中性子光学技術を用いた微少量試料での詳細構造決定の試み

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655002
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大山 研司 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (60241569)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 裕彦 理化学研究所, 情報基盤研究部イメージ情報技術開発室, 副主任研究員 (50249900) ; 小野寺 秀也 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50005972) ; 東方 綾 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40300884) ; 奥 隆之 理化学研究所, 情報基盤研究部イメージ情報技術開発室, 協力研究員(研究職) (10301748) ; 安達 智宏 理化学研究所, 情報基盤研究部イメージ情報技術開発室, 協力研究員(研究職) (90333294)
• Keywords: 中性子回折 / 中性子光学 / 構造解析 / 微少試料

Research Abstract

本計画は、中性子光学と材料開発とを結びつけた新しい視点による技術開発により、中性子回折による構造解析を現在の1/100程度の微少量の試料で可能にする試みである。
中性子粉末回折実験は、X線回折実験に比べ、軽元素を含む材料、例えばLi2次電池材料、水素吸蔵材料などでは圧倒的に有利である。ところが、これまで中性子実験では、どうしても数g以上の試料が必要であり、開発段階の物質では、中性子の利点を十分生かせなかった。このため、材料研究者からは微少量試料(<100mg)での中性子実験の要望が強く寄せられていた。
一方、最近、理研などを中心に優れた中性子線集光技術が開発され、成果を上げている。そこで、物質材料研究者である金属材料研究所グループと中性子光学素子研究者である理研グループが共同研究を行い、中性子光学素子技術の材料研究への応用の可能性を探り、かつ、微少新物質での構造研究を可能にする中性子回折実験技術を開発するという双方向の研究協力を行う事を目的としている。
この萌芽研究によって、まず金属材料研究所グループによって、中性子解説装置の小規模な改造を行い、遷移金属酸化物ならば、200mg程度の量でも常識的な時間でデータが得られるようになった。
一方移、清水らの中性子光学グループは、物質レンズなどの開発を行い、平成15年秋に実際に中性子ビームを用いたテスト実験を行ない、基礎データをとった。
これらの結果を分析した結果、中性子光学デバイスを用いた高輝度実験は十分現実的である事が分かったので、平成16年度以降にさらに本格的な研究を行なうべく、現在、科研費基盤研究を申請中である。

Research Products

• [Publications] A.Machida, Y.Morimoto, K.Ohoyama, A.Nakamura: "Magnetic Order-Order Transition in Tetragonal ErB2C2"J.Phys.Soc.Jpn.. 72. 193-194 (2003)
• [Publications] K.Ohoyama et al.: "Long periodic magnetic structre in CeB2C2"J.Phys.Soc.Jpn.. 73. 3303-3304 (2003)
• [Publications] K.Ohoyama et al.: "Anomalous Magnetic Scattering in Tetragonal RB2C2 (R=rare earth) Observed by Neutron Diffraction"J.Physics : Condens.Matter. 15. S2127-S2130 (2003)