2019 Fiscal Year Research-status Report
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19K15033
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
平石 雅俊 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究員 (80712653)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 水素 / ミュオン / ナイトシフト測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、局所的な電子状態に敏感な手法である高磁場下ミュオンナイトシフト測定と第一原理計算を組み合わせ、実用材料中における水素の電子状態に関する知見を得ることを目指している。初年度は電子がアニオンとして存在する新規エレクトライド物質LaScSiとその水素化物LaScSiHxのミュオンナイトシフト測定を行なった。LaScSiはLaが作る4面体とLa2Sc4の8面体が作る空隙 (V, V’) に対し、元素あたり最大で1.5個の水素を収納できることが明らかになっている。高効率なアンモニア合成の助触媒として機能する物質としても知られており、その背景に水素が関係していることから、水素の電子状態に関しても非常に注目を集めている。
そこで、VとV'に収納された水素の電子状態を調べるため、3つの水素濃度の試料(LaScSiHx: x=0, 1, 1.5)でミュオンナイトシフト測定を行い、その水素濃度依存性を調べた。その結果、2Kにおけるナイトシフトの値はx=0, 1, 1.5でそれぞれ-180, -120, -20ppmと、段階的に変化することが明らかになった。またそれぞれのシフトは温度変化を示すことも明らかになった。x=1.5におけるナイトシフトのシミュレーション値は-34ppmとなったが、実験値と大幅にずれていることが明らかになった。実験データの解析は帯磁率測定の結果と組み合わせる必要があるが、今回は文献値を用いているためにズレが生じていると考えられる。また、シミュレーション自体もマシン性能による制限から、必要な精度が足りてない可能性があるため、今年度、高性能マシンのセットアップやこれまでの計算結果の再現性の確認などに着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ミュオンナイトシフトの測定は予定通り、滞りなく実施した。その測定結果の解析に必要な帯磁率測定を行う予定であったが、新型コロナウイルスの感染拡大に伴う移動制限の関係で実施できなかった。今年度内に新型コロナウイルスが収束すれば実施予定である。測定精度は悪いものの、別の装置での測定は移動制限下でも可能であるので、収束状況を踏まえて判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミュオンナイトシフト測定は国内に測定可能な装置がないため、外国施設を利用する必要がある。現時点では新型コロナウイルスの収束状況や所属機関での海外出張に対する方針の見通しがつかないため、今年度は外国施設へのビームタイム申請を行わない予定である。
すでに初年度での測定において、様々な物質の測定をすませているため、今年度はそれらの実験データ解析とシミュレーションによる研究を行う。特に、InGaZnO4と呼ばれる機能性物質を中心に進める。InGaZnO4は現在、ディスプレイの材料物質として用いられているが、性能劣化に希薄水素が関係していることが示唆されている。そこで、InGaZnO4の実験データ解析から、H+とH-状態の実験的な判別を目標とする。
また、実験データ解析の精度向上を目的して、外部磁場の基準値として用いている炭酸カルシウム(CaCO3)のデータ解析なども行う予定である。
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| Causes of Carryover |
海外施設への出張旅費に対して、別の研究費を使用したため、計画と差異が生じた。シミュレーション用ワークステーションの購入の際に調整を行なった。今年度はシミュレーション用の有償ソフトウェアやバルク測定に必要な消耗品などの購入を予定している。
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[Presentation] 水素吸蔵物質Y2CHxにおける水素の電子状態2019
Author(s)
平石 雅俊, 小嶋 健児, 岡部 博孝, 竹下 聡史, 幸田 章宏, 門野 良典, Xiao Zhang, 松石 聡, 細 野 秀雄, 平田 和人, 大谷 茂樹, 大橋 直樹
Organizer
第80回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] Electronic Correlation in the Two-Dimensional Electrode Y2C2019
Author(s)
M. Hiraishi, K. M. Kojima, I. Yamauchi, H. Okabe, A. Koda, R. Kadono, X. Zhang, S. Mat- suishi, H. Hosono, K. Hirata, S. Otani, and N. Ohashi
Organizer
Materials Research Meeting 2019 (MRM2019)
Int'l Joint Research
