2021 Fiscal Year Research-status Report
The structural order and physical interaction between tetravalent f-block metals that form super cluster
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20K05387
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
青柳 登 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 (80446400)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
元川 竜平 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 物質科学研究センター, 研究主幹 (50414579)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | コロイド / 階層構造 / 非平衡反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和３年度の研究目的は、四価金属を含む分子集合体が液体中でつくる特異的な秩序構造及び集合体内の金属間の相互作用を見出すことである。初年度（令和２年度）に申請者らは、セリアコロイドおいて、金属イオンの自己集合を駆動力とした階層構造の形成をX線小角散乱によってリアルタイムで追跡した。その過程で、ナノスケールで起こる特徴的な凝集・分散をもたらす相互作用があることが分かってきた。この相互作用の理解を深めるために、令和３年度は、電子顕微鏡、ラマン分光に加え、濃度変化に伴い誘起される相転移の実験的見積に加え、理論的説明を試みた。また、階層構造を形成する一次粒子同士の近接した相互作用を解明するために、中性子小角散乱実験を追加しプロトンの結晶成長に対する寄与を調べた。その結果、プロトンの存在がもたらす静電相互作用よりも重要な相互作用を記述する理論的体型が必要であることが分かってきた。
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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
X線小角散乱、電子顕微鏡及びラマン顕微鏡を用いた実験結果を、電気伝導度及び濁度測定によって得られた濃度変化に対する相転移挙動と比較した。その結果を比較検討することで、一次粒子が集合して二次粒子となる相転移濃度を決定した。以上のとおり、当初計画どおりに進捗しているため、おおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
中性子小角散乱では、階層構造を形成する一次粒子同士では、プロトンの存在の有無に対する構造化度合いの変化を調べた。その結果、当初考えていたよりもプロトンの存在は重要でないことが分かってきた。つまり、静電相互作用よりも長距離で有効な相互作用を記述する理論的体型が必要である。これについて理論的・実験的に検討を行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの影響により、計画していた実験が延期になったため、次年度使用額が生じることとなった。次年度分研究費と合わせて、延期となったこれらの実験やオープンアクセスジャーナル費用等に係る費用として使用する。
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