2021 Fiscal Year Annual Research Report
Electrochemical interface probed with spin polarized beam
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18H01863
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| Research Institution | 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発 |
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Principal Investigator |
杉山 純 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 特任研究員 (40374087)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ミュオンスピン回転緩和 / β崩壊検出核磁気共鳴 / イオン拡散 / 磁性 / 界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
局所磁気プローブである「正ミュオンスピン回転緩和（μ+SR）」と「8Liのβ崩壊をを検出するβ-NMR」により、各種材料中のイオン拡散を調べた。Li電池正極材料に関しては、負ミュオンを用いるμ-SRも併用して、μ+SRで捉える拡散挙動がLi拡散によることを検証しながら実験を進めた。これらの結果は国際会議3件、国内会議2件の招待講演につながった。
Na電池材料の負極として有望なハードカーボン（非晶質炭素）中のNa拡散挙動を、J-PARCのμ+SRで捉えた。本結果をACS Phys. Chem. Auにて論文発表するとともに、プレスリリースした。Na電池の正極材料であるNa(NiMgMn)O2についても、電気化学測定とμ+SRを組み合わせて、化学拡散係数と自己拡散係数を決定した。同様にK電池材料の負極として有望な黒鉛中のK拡散についてもμ+SRで呼び測定を実施し、拡散挙動を観察した。
光照射により絶縁体から金属に転移するYOHx膜について、金属化機構を解明するために、8でLiを用いたβ-NMRで内部磁場を調べた。光照射した金属化試料では水素拡散による内部磁場の揺動が観測された。これは、一部の水素が価数を変えて電荷担体である電子を放出することを示唆した。これが金属化機構と推定した。本結果をACSのChem. Mater.で論文発表するとともに、プレスリリースした。
電子状態計算ソフトを導入して、物質内でのミュオン位置やミュオン位置での局所スピン密度の計算予測環境を整えつつある。このような計算予測はμ+SRの結果を解釈するのに重要であり、実際に磁性や拡散測定の論文では計算予測値を用いた解析を実施した。
また充放電反応中の拡散係数の変化をμ+SRで測定する「オペランドμ+SR」を実現するための検討を開始した。これにより、電気化学測定では不明だった材料固有の拡散係数を充放電状態を変えながら測定する。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(22 results)
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[Journal Article] Repeatable Photoinduced Insulator-to-Metal Transition in Yttrium Oxyhydride Epitaxial Thin Films2022
Author(s)
Y. Komatsu, R. Shimizu, R. Sato, M. Wilde, K. Nishio, T. Katase, D. Matsumura, H. Saitoh, M. Miyauchi, J. Adelman, R. McFadden, D. Fujimoto, J. Ticknor, M. Stachura, I. McKenzie, G. D. Morris, W. A. Macfarlane, J. Sugiyama, K. Fukutani, S. Tsuneyuki, and T. Hitosugi
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Journal Title
Chemistry of Materials
Volume: -
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] μSRによるペプチド結合へのプロトネーションとプロトンダイナミクスの解析2022
Author(s)
菅原洋子, A.D. Pant, 杉山 純, 幸田章宏, 髭本亘, 下村浩一郎, 山口宏, 楠木正巳, 山村滋典, 三輪寛子, 鳥養映子, 永嶺謙忠, 神谷健秀
Organizer
2021年度量子ビームサイエンスフェスタ
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