2014 Fiscal Year Annual Research Report
高強度パルス中性子全散乱法が拓く新規機能性アモルファス材料の科学
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24310075
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
鈴谷 賢太郎 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門J-PARCセンター, 研究主幹 (50354684)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水野 章敏 学習院大学, 理学部, 助教 (10348500)
渡邉 匡人 学習院大学, 理学部, 教授 (40337902)
川北 至信 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門J-PARCセンター, 研究副主幹 (50264015)
大友 季哉 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, 教授 (90270397)
小原 真司 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用促進研究部門, 主幹研究員 (90360833)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 無容器法 / パルス中性子散乱 / アモルファス材料 / 構造物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、J-PARCのパルス中性子全散乱装置NOVAに搭載する無容器実験環境（試料をガスで浮上させ炭酸ガスレーザーで融解する試料レビテーション装置）を開発し、その世界最高レベルの性能を利用して機能性アモルファス材料（アモルファス酸化物、金属ガラス）・高温融体の構造解析を行い、アモルファス形成過程の直接観察を行うことで「アモルファスがアモルファスである理由」（なぜそのような構造をとり、結晶にはならないのか）の解明を行うことである。
最終年度である平成26年度は、NOVAに搭載するレビテーション装置の改良とその性能評価、および放射光による構造解析結果から「アモルファスがアモルファスである理由」の解明を行った。
装置の改良では、1)バックグラウンドを低減させるノズルの開発設計と製作、
2)バックグラウンドを低減させるビームストップの開発設計と製作と製作、を行い模擬溶融試料で中性子散乱実験による性能評価を行い、J-PARCと無容器法の組合せによって超高温融体の短時間測定（時分割測定）ができることを証明した。しかし、本実験は、度重なるJ-PARCの事故による中断によって行うことができなかった。これまで、中性子を利用する無容器環境は国内にはなく、J-PARCにおいて本無容器実験環境が整備されたことは非常に意義がある。また、放射光ではレビテーション法による2800℃のZrO2の超高温液体の特異な中距離秩序からフラジャルな液体であること明らかにし、ZrO2がアモルファスになりにくい構造的理由を明らかにした。この成果は、Nature Communicationsに掲載され、新聞報道もされるなど、広く注目を集めた。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Atomic and electronic structures of an extremely fragile liquid2014
Author(s)
Shinji Kohara, Jaakko Akola, Leonid Patrikeev, Matti Ropo, Koji Ohara, Masayoshi Itou, Akihiko Fujiwara, Jumpei Yahiro, Jumpei T. Okada, Takehiko Ishikawa, Akitoshi Mizuno, Atsunobu Msauno, Yasuhiro Watanabe, Takeshi Usuki
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 5
Pages: 1,8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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