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2018 Fiscal Year Research-status Report

エネルギー解析白色中性子ホログラフィー法の開発とドープ系機能性材料への応用

Research Project

Project/Area Number 17K05116
Research InstitutionIbaraki University

Principal Investigator

大山 研司  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (60241569)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 八方 直久  広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (30285431)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords中性子 / ホログラフィー / 半導体 / 熱電材料 / 希土類強相関電子系 / シミュレーション
Outline of Annual Research Achievements

H30年度において白色中性子ホログラフィーの開発は大きく進展し、いくつか重要な機能性材料において学術的な成果をあげた。まず、白色LEDとして注目されているSiCでのドーパント位置の決定に成功した。SiCはBをドープすることで輝度が大幅に向上することが知られているが、Bがどの位置に入るのかは測定法がなく、未解決であった。本基盤Cでの実験により、BがCと置換していることを解明した。この結果は第18回日本中性子科学会化学会年会で優秀ポスター賞を受賞した。
熱電材料Mg2Siは軽量、安価、安全というメリットがあり、新しいエネルギー材料として注目されている。Mg2Siの性能向上にはBなどのドープが必要だが、本基盤Cでの実験により、Mg2SiにドープされたBはMg位置にはいっていることを解明した。
希土類強相関原子系であるSmドープRB6t(R: Yb, La)において、原子像の虚部に物理的意味があることを示した。これは従来の理論では指摘されていないことで、散乱現象の新たな知見となった。この成果は、ヨーロッパ結晶学会国際会議ECM31においてJacek Grochowski Memorial Poster Prizeを受賞した。
現段階での中性子ホログラフィーの課題は、大型の単結晶が必要な点である。その解決のため、H30年度には、粉末中性子ホログラフィーの開発を開始し、BドープSi粉末において有望な結果をえることができた。この結果は、新学術領域「3D活性サイト科学」報告会において大門賞を受賞した。
ホログラフィーにおいて定量的解析には、シミュレーション計算との比較が必要だが、これまで中性子ホログラフィーでは公開されたシミュレーションソフトは存在しなかった。そこで本基盤Cの枠組みでソフト開発を行い、信頼できるシミュレーションソフトを構築した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

上述のように多くの重要な機能性材料でドープ効果について具体的な新しい知見を得ることに成功し、2年目にして、中性子ホログラフィーの手法としてはほぼ確立することができた。その結果として、学会などで多数の受賞をしている。また中性子ホログラフィーとしては世界初となるシミュレーションソフトの開発にも成功し、定量的解析を可能にした。これらは、当初計画をかなり上回る早さでの進展である。

Strategy for Future Research Activity

最終年度であるH31年度には、実際の機能性材料でのドープ効果の解明をすすめると同時に、粉末ホログラフィーの実現、および水素化物への挑戦を行う。最終年度であることから、発表を重視する。

Causes of Carryover

分担者の年度末の出張計画に急な変更(キャンセル)が生じたため、次年度使用とした。これは分担者への分担金(旅費)にあてる。

  • Research Products

    (20 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] Erlangen大学(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Erlangen大学
  • [Journal Article] White neutron holography in pulsed neutron facilities2018

    • Author(s)
      Kenji Ohoyama, Kouichi Hayashi
    • Journal Title

      Phys. Status Solidi B

      Volume: 255 Pages: 1800143

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/pssb.201800143

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Principle and Reconstruction Algorithm for Atomic-Resolution Holography2018

    • Author(s)
      Tomohiro Matsushita, Takayuki Muro, Fumihiko Matsui,Naohisa Happo, Shinya Hosokawa, Kenji Ohoyama,Ayana Sato-Tomita, Yuji C. Sasaki, and Kouichi Hayashi
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 87 Pages: 061002(1)-(11).

    • DOI

      / doi/abs/10.7566/JPSJ.87.061002

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Local structure investigations of B doped Si by neutron atomic-resolution holography2019

    • Author(s)
      Y. Kanazawa, Y. Fukumoto, S. Uechi, K. Ohoyama, M. Lederer, N. Happo, K. Hayashi, K. Kimura, S. Hosokawa, T. Hada, M. Harada, K. Oikawa, Y. Inamura, K. Tsutsui
    • Organizer
      The 17th Japan-Korea Meeting on Neutron Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 白色中性子ホログラフィーによる希土類化合物での原子構造へのドープ効果の観測2019

    • Author(s)
      大山研司、上地昇一、金澤雄輝、福本陽平、杉本和哉、山本隆文、八方直久、林 好一、原田正英、及川健一、稲村泰弘、松浦 航、伊賀文俊
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年会
  • [Presentation] Present Status and Future Plans of White Neutron Holography in J-PARC2019

    • Author(s)
      K. Ohoyama, Y. Fukumoto, S. Uechi, Y. Kanazawa, K. Sugimoto, T. Yamamoto, K. Hayashi, N. Happo, M. Harada, K. Oikawa, Y. Inamura
    • Organizer
      Symposium on 3D Active-site Science in London,
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 白色中性子ホログラフィーによる熱電材料BドープMg2Siの研究2019

    • Author(s)
      杉本和哉,上地昇一,金澤雄輝,福本陽平,山本隆文,大山研司,林好一,八方直久,原田正英,及川健一,稲村康弘,林 慶,齋藤 亘,宮崎 讓
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
  • [Presentation] Boron concentration dependence of atomic fluctuation in B doped Si by neutron atomic resolution holography2019

    • Author(s)
      Y. Kanazawa, Y. Fukumoto, S. Uechi, K. Ohoyama, K. Hayashi, N. Happo, H. Harada, K. Oikawa, Y. Inamura, K. Tsutsui
    • Organizer
      Symposium on 3D Active-site Science in London,
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Progress of white neutron atomic resolution holography - Expansion of target elements and theory -2019

    • Author(s)
      S. Uechi, Y. Kanazawa, Y. Fukumoto, T. Yamamoto, K. Sugimoto, K. Ohoyama, N. Happo, K. Hayashi, M. Harada, K. Oikawa, Y. Inamura, W. Matsuhra, F. Iga
    • Organizer
      Symposium on 3D Active-site Science in London,
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Local structure observation of Sm doped LaB6 by white neutron atomic resolution holography2019

    • Author(s)
      S. Uechi, Y. Kanazawa, Y. Fukumoto, B. Paulus, K. Ohoyama, N. Happo, K. Hayashi, K. Kimura, S. Hosokawa, T. Hada, M. Harada, K. Oikawa, Y. Inamura, W. Matsuura, F. Iga
    • Organizer
      The 17th Japan-Korea Meeting on Neutron Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Determination of dopant position of thermalelectric material B-doped Mg2Si by white neutron holography2019

    • Author(s)
      Kazuya Sugimoto, Syouichi Uechi, Yuki Kanazawa, Yohei Fukumoto, Takayoshi Yamamoto, Kenji Ohoyama, Kouichi Hayashi, Naohisa Happo, Masahide Harada, Kenichi Oikawa, Yasuhiro Inamura, Kei Hayashi, Wataru Saitou, Yuzuru Miyazaki
    • Organizer
      The 17th Japan-Korea Meeting on Neutron Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Novel usage of neutron scattering: holography for observations of local atomic structures of light elements2018

    • Author(s)
      Kenji Ohoyama,Yohei Fukumoto,Shoichi Uechi,Yuki KanazawaKouichi Hayashi,Naohisa Happo,Masahide Harada,Yasuhiro Inamura,Kenichi Oikawa
    • Organizer
      The 31st European Crystallographic Meeting, ECM31
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] White Neutron Holography - Determination of B Position in Mg2Si -2018

    • Author(s)
      K. Ohoyanma
    • Organizer
      Workshop of Thermoelectric Materials at Ibaraki Univ.
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] J-PARC白色中性子ビームによる軽元素局所構造の観測2018

    • Author(s)
      大山研司
    • Organizer
      第32回日本放射光学会年会.放射光科学合同シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 白色中性子ホログラフィーによるドープ材料の局所構造の可視化2018

    • Author(s)
      大山研司
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
    • Invited
  • [Presentation] 中性子用ホログラムシミュレーションソフトの開発とBドープ6H-SiCの局所構造解析2018

    • Author(s)
      福本陽平、上地昇一 、金沢雄輝、大山研司、林 好一、八方直久、波田拓馬、 原田正英 、及川 健一 、稲村泰弘 、M. Lederer、P. Wellmann
    • Organizer
      日本中性子科学会第18回年会
  • [Presentation] 対象元素の拡大による白色中性子ホログラフィーの展開2018

    • Author(s)
      上地昇一、金澤雄輝、福本陽平、山本隆文、杉本和哉、大山研司、 八方直久、林好一、原田正英、及川健一、稲村泰弘、松浦航、伊賀文俊
    • Organizer
      日本中性子科学会第18回年会
  • [Presentation] 粉末中性子ホログラフィーの開発2018

    • Author(s)
      金澤雄輝、福本陽平、上地昇一、杉本和哉、山本隆文、大山研司、M. Lederer、林好一、 八方直久、波田拓馬、原田正英、及川健一、稲村泰弘、筒井一生
    • Organizer
      日本中性子科学会第18回年会
  • [Presentation] 白色中性子ホログラフィーによる熱電材料BドープMg2Siの研究2018

    • Author(s)
      杉本和哉、上地昇一、金澤雄輝、福本陽平、山本隆文、大山研司、林 好一、 八方直久、原田正英、及川健一、稲村康弘、林 慶、齋藤 亘、宮﨑 讓
    • Organizer
      日本中性子科学会第18回年会
  • [Presentation] Local structure observation of Sm doped RB6 (R: rare earth)by white neutron atomic resolution holography2018

    • Author(s)
      Shoichi Uechi,Yuki Kanazawa,Youhei Fukumoto,Kenji Ohoyama,Maximilian Lederer,Naohisha Happo,Kouichi Hayashi ,Wataru Matsuura,Humitoshi Iga
    • Organizer
      The 31st European Crystallographic Meeting, ECM31
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-12-27  

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