2021 Fiscal Year Research-status Report
応力発光の新展開＿量子ビームを用いたアトミックスケール発光機構の研究
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20K20912
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
鄭 旭光 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40236063)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山内 一宏 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (60444395)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 応力発光 / ミュオンスピン緩和 / ミュオニウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「応力発光」と名付けられた応力発光物質は、低い力学刺激でも発光することから、バイオイメージング、応力分布可視化・破壊予知・亀裂診断など、人工骨から橋梁やタンクなどの巨大建造物の健全性診断まで適用でき、中高期に入った社会インフラ等の保守点検および安全・安心な社会を支える要素技術として強く期待されている。しかし、今までの研究は応力発光の性能向上と材料開発を中心に行わってきており、これら画期的な応力発光性に潜むメカニズムは、実質上、現象的な考察しか行われていない。メカニズムの解明は、本格的な新学術領域展開のカギとなる。上記ダイナミックな相互作用を調べられる実験手段が非常に乏しく、これが今までのメカニズム未解明の主因である。この現状を打破する実験手段として、ミュオンスピン緩和に着目した。ミュオンは135.53MHz/Tという巨大磁気回転比を持つため極めて敏感な磁針となると共に、内部磁場の大きさや揺らぎを実時間（時間分解能～0.4-70ナノ秒）で捕らえることにより物質の様々な性質をアトミックスケールで明らかにする微視的な手法である。正ミュオン自身の拡散運動により結晶中の欠陥トラップなども探知できる上、負ミュオンとの比較により正確に評価できる。本研究は核磁気をもつ発光中心の希土類イオン、及び欠陥にトラップされた発光中心由来の電子両方の様子と相互作用の動的過程を検出・究明できると着想し、2020年度はJ-PARCミュオンビームを使って初期実験を行った結果、ミュオンスピン緩和が応力発光性と強い相関があることを発見し、継続実験の指針を得た。2021年度は本格的実験のための単結晶成長に成功し、ミュオン実験装置の開発に成功した。さらに応力発光低次元結晶において新規強磁性を発見した。
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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
ミュオン実験のスケジュールが当初よりやや遅れて当初2年間の予定が3年間になったが、単結晶成長や装置の開発では成功しており、応力発光体における新奇強磁性の発見もした。今年度では本格的メカニズム実験を行える見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
単結晶を用いて本格的ミュオン実験を行い、応力発光過程におけるミュオンの振る舞いの変化を測定し、応力発光のメカニズムの解明を行う。
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| Causes of Carryover |
コロナで国際ミュオン実験施設への出張ができなかったため、一部計画に遅延が生じた。今年度は未実施の実験を行い、研究を完成する予定である。
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