Spin transport and catalytic reactions in the boundary regions

2015 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Frontier of Materials, Life and Elementary Particle Science Explored by Ultra Slow Muon Microscope
• Project/Area Number: 23108003
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: TORIKAI Eiko 山梨大学, 総合研究部, 教授 (20188832)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ASAKURA Kiyotaka 北海道大学, 触媒科学研究所, 教授 (60175164) ; SUGIYAMA Jun 豊田中央研究所, 分析部, 主監 (40374087) ; SUGAWARA Yoko 北里大学, 理学部, 教授 (10167455) ; SHIMOMURA Koichiro 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) ; YOSHINO Junji 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (90158486) ; NAGAMINE Kanetada 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) ; NIIMURA Nobuo 茨城大学, フロンティア応用原子力科学研究センター, 特命研究員 (50004453) ; JIN Xiuguang 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)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): MAEKAWA Sadamichi 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, センター長 (60005973) ; WATANABE Masahiro 山梨大学, 燃料電池ナノ材料研究センター, 特命教授 (00020412) ; KANAYA Toshiji 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, 教授 (20152788) ; KANNO Ryoji 東京工業大学, 総合理工学研究科, 教授 (90135426) ; TSUNEYUKI Shinji 東京大学, 理学系研究科, 教授 (90197749) ; KASAI Hideaki 独立行政法人国立高等専門学校機構, 明石工業高等専門学校, 校長 (00177354) ; NAKANISHI Hiroshi 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40237326) ; IKEDA Shoji 東北大学, 国際集積エレクトロニクス研究開発センター, 教授 (90281865) ; NOZAKI Hiroshi 豊田中央研究所, 分析部, 主任研究員 (90394890) ; HARADA Masashi 豊田中央研究所, 分析部研究室, 主任研究員 (60394839) ; KOSAKA Yusuke 広島大学, 理学研究科, 特任助教 (60406832) ; KAWAURA Hiroaki 豊田中央研究所, 分析部, 主任研究員 (80394592) ; KUSUNOKI Masami 山梨大学, 総合研究部, 教授 (90135749)
• Research Collaborator: Amba Datt Pant 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, 博士研究員
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 超低速ミュオン / スピン伝導 / イオン伝導 / 光触媒 / 生体物質

Outline of Final Research Achievements

A role of boundary is inevitable in functioning of materials and biological substances. There, transfer of particles, energy and information across interfaces are essentially important. Aiming to study these phenomena, such as spin, charge or ion transport and of catalytic reactions, we developed applications of the ultra sow muon microscope (USMM). In preparation and preliminary studies using conventional muon sources and complementary experimental methods as well as theoretical works, we established principles to measure spin polarization of conduction electrons in semiconductors, and Li-ion conductivity in materials for electrodes and electrolytes of all solid Li-ion battery. We also found sensitivities of a muon to oxygen vacancy and hydrogen states in titania for photocatalysts, and to electron transfer in proteins. These achievements strongly suggest potential of USMM to promote a new academic field of science on muon in catalytic chemistry and biology.

Free Research Field

物性物理、ミュオン科学、量子工学