2015 Fiscal Year Annual Research Report
Project Area | Frontier of Materials, Life and Elementary Particle Science Explored by Ultra Slow Muon Microscope |
Project/Area Number |
23108003
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Research Institution | University of Yamanashi |
Principal Investigator |
鳥養 映子 山梨大学, 総合研究部, 教授 (20188832)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朝倉 清高 北海道大学, 触媒科学研究所, 教授 (60175164)
杉山 純 株式会社豊田中央研究所, 分析計測部, 主監 (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 国立研究開発法人理化学研究所, 主任研究員研究室等, 客員研究員 (50010947)
新村 信雄 茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 特命研究員 (50004453)
金 秀光 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 特別助教 (20594055)
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Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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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 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、キャリアの動的過程、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新しい学術分野の開拓を目指す。スピン伝導・イオン伝導・触媒化学反応・生命分子反応は、表面近傍や微小領域での局所構造や界面の存在が本質的に重要であるため、局所機能の検出に威力を発揮する超低速ミュオンによってのみ、直接観測が可能となる。施設の事故等により今年度もビームが停止していたが、年度末間際の2月20日に実験が再開され、翌日超低速ミュオン発生に成功した。優れたエネルギー分解能が実証され、今後の展開が期待される。 1.界面近傍におけるスピン伝導:スピントロニクス用高機能材料の合成とSTMによる評価、スピンホール効果実験装置の開発等の準備が整った。 2.触媒化学反応:二酸化チタン単結晶のμSR信号の結晶軸依存性から、Ti-O-Muの複合欠陥の存在と、ミュオンに緩く結合した偏極電子の寄与を突き止めた。酸素欠陥を導入した単結晶で、μ-H結合由来と同定される信号から、酸素欠陥に局在する水素不純物が二酸化チタンの強いn型電気伝導性の起源である可能性を示すとともに、μSR法が欠陥濃度に敏感に反応することが確認された。超低速ミュオンによる光触媒作用時の酸素欠陥の空間分布、電荷状態解明に向けた測定原理の根拠が得られた。加速器の化学研究への応用の最前線に関するシンポジウムを企画し、ミュオンの可能性を世界の触媒化学研究者に広報した。 3.電気化学反応を担うイオン伝導:超低速ミュオンによる全固体電池中の局所的なLi拡散観測のための基礎情報として、β-NMRと低速ミュオンを用いて、リチウムイオン電池負極材料の薄膜試料に固有のイオン拡散係数、活性化エネルギーを求めた。 4.生命反応を司る電子伝達:蛋白質、葉緑体、酵素等の電子伝達を伴う生体関連物質の実験研究と、ミュオンの状態に関する理論研究を格段に進展させた。
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Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(90 results)
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[Journal Article] Crystal and magnetic structures of Cr1/3NbSe2 from neutron diffraction2016
Author(s)
A. F. Gubkin, E. P. Proskurina, Y. Kousaka, E. M. Sherokalova, N. V. Selezneva, P. Miao, S. Lee, J. Zhang, Y. Ishikawa, S. Torii, T. Kamiyama, J. Campo, J. Akimitsu, and N. V. Baranov
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Journal Title
Journal of Applied Physics
Volume: 119
Pages: 013903/1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Hydration effect on electron transfer in cytochrome c monitored by μSR2015
Author(s)
A. D. Pant, Y. Sugawara, I. Yanagihara, G. P. Khanal, I. Shiraki, W. Higemoto, K. Shimomura, K. Ishida, F. L. Pratt, E. Torikai, and K. Nagamine
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Journal Title
JPS Conference Proceedings
Volume: 8
Pages: 033007/1-5
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Magnetic soliton confinement and discretization effects arising from macroscopic coherence in a chiral spin soliton lattice2015
Author(s)
Y. Togawa, T. Koyama, Y. Nishimori, Y. Matsumoto, S. McVitie, D. McGrouther, R. L. Stamps, Y. Kousaka, J. Akimitsu, S. Nishihara, K. Inoue, I. G. Bostrem, V. E. Sinitsyn, A. S. Ovchinnikov, and J. Kishine
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 92
Pages: 220412/1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A high-temperature in situ cell with a large solid angle for fluorescence X-ray absorption fine structure measurement2015
Author(s)
N. Murata, M. Kobayashi, Y. Okada, T. Suzuki, H. Nitani, Y. Niwa, H. Abe, T. Wada, S. Mukai, H. Uehara, H. Ariga, S. Takakusagi, and K. Asakura
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Journal Title
Review of Scientific Instruments
Volume: 86
Pages: 034102/1-6
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Li-ion Diffusion in Li4Ti5O12 and LiTi2O4 battery materials detected by muon spin spectroscopy2015
Author(s)
J. Sugiyama, H. Nozaki, I. Umegaki, K. Mukai, K. Miwa, S. Shiraki, T. Hitosugi, A. Suter, T. Prokscha, Z. Salman, J. S. Lord, and M. Mansson
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 92
Pages: 014417/1-9
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Variation of magnetic ground state of Sr1-xCaxCo2P2 determined with μ+SR2015
Author(s)
J. Sugiyama, H. Nozaki, I. Umegaki, M. Harada, Y. Higuchi, K. Miwa, E. J. Ansaldo, J. H. Brewer, M. Imai, C. Michioka, K. Yoshimura, and M. Mansson
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 91
Pages: 144423/1-5
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Magnetic ground state of novel zigzag chain compounds, NaCr2O4 and Ca1-xNaxCr2O4, determined with muons and neutrons2015
Author(s)
J. Sugiyama, H. Nozaki, M. Harada, Y. Higuchi, H. Sakurai, E. J. Ansaldo, J. H. Brewer, L. Keller, V. Pomjakushin, and M. Mansson
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Journal Title
Physics Procedia
Volume: 75
Pages: 868-875
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Magnetic phases in Sr1-xCaxCo2P2 studied by μ+SR2015
Author(s)
J. Sugiyama, H. Nozaki, M. Harada, I. Umegaki, Y. Higuchi, K. Miwa, M. Imai, C. Michioka, K. Yoshimura, E. J. Ansaldo, J. H. Brewer, D. Andreica, C. Baines, and M. Mansson
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Journal Title
Physics Procedia
Volume: 75
Pages: 426-434
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Dynamics across the structural transitions at elevated temperatures in Na0.7CoO22015
Author(s)
F. Juranyi, M. Mansson, J. L. Gavilano, M. Mena, E. Pomjakushina, M. Medarde, J. Sugiyama, K. Kamazawa, B. Batlogg, H. R. Ott, and T. Seydel
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Journal Title
EPJ Web of Conferences
Volume: 83
Pages: 02008/1-5
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 電気化学合成したNaxCoO2 の磁気状態図2016
Author(s)
杉山純, 野崎洋, M. M°ansson, Y. Sassa, D. Andreica, C. Delmas
Organizer
日本物理学会, 第71 回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学(宮城県・仙台市)
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] 低速ミュオンと8Li-NMR で視るLi4Ti5O12 薄膜中のLi 拡散2016
Author(s)
杉山純, 野崎洋, 梅垣いづみ, 向和彦, 三輪和利, 白木将, 一杉太郎, A. Suter, T. Prokscha, Z. Salman, J. S. Lord, M. M°ansson, G. D. Morris, A. W. MacFalane, R. Kiefl
Organizer
量子ビームサイエンスフェスタ
Place of Presentation
つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
Year and Date
2016-03-15 – 2016-03-16
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[Presentation] μSR investigation of reduced TiO2 single crystal2016
Author(s)
Hiroko Ariga, Koichiro Shimomura, Amba Pant, Eiko Torikai, Kanetada Nagamine, Kiyotaka Asakura
Organizer
International USMM & CMSI Workshop:Frontiers of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Film and Interfaces
Place of Presentation
東京大学本郷キャンパス(東京都・文京区)
Year and Date
2016-01-05 – 2016-01-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] First-principles study of muon and muonium in cytochrome c2016
Author(s)
Pant AD, Sugawara Y, Nakanishi H, Torikai E, Shimomura K, Nagamine K
Organizer
International USMM & CMSI Workshop:Frontiers of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Film and Interfaces
Place of Presentation
東京大学本郷キャンパス(東京都・文京区)
Year and Date
2016-01-05 – 2016-01-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] Response of electron transfer in photosynthetic process of chloroplast to light illumination2016
Author(s)
Kusunoki M, Fujimaki T, Shiraki I, Torikai E, Yanagihara I, Sugawara Y, Ariga H, K, Ishida K, Nagamine K, Pant AD, Hase T
Organizer
International USMM & CMSI Workshop:Frontiers of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Film and Interfaces
Place of Presentation
東京大学本郷キャンパス(東京都・文京区)
Year and Date
2016-01-05 – 2016-01-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] Electron transfer process in cytochrome c studied by mSR2016
Author(s)
Sugawara Y, Yanagihara I, Pant AD, Fujimaki T, Shiraki I, Kusunoki M, Ariga H, Higemoto W, Shimomura K, Ishida K, Pratt FL, Torikai E, Nagamine K
Organizer
International USMM & CMSI Workshop:Frontiers of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Film and Interfaces
Place of Presentation
東京大学本郷キャンパス(東京都・文京区)
Year and Date
2016-01-05 – 2016-01-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] Preparation for experiments on hydrogen storage materials with ultra slow muon microscpe2016
Author(s)
I. Umegaki, T. Fukano, H. Nozaki, Y. Higuchi, M. Matsumoto, T. Noritake, K. Miwa, A. Koda, Y. Miyake, E. J. Ansaldo, J. H. Brewer, and J. Sugiyama
Organizer
International USMM & CMSI Workshop; Frontiers of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Films and Interfaces
Place of Presentation
東京大学本郷キャンパス(東京都・文京区)
Year and Date
2016-01-05 – 2016-01-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] Li-diffusion in Li4Ti5O12 and LiTi2O4 films detected with LEM-μ+SR and 8Li β-NMR2016
Author(s)
J. Sugiyama, H. Nozaki, I. Umegaki, K. Mukai, K. Miwa, M. Shiraki, T. Hitosugi, A. Suter, T. Prokscha, Z. Salman, J. S. Lord, M. M°ansson, G. D. Morris, A. W. MacFarlane, and R. F. Kiefl
Organizer
International USMM & CMSI Workshop; Frontiers of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Films and Interfaces
Place of Presentation
東京大学本郷キャンパス(東京都・文京区)
Year and Date
2016-01-05 – 2016-01-09
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Li4Ti5O12 とLiTi2O4 スピネルのμSR と8Li-NMR2015
Author(s)
杉山純, 野崎洋, 梅垣いづみ, 向和彦, 三輪和利, 白木将, 一杉太郎, A. Suter, T. Prokscha, Z. Salman, J. S. Lord, M. M°ansson, G. D. Morris, A. W. MacFalane, R. Kiefl
Organizer
日本物理学会, 2015 年秋季大会
Place of Presentation
関西大学(大阪府・吹田市)
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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[Presentation] ミュオンと中性子によるNaCr2O4 の磁気構造解析(その2)2015
Author(s)
野崎洋, 桜井裕也, 三輪和利, O. Ofer, E. J. Ansaldo, J. H. Brewer, K. H. Cow, V. Pomjakushin, L. Keller, K. Prsa, M. M°ansson, 杉山純
Organizer
日本物理学会, 2015 年秋季大会
Place of Presentation
関西大学(大阪府・吹田市)
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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[Presentation] Magnetic ground state of a two-dimensional triangular compound, CrSe2, studied with muon spin spectroscopy2015
Author(s)
J. Sugiyama, H. Nozaki, I. Umegaki, K. Miwa, S. Kobayashi, C. Michioka, H. Ueda, Y. Yoshimura, and J. H. Brewer
Organizer
20th International Conference on Magnetism (ICM2015)
Place of Presentation
バルセロナ(スペイン)
Year and Date
2015-07-05 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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[Presentation] Variation of magnetic phases in Sr1-xCaxCo2P2 clarified with muon spin spectroscopy2015
Author(s)
J. Sugiyama, H. Nozaki, I. Umegaki, K. Miwa, M. Imai, C. Michioka, Y. Yoshimura, E. J. Ansaldo, J. H. Brewer, D. Andreica, C. Baines, and M. M°ansson
Organizer
20th International Conference on Magnetism (ICM2015)
Place of Presentation
バルセロナ(スペイン)
Year and Date
2015-07-05 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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[Presentation] Magnetic ground state of novel zigzag chain compounds, NaCr2O4 and CaxNaxCr2O4, determined with muons and neutrons2015
Author(s)
J. Sugiyama, H. Nozaki, M. Harada, Y. Higuchi, H. Sakurai, E. J. Ansaldo, J. H. Brewer, L. Keller, V. Pomjakushin, and M. M°ansson
Organizer
20th International Conference on Magnetism (ICM2015)
Place of Presentation
バルセロナ(スペイン)
Year and Date
2015-07-05 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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[Presentation] Experimental visualization of the Na diffusion paths in Na0:7CoO2, a prospective cathode material for Na-ion batteries2015
Author(s)
M. Medarde, M. Mena, J. L. Gavilano, E. Pomjakushina, J. Sugiyama, K. Kamazawa, V. Yu. Pomjakushin, D. Sheptyakov, B. Batlogg, H. R. Ott, M. M°ansson, and F. Juranyi
Organizer
18th International Symposium on Intercalation Compounds (ISIC)
Place of Presentation
ストラスバーグ(フランス)
Year and Date
2015-05-31 – 2015-06-04
Int'l Joint Research
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[Presentation] Dynamics across the structural transitions at elevated temperatures in layered Na0:7CoO22015
Author(s)
F. Juranyi, M. M°ansson, J. L. Gavilano, M. Mena, E. Pomjakushina, M. Medarde, J. Sugiyama, K. Kamazawa, B. Batlogg, H. R. Ott, and T. Seydel
Organizer
18th International Symposium on Intercalation Compounds (ISIC)
Place of Presentation
ストラスバーグ(フランス)
Year and Date
2015-05-31 – 2015-06-04
Int'l Joint Research
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