物性プローブとしての偏極不安定核ビーム開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23600007
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 三原 基嗣 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60294154)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松多 健策 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50181722) ; 福田 光順 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50218939)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2015-03-31
• Keywords: 核物性 / 超微細相互作用 / 不安定核 / 核磁気共鳴

Outline of Annual Research Achievements

半導体中のドーパント不純物などのように、物質中にごく僅かしか存在しない不純物の存在が母体の物性を決定付ける役割を果たすことがある。このような希薄不純物原子の個々の振る舞いを調べることにより、不純物を含む固体の基礎物性解明や、新規材料開発につながることが期待される。本研究では、希薄不純物の微視的性質の研究に有効な、不安定核を用いた超高感度な核磁気共鳴法（ベータNMR 法）による物性研究を発展させるために、ベータNMRプローブ核として用いるスピン偏極不安定核ビームの元素種、偏極量、ビーム強度の劇的な増強を目指した開発研究を行った。平成23-25年度にかけて、窒素同位体 12N(半減期 11 ms)、リチウム同位体 8Li(半減期 0.85 s)、9Li(半減期 0.18 s) 及びリン同位体 28P(半減期 0.27 s)、29P(半減期 4.2 s) の高偏極ビームが得られる核反応条件を新たに発見し、開発により得られた 12N ビームを用いて、液体試料中でのベータNMR観測に世界で初めて成功した。また、58Cu(半減期 3.2 s) プローブ核を用いて、シリコン中銅不純物の振る舞いに関して新たな知見が得られた。平成26年度は、これまでに開発したプローブ核を用いた物性研究に着手した。25年度に引き続き、H2O試料中 12N のベータNMRを行い、スピン偏極緩和時間と化学シフトの測定に成功した。また、8Li を用いたリチウムイオン伝導体材料中におけるリチウムイオンの動的性質に関する研究、29P を用いたシリコン中リン不純物の超微細構造に関する研究を開始し、新たな知見が得られつつある。

Research Products

• [Journal Article] Production of spin polarized 58Cu and its magnetic moment (2015)
  • Author(s): M. Mihara, Y. Ishibashi, Y. Abe, Y. Kamisho, Y. Morita, J. Ohno, M. Tanaka, S. Shinozaki, R. Kanbe, M. Fukuda, K. Matsuta, A. Ozawa, D. Nagae, S. Inaba, S. Okada, Y. Saito, H. Ueno, K. Yamada, T. Izumikawa, T. Ohtsubo, S. Momota, D. Nishimura, T. Suzuki, 他10名
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 6 Pages: 未定
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] β-NMR study of boron in diamond (2015)
  • Author(s): T. Izumikawa, M. Mihara, K. Matsuta, M. Fukuda, T. Ohtsubo, S. Ohya, T. Minamisono
  • Journal Title: Hyperfine Interactions Volume: 231 Pages: 11-14
  • DOI: http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10751-014-1090-z
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 短寿命放射性核 12N を用いた H2O 中における β-NMR 測定 (2015)
  • Author(s): J. Shimaya, M. Mihara, M. Fukuda, T. Minamisono, J. Ohno, M. Tanaka, S. Yamaoka, Y. Tanaka, D. Han, 他16名
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-25
• [Presentation] 水に打ち込まれた短寿命核 12N の NMR (2014)
  • Author(s): T. Minamisono, M. Mihara, J. Shimaya, K. Matsuta, M. Fukuda, M. Yaguchi, 他33名
  • Organizer: 平成25年度KUR専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究」
  • Place of Presentation: 京大原子炉実験所（大阪府熊取町）
  • Year and Date: 2014-12-17 – 2014-12-18
• [Presentation] シリコン中 12B のスピン-スピン緩和時間測定 (2014)
  • Author(s): M. Mihara, Y. Kamisho, J. Ohno, Y. Morita, M. Tanaka, S. Shinozaki, R. Kanbe, T. Minamisono, M. Fukuda, K. Matsuta
  • Organizer: 平成25年度KUR専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究」
  • Place of Presentation: 京大原子炉実験所（大阪府熊取町）
  • Year and Date: 2014-12-17 – 2014-12-18
• [Presentation] 8Li の β-NMR による Li イオン伝導物質中 Li の動的性質の研究 (2014)
  • Author(s): S. Yamaoka, M. Mihara, K. Matsuta, M. Fukuda, T. Minamisono, M. Yaguchi, J. Ohno, Y. Kamisho, R. Kanbe, S. Shinozaki, M. Tanaka
  • Organizer: 平成25年度KUR専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究」
  • Place of Presentation: 京大原子炉実験所（大阪府熊取町）
  • Year and Date: 2014-12-17 – 2014-12-18
• [Presentation] Production of spin polarized Li isotope beam through heavy ion reactions (2014)
  • Author(s): J. Ohno, M. Mihara, Y. Kamisho, M. Fukuda, K. Matsuta, T. Minamisono, Y. Morita, 他25名
  • Organizer: Fourth Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and The Physical Society of Japan (HAWAII 2014)
  • Place of Presentation: ハワイ島ワイコロア（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2014-10-07 – 2014-10-11
• [Presentation] Spin-spin relaxation of short-lived β-emitter 12B in Si (2014)
  • Author(s): M. Mihara, Y. Kamisho, J. Ohno, M. Tanaka, S. Shinozaki, S. Yamaoka, Y. Morita, R. Kambe, K. Watanabe, T. Minamisono, M. Fukuda, and K. Matsuta
  • Organizer: The 5th Joint International Conference on Hyperfine Interactions and Symposium on Nuclear Quadrupole Interactions (HFI/NQI 2014)
  • Place of Presentation: キャンベラ（オーストラリア）
  • Year and Date: 2014-09-21 – 2014-09-26
• [Presentation] Dynamical property of Li in Li-ion conductions studied by 8Li β-NMR (2014)
  • Author(s): S. Yamaoka, M. Mihara, K. Matsuta, M. Fukuda, T. Minamisono, M. Yaguchi, J. Ohno, Y. Kamisho, R. Kanbe, S. Shinozaki, M. Tanaka, K. Mukai, J. Sugiyama
  • Organizer: The 5th Joint International Conference on Hyperfine Interactions and Symposium on Nuclear Quadrupole Interactions (HFI/NQI 2014)
  • Place of Presentation: キャンベラ（オーストラリア）
  • Year and Date: 2014-09-21 – 2014-09-26
• [Presentation] Nuclear magnetic resonance of short-lived β-emitter 12N in H2O (2014)
  • Author(s): M. Mihara, S. Iwakiri, M. Fukuda, T. Minamisono, J. Ohno, M. Tanaka, R. Kanbe, S. Yamaoka, K. Watanabe, R. Yanagihara, Y. Ishibashi, K. Matsuta, 他10名
  • Organizer: The 5th Joint International Conference on Hyperfine Interactions and Symposium on Nuclear Quadrupole Interactions (HFI/NQI 2014)
  • Place of Presentation: キャンベラ（オーストラリア）
  • Year and Date: 2014-09-21 – 2014-09-26
• [Presentation] Production of Polarized Li Isotope Beam through Heavy Ion reactions (2014)
  • Author(s): J. Ohno, M. Mihara, Y. Kamisho, M. Fukuda, K. Matsuta, T. Minamisono, Y. Morita, 他25名
  • Organizer: The 5th Joint International Conference on Hyperfine Interactions and Symposium on Nuclear Quadrupole Interactions (HFI/NQI 2014)
  • Place of Presentation: キャンベラ（オーストラリア）
  • Year and Date: 2014-09-21 – 2014-09-26
• [Presentation] 短寿命核 12B のスピン-スピン緩和時間による Si 中 B 不純物拡散の研究 (2014)
  • Author(s): M. Mihara, Y. Kamisho, J. Ohno, Y. Morita, M. Tanaka, S. Shinozaki, R. Kanbe, T. Minamisono, M. Fukuda, K. Matsuta
  • Organizer: 日本物理学会 2014 年秋期大会
  • Place of Presentation: 中部大学（愛知県春日井市）
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] 8Li の β-NMR による Li イオン伝導物質中における Li の動的性質の研究 (2014)
  • Author(s): S. Yamaoka, M. Mihara, K. Matsuta, J. Ohno, Y. Kamisho, R. Kanbe, S. Shinozaki, M. Tanaka
  • Organizer: 日本物理学会 2014 年秋期大会
  • Place of Presentation: 中部大学（愛知県春日井市）
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] Production of spin polarized 58Cu and its magnetic moment (2014)
  • Author(s): M. Mihara, Y. Ishibashi, Y. Abe, Y. Kamisho, Y. Morita, J. Ohno, M. Tanaka, S. Shinozaki, R. Kambe, M. Fukuda, K. Matsuta, 他23名
  • Organizer: 2nd Conference on Advances in Radioactive Isotope Science (ARIS2014)
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [Remarks] 大阪大学理学研究科核物質学グループ
  • URL: http://vdg.phys.sci.osaka-u.ac.jp/index.html