉山純
    • Organizer
      第3回MLFシンポジウム
    • Place of Presentation
      いばらき量子ビーム研究センター
    • Year and Date
      20120119-20120120
  • [Presentation] スピン偏極原子クラスターの形成と計測に向けて-その2:冷却スピン偏極原子団生成2012

    • Author(s)
      橋本智彦、鳥養映子, 他
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(西宮市)
    • Year and Date
      2012-03-26
  • [Presentation] 部分接合法による水晶振動子の金電極表面の改2012

    • Author(s)
      渡邉僚志、鳥養映子, 他
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(西宮市)
    • Year and Date
      2012-03-26
  • [Presentation] 三方晶ウマ心筋由来シトクロムcの分子間相互作用解析2012

    • Author(s)
      加藤潤、山村滋典、猿渡茂、稲田妙子、菅原洋子
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(西宮市)
    • Year and Date
      2012-03-25
  • [Presentation] 粉末中性子回折データによるグアノシン水和物結晶の水素位置の解析2012

    • Author(s)
      菅原洋子, 山村滋典, 星川晃範, 石垣徹
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(西宮市)
    • Year and Date
      2012-03-25
  • [Presentation] 素粒子が実現する革新的レントゲン写真2012

    • Author(s)
      永嶺謙忠
    • Organizer
      科学宅配塾講座
    • Place of Presentation
      三鷹ネットワーク大学(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-22
  • [Presentation] Au(111)表面上での新規細線構造の作製とSTMによる特性評価2012

    • Author(s)
      加来滋、吉野淳二, 他
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-17
  • [Presentation] GaAs(001)-c(4×4)α表面上の低温GaAs成長表面のSTM観察2012

    • Author(s)
      小野文照、吉野淳二, 他
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] 超低速ミュオン顕微鏡の開発と応用-電子状態の実空間イメージングを目指して-2012

    • Author(s)
      鳥養映子
    • Organizer
      SPring-8利用者懇談会「キラル磁性・マルチフェロイックス研究会」
    • Place of Presentation
      青山学院大学(青山)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-01-27
  • [Presentation] 生命科学への応用12012

    • Author(s)
      永嶺謙忠
    • Organizer
      新学術領域「超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」第1回領域会議
    • Place of Presentation
      ホテル春日居(笛吹市)
    • Year and Date
      2012-01-09
  • [Presentation] 生命科学への応用22012

    • Author(s)
      菅原洋子
    • Organizer
      新学術領域「超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」第1回領域会議
    • Place of Presentation
      ホテル春日居(笛吹市)
    • Year and Date
      2012-01-09
  • [Presentation] 触媒科学への応用12012

    • Author(s)
      下村浩一郎
    • Organizer
      新学術領域「超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」第1回領域会議
    • Place of Presentation
      ホテル春日居(笛吹市)
    • Year and Date
      2012-01-09
  • [Presentation] 触媒科学への応用22012

    • Author(s)
      有賀寛子、朝倉清高
    • Organizer
      新学術領域「超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」第1回領域会議
    • Place of Presentation
      ホテル春日居(笛吹市)
    • Year and Date
      2012-01-09
  • [Presentation] 磁性/非磁性ヘテロ界面におけるスピン状態の原子レベル観測2012

    • Author(s)
      吉野淳二
    • Organizer
      新学術領域「超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」第1回領域会議
    • Place of Presentation
      ホテル春日居(笛吹市)
    • Year and Date
      2012-01-08
  • [Presentation] スピン流/スピントロニクスへの展開2012

    • Author(s)
      鳥養映子
    • Organizer
      新学術領域「超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」第1回領域会議
    • Place of Presentation
      ホテル春日居(笛吹市)
    • Year and Date
      2012-01-08
  • [Presentation] 超低速ミュオン顕微鏡で調べる電気化学界面2012

    • Author(s)
      杉山純
    • Organizer
      新学術領域「超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」第1回領域会議
    • Place of Presentation
      ホテル春日居(笛吹市)
    • Year and Date
      2012-01-08
  • [Presentation] mSR測定によるLiFePO4の磁性及び拡散挙動解析2011

    • Author(s)
      野崎洋、杉山純, 他
    • Organizer
      第37回固体イオニクス討論会
    • Place of Presentation
      白兎会館(鳥取)
    • Year and Date
      20111207-20111209
  • [Presentation] Crystal structure analysis for the high Li ion conductive garnet-type oxide : Li7-xLa3Zr2-xNbxO12(x=0-2)2011

    • Author(s)
      野崎洋、杉山純, 他
    • Organizer
      1st Asia-Oceania Conference on Neutron Scattering
    • Place of Presentation
      筑波国際会議場
    • Year and Date
      20111120-20111124
  • [Presentation] 超低速ミュオン顕微鏡の産業応用:電池材料等2011

    • Author(s)
      杉山純
    • Organizer
      日本物理学会,2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学(招待講演)
    • Year and Date
      20110921-20110924
  • [Presentation] オリビン系LiMPO4(M=Mn,Fe,Co,Ni)のmSR2011

    • Author(s)
      杉山純
    • Organizer
      日本物理学会,2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      20110921-20110924
  • [Presentation] RECoAsOのmSR2011

    • Author(s)
      杉山純
    • Organizer
      日本物理学会,2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      20110921-20110924
  • [Presentation] ヌクレオシド・ヌクレオチド水和物結晶の温度湿度誘起相転移を通して眺めた水和水の揺らぎと移動の解析2011

    • Author(s)
      菅原洋子
    • Organizer
      平成23年度生物構造学研究会
    • Place of Presentation
      テクノ交流館リコッティ(東海村)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-19
  • [Presentation] GaAs(001)を基板としたCr薄膜の表面構造2011

    • Author(s)
      加来滋、吉野淳二, 他
    • Organizer
      The 16th Symposium on the Physics and Application of Spin-Related Phenomena in Semiconductors
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都)
    • Year and Date
      2011-11-28
  • [Presentation] GaMnAs-MTJの高周波磁場応答2011

    • Author(s)
      徳平弘毅、吉野淳二, 他
    • Organizer
      The 16th Symposium on the Physics and Application of Spin-Related Phenomena in Semiconductors
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都)
    • Year and Date
      2011-11-28
  • [Presentation] 超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア2011

    • Author(s)
      鳥養映子
    • Organizer
      物性科学領域横断研究会2011
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2011-11-20
  • [Presentation] 超低速ミュオン顕微鏡が拓くサイエンス:趣旨説明2011

    • Author(s)
      鳥養映子
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-23
  • [Presentation] ミューオンを用いた半導体中水素の研究2011

    • Author(s)
      下村浩一郎
    • Organizer
      第21回格子欠陥フォーラム
    • Place of Presentation
      立山国際ホテル(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-19
  • [Presentation] 超低速ミュオン顕微鏡:触媒化学への展開2011

    • Author(s)
      鳥養映子
    • Organizer
      北大-KEK連携研究会
    • Place of Presentation
      北海道大学触媒化学研究センター(招待講演)
    • Year and Date
      2011-08-13
  • [Presentation] ミュオン科学へのご招待2011

    • Author(s)
      鳥養映子
    • Organizer
      先端加速器科学技術推進協議会第20回技術部会
    • Place of Presentation
      アルカディア市ヶ谷、東京(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-19
  • [Presentation] ミュオンが実現する革新的レントゲン写真2011

    • Author(s)
      永嶺謙忠
    • Organizer
      先端加速器科学技術推進協議会第20回技術部会
    • Place of Presentation
      アルカディア市ヶ谷、東京(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-19
  • [Presentation]2011

    • Author(s)
      杉山純
    • Organizer
      先端加速器科学技術推進協議会第20回技術部会
    • Place of Presentation
      アルカディア市ヶ谷、東京(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-19
  • [Presentation] Particle Beam Radiography from nm-scale to km-scale2011

    • Author(s)
      永嶺謙忠
    • Organizer
      Brand Ritchie Workshop on Particle Penetration Phenomena and Excitations of Solids
    • Place of Presentation
      国引きメッセ、松江(招待講演)
    • Year and Date
      2011-05-12
  • [Remarks]

    • URL

      http://slowmuon.jp

URL: 

Published: 2013-06-26  

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