Chemical states of localized Fe atoms in hydrides by in-beam Mossbauer spectroscopy

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K05012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Quantum beam science
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: Kobayashi Yoshio 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (30221245)
• Research Collaborator: YAMADA Yasuhiro ; KUBO Kenya M. ; MIHARA Mototsugu ; SATO Wataru ; NAGATOMO Takashi ; MIYAZAKI Jun ; KOBAYASHI Junji ; OKAZAWA Atsushi ; SATO Shinji ; KITAGAWA Atsushi
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: インビーム・メスバウアー分光法 / 短寿命核 / マンガン-57 / 鉄-57 / 水素化物 / イオン注入 / 入射角破砕反応

Outline of Final Research Achievements

In-beam Mossbauer spectroscopy was carried out at the heavy-ion accelerator in NIRS. Short-lived Mossbauer probe nuclei 57Mn (half-life 1.45 minutes) were obtained by the projectile fragmentation reaction between 58Fe accelerated to 500 MeV per nucleon and a Be thick target. The in-beam Mossbauer spectra were measured by on-line technique with a gas flow parallel-plate avalanche counter (PPAC). The electronic and chemical states of 57Fe in lithium aluminum hydride and ice were discussed, together with the Mossbauer parameters and the results of density function calculations. The apparatus for solid hydrogen was designed and the electron density calculation of Fe atoms at interstitial sites in the hydrogen matrix was performed.

Free Research Field

放射化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

化学反応や結合様式の基礎的理解を深めるには、孤立状態にある分子の観察が必要である。従来、希ガスマトリックス中に対象化合物を捕捉するマトリックス単離法が適用されているが、希ガスマトリックス単離法を応用して、マトリックス原子とプローブ元素との反応生成物に関する測定例は非常に少ない。希薄濃度の金属イオンをマトリックス中に捕捉することが非常に難しく、常にクラスター生成の影響を考慮する必要があるためである。インビーム・メスバウアー分光法は、完全に孤立した原子に関する情報をオンラインで測定することができる。鉄の水素化物に関する知見は少なく、水素化社会に向けての基礎データを得ることも可能である。