2018 Fiscal Year Annual Research Report
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16H02130
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
永目 諭一郎 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 上席嘱託 (80354885)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Chiera Nadine 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 博士研究員 (00807498) [Withdrawn]
塚田 和明 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主席 (30343916)
佐藤 哲也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (40370382)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超重元素 / 超重原子ビーム / 価電子構造 / イオン化エネルギー / 吸着エンタルピー / シングルアトム / 表面電離 / 真空クロマトグラフ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
加速器で合成される原子番号100を超える超重元素の化学的研究に、量子（原子、イオン）ビームの手法を導入して新たな研究の展開を図ることを目的とする。本研究では、シングルアトムレベルで合成される超重元素を低速原子ビームとして取り出す技術を開発し、超重原子のスピンを実験的に決定し、その価電子構造を明らかにする。併せて、イオンビーム法の高度化を進め、超重元素のイオン化エネルギーや超重原子の金属表面への吸着挙動を調べ、相対論効果の影響を受けた価電子構造と化学挙動の関連を明らかにする。
平成30年度は、以下の３テーマをもとに遂行した。
（１）低速超重原子ビーム取り出し技術の開発：高温ノズル型原子ビーム生成装置を用いて、Cd原子ビームの取り出しテストを行った。ノズルからの取り出し効率、原子ビームの放出角度分布などを測定した。並行して、高温ノズル内での原子の挙動をモルフローコードを用いてシミュレーション計算を行った。現在、実験値との比較を行っている。
（２）イオンビーム生成技術の高度化：これまでの表面電離型イオン源を改良し、フェルミウム、メンデレビウムおよびノーベリムのイオン化エネルギーの測定に成功した。成果を論文として取りまとめた。
（３）超重原子の金属表面への吸着：開発（２）の表面電離に用いた金属製イオン源（円筒型キャビティ）を真空クロマトグラフ装置として使用し、103番元素ローレンシウムの吸着挙動の観測に成功した。実験値を評価（吸着エンタルピーの取得）するために金属表面での吸脱着とイオン化のプロセスを仮定したシミュレーション計算のコード開発を進めた。
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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
超重原子ビーム発生装置のテスト実験まで進捗している。また原子ビームのノズル内挙動をシミュレーションし、実験結果と比較できるようになってきた。
重アクチノイド元素、フェルミウム、メンデレビウム及びノーベリウムのイオン化エネルギー測定結果を論文として発表した。
ローレンシウムの吸着挙動評価のためのシミュレーション計算コードの開発もほぼ終了し、実験結果と合わせて報告予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には「６．研究実績の概要」で述べた３研究課題を継続する。
（１）では、加速器で合成した短寿命同位体を原子ビームとして取り出す実験を開始する。また原子のスピン状態を調べるための磁場フィルターの設計などを開始する。
（２）では、より高いイオン化エネルギーが予想される超アクチノイド元素ラザホージウム（原子番号104）のイオン化エネルギー測定に向けて新たなイオン源の開発を行う。
（３）ローレンシウムの吸着挙動を確認したので、シミュレーションや理論計算をもとに金属表面への吸着エンタルピーを求める。また他の重アクチノイド元素の吸着実験に着手する。
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[Journal Article] Online chemical adsorption studies of Hg, Tl, and Pb on SiO2 and Au surfaces in preparation for chemical investigations on Cn, Nh, and Fl at TASCA2018
Author(s)
L. Lens, A. Yakushev, Ch. E. Duelllmann, M. Asai, J. Ballof, M. Block, H. M. David, J. Despotopulos, A. Di Nitto, K. Eberhardt, J. Even, Y. Nagame 他
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Journal Title
Radiochim. Acta
Volume: 106
Pages: 949-962
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] First ionization potentials of Fm, Md, No, and Lr: Verification of filling-up of 5f electrons and confirmation of the actinide series2018
Author(s)
T. K. Sato, M. Asai, A. Borschevsky, R. Beerwerth, Y. Kaneya, H. Makii, A. Mitsukai, Y. Nagame 他
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 140
Pages: 14609-14613
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Extraction behavior of Mo and W from H2SO4 and HF/HCl solutions into toluene with Aliquat336: Sulfate and fluoride complex formation of Mo and W towards chemical studies of seaborgium (Sg)2018
Author(s)
A. Toyoshima, A. Mitsukai, K. Tsukada, K. Ooe, H. Haba, Y. Komori, M. Murakami, Y. Kaneya, D. Sato, M. Asai, T. K. Sato, and Y. Nagame
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Journal Title
J. Raioanal. Nucl. Chem.
Volume: 317
Pages: 421-430
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 超重元素の価電子構造決定に向けた低速原子ビーム取り出し技術の開発2019
Author(s)
富塚知博, 床井健運, 佐藤哲也, 伊藤由太, 鈴木颯人, 浅井雅人, 塚田和明, 豊嶋厚史, Chiera Nadine M., 後藤真一, 永目諭一郎
Organizer
日本化学会第99春季年会
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[Presentation] 5族元素オキシ塩化物のオンライン等温ガスクロマトグラフ挙動2019
Author(s)
佐藤哲也, Chiera Nadine M., 富塚知博, 床井健運, 鈴木颯人, 伊藤由太, 浅井雅人, 塚田和明, 白井香里, 井上浩樹, 安達サディア, 柏原歩那, 永目諭一郎, 後藤真一, 末木啓介
Organizer
日本化学会第99春季年会
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[Presentation] Chemical properties of lawrencium (Lr, Z = 103): Adsorption behavior on a tantalum surface2018
Author(s)
Tetsuya K. Sato, Masato Asai, Kazuaki Tsukada, Yusuke Kaneya, Tomohiro Tomitsuka, Atsushi Toyoshima, Akina Mitsukai, Akihiko Osa, Hiroyuki Makii, Kentaro Hirose, Katsuhisa Nishio, Yuichiro Nagame 他
Organizer
18th Radiochemical Conference
Int'l Joint Research
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[Presentation] Superheavy Element Chemistry at the gas-filled separator TASCA2018
Author(s)
A. Yakushev, L. Lens, Ch.E. Duellmann, M. Asai, M. Block, H. Brand, H.M. David, J. Despotopulos, A. Di Nitto, K. Eberhardt, U. Forsberg, P. Golubev, M. Goetz, S. Goetz, Y. Nagame 他
Organizer
18th Radiochemical Conference
Int'l Joint Research
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[Presentation] Nuclear Structure 20182018
Author(s)
T. K. Sato
Organizer
Measurements of the first ionization potentials of heavy actinides, Fm (Z = 100), Md (Z = 101), No (Z = 102), and Lr (Z = 103)
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 超重元素を対象とした低速原子ビーム源の開発2018
Author(s)
富塚知博, 床井健運, 佐藤哲也, 伊藤由太, 鈴木颯人, 浅井雅人, 塚田和明, 豊嶋厚史, Nadine M. Chiera, 後藤真一, 永目諭一郎
Organizer
2018日本放射化学会年会・第62回放射化学討論会
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[Presentation] 表面電離イオン源内における短寿命同位体の吸着脱離挙動の解析に向けたモンテカルロシミュレーション開発2018
Author(s)
床井健運, 佐藤哲也, Robert Eichler, 伊藤由太, 富塚知博, 鈴木颯人, 浅井雅人, 塚田和明, 豊嶋厚史, Nadine M. Chiera, 永目諭一郎
Organizer
2018日本放射化学会年会・第62回放射化学討論会
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