2021 Fiscal Year Annual Research Report
中性子ホログラフィーの高分解能化による超秩序構造中の軽元素挙動の観測
Publicly Offered Research
| Project Area | Progressive condensed matter physics inspired by hyper-ordered structures |
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| Project/Area Number |
21H05547
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
大山 研司 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (60241569)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Keywords | 局所構造 / 原子分解能ホログラフィー / 中性子 / J-PARC / 高分解能多検出器系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素などの軽元素は機能性材料において重要な役割を果たす。本研究では、本変革領域の研究対象である「ドーパント誘起超秩序構造」での軽元素挙動を観測し、その役割の解明を目指す。そのため、軽元素に高い感度をもつ中性子ホログラフィーで、これまでの課題であった高分解能化を行う。すなわち、準備済みの高分解能検出器を用いて多検出器計測系を構築し、高検出効率での9倍の高分解能を実現する。これにより観測可能なドーパントを大幅に拡大し、室温強磁性半導体CoドープTiO2でのCo近傍のO挙動やFeCo合金の超秩序構造などを観測する。本研究は世界的にも申請者のみが実現可能であり、本変革研究の柱である蛍光X線ホログラフィーでは困難な領域を担うことで超秩序構造科学を加速できるうえ、本変革領域が目指す「世界拠点形成」と「日本のプレゼンス向上」に貢献できる。
2021年度には申請書の計画項目１に示した多検出器系構築のため、高分解能のCeBr3シンチレーション検出器を購入した。この結果、すでにもつ検出系と合わせ6本の検出系を構築することができた。かつ、ガンマ線遮蔽もシミュレーションを用いて合理的に最適化し、ノイズの低減に成功した。この試験機を作成し性能評価したところ、たしかに信頼性が向上することが確認できた。2022年度には実機を作成し、これまで困難であった測定に取り組む。
2021年度には申請書での計画項目３のFe0.08Co0.92合金での中性子ホログラフィーを行った。またその比較物質として、BドープFe0.08Co0.92合金の測定もおこなった。その結果、多検出器系を用いればCo周りの原子像を可視化でき、本計画でのFeCo合金研究が現実的であることを示すことができた。
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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
2021年度には計画どおり、高分解能検出器での多検出器系を構築することに成功し、実際に性能が向上することを確認した。これにより、本研究がめざす挑戦的な実験が可能であることがわかった。さらに早期に多検出器系の目処がたったため、申請書での計画項目3のFeCo合金での実験観も行うことができ、FeCo合金での研究に着手できた。また、一連の成果を学会などで発表した結果、ユーザーが増え始めており、本研究の波及効果の一つといえる。これらのことから、おおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度に多検出器系の試験機を構築し、期待通りの性能がでることが確認できたので、2022年度に実機を構築する。かつ、別予算で導入する中性子ホログラフィー用の冷凍機を組み合わせることで、世界的にも例のない、軽元素局所構造の温度依存性が研究対象となる。また、2022年度は申請書の計画項目２のTiO2薄膜など薄膜材料の実験も開始する。これは中性子としては挑戦的な実験で、成功すれば世界初となるインパクトの大きい実験である。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Determination of site occupancy of boron in 6H-SiC by multiple-wavelength neutron holography2022
Author(s)
Kouichi Hayashi, Maximilian Lederer, Yohei Fukumoto, Masashi Goto, Yuta Yamamoto, Naohisa Happo, Masahide Harada, Yasuhiro Inamura, Kenichi Oikawa, Kenji Ohoyama, and Peter Wellmann
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Journal Title
Appl. Phys. Lett.
Volume: 120
Pages: 132101(1)-(6)
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 希土類かご状物質での局所原子揺らぎの観測2022
Author(s)
小林洋大, KEIKO WIDYANISA, 星翔太, 荒瀬将太朗, 松浦航, 伊賀文俊, 原嘉昭, 金子耕士, 東中隆二, 青木勇二, 松田達磨, 八方直久, 林好一, 大山研司
Organizer
日本物理学会大７７回年次大会
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[Presentation] TmドープYbB6におけるTmまわりのB揺らぎのTm濃度依存性2021
Author(s)
荒瀬 将太朗, 石﨑 嵩人, 野田 新太, 菅野 友哉, 高野 元輝, 星 翔太, KEIKO WIDYANISA, 小林 洋大, 富松 優花, 松浦 航, 伊賀 文俊, 八方 直久, 原田 正英, 及川 健一, 稲村 泰弘, 林 好一, 大山 研司
Organizer
日本中性子科学会科学会第２１回年会
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[Presentation] 白色中性子ホログラフィーの多検出器系の効果2021
Author(s)
KEIKO WIDYANISA, 小林 洋大, 富松 優花, 荒瀬 将太朗, 石﨑 嵩人, 野田 新太, 菅野 友哉, 高野 元輝, 星 翔太, 原田 正英, 及川 健一, 稲村 泰弘, 林 好一, 大山 研司
Organizer
日本中性子科学会科学会第２１回年会
