大強度中性子ビームによるマルチスケールダイナミクス測定の熱電材料研究への適用

• 研究課題/領域番号: 15K04742
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 梶本 亮一 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 J－PARCセンター, 研究主幹 (30391254)
• 研究分担者: 中村 充孝 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 J-PARCセンター, 研究主幹 (00370445) ; 稲村 泰弘 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 J-PARCセンター, 研究副主幹 (80343937)
• 連携研究者: 奥田 哲治 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (20347082)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 中性子散乱 / 熱電材料 / 遷移金属酸化物 / 磁性体 / 格子ダイナミクス / スピンダイナミクス / 中性子非弾性散乱 / フォノン / 実空間局所二体相関 / 中性子散乱データ解析

研究成果の概要

中性子散乱によるマルチスケールダイナミクス測定を主な手法として、興味深い熱電特性を示すLa+Mn置換SrTiO3の格子特性を調べた。さらに同様の視点からの研究を関連物質へも発展させる。並行して、こうした中性子散乱実験研究に必要なデータ解析手法の高度化も行なった。前者の代表的な成果として、結晶構造の動的揺らぎを反映する非弾性中性子散乱スペクトルと熱伝導度の間に明瞭な関係があることを見いだした。後者の代表的成果としては、装置分解能の評価方法を確立した。

研究成果

• [国際共同研究] Oakridge National Laboratory(米国)
• [雑誌論文] Effect of rattling motion without cage structure on lattice thermal conductivity in LaOBiS2-xSex (2018)
  • 著者名/発表者名: Lee C. H.、Nishida A.、Hasegawa T.、Nishiate H.、Kunioka H.、Ohira-Kawamura S.、Nakamura M.、Nakajima K.、Mizuguchi Y.
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 112 号: 2 ページ: 023903-023903
  • DOI: 10.1063/1.5010373
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Retreat from Stress: Rattling in a Planar Coordination (2018)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Suekuni, Chul Ho Lee, Hiromi I. Tanaka, Eiji Nishibori, Atsushi Nakamura, Hidetaka Kasai, Hidetomo Usui, Masayuki Ochi, Takumi Hasegawa, Mitsutaka Nakamura, Seiko Ohira‐Kawamura, Tatsuya Kikuchi, Koji Kaneko, Hirotaka Nishiate, Katsuaki Hashikuni, Yasufumi Kosaka, Kazuhiko Kuroki, Toshiro Takabatake, 他1名
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 30 号: 13 ページ: 1706230-1706230
  • DOI: 10.1002/adma.201706230
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-energy magnetic excitations in lightly oxygen-doped lanthanum nickel oxides (2018)
  • 著者名/発表者名: Kenji Nakajima and Ryoichi Kajimoto
  • 雑誌名: Physica B: Condensed Matter 巻: － ページ: 142-145
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.12.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Instrumental Resolution of the Chopper Spectrometer 4SEASONS Evaluated by Monte Carlo Simulation (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Kajimoto, Kentaro Sato, Yasuhiro Inamura, and Masaki Fujita
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: －
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Status report of the chopper spectrometer 4SEASONS (2018)
  • 著者名/発表者名: R. Kajimoto, M. Nakamura, Y. Inamura, K. Kamazawa, K. Ikeuchi, K. Iida, M. Ishikado, N. Murai, H. Kira, T. Nakatani, S. Ohira-Kawamura, R. Takahashi, N. Kubo, W. Kambara, K. Nakajima, and K. Aizawa
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: －
  • NAID: 120007153033
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex II: Neutron Scattering Instruments (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Nakajima, Y. Kawakita, S. Itoh, et al.
  • 雑誌名: Quantum Beam Science 巻: 1 号: 3 ページ: 9-9
  • DOI: 10.3390/qubs1030009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Time-of-Flight Elastic and Inelastic Neutron Scattering Studies on the Localized 4d Electron Layered Perovskite La5Mo4O16 (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Iida, R. Kajimoto, Y. Mizuno, K. Kamazawa, Y. Inamura, A. Hoshikawa, Y. Yoshida, T. Matsukawa, T. Ishigaki, Y. Kawamura, S. Ibuka, T. Yokoo, S. Itoh, and T. Katsufuji
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 印刷中
  • NAID: 210000134410
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of Mn Substitution on Thermoelectric Properties and Thermal Excitations of the Electron-Doped Perovskite Sr1-xLaxTiO3 (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Okuda, H. Hata, T. Eto, S. Sobaru, K. Nishina, H. Kuwahara, M. Nakamura, and R. Kajimoto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 9 ページ: 094717-094717
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.094717
  • NAID: 210000134100
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Researches of magnetism and strongly correlated electron systems using the time-of-flight spectrometer 4SEASONS (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Kajimoto
  • 学会等名: ISSP - J-PARC Joint Workshop on Science Frontier by Neutron Scattering -The 16th Korea-Japan meeting on Neutron Science-
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MLF 中性子分光器「四季」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一, 中村充孝, 蒲沢和也, 稲村泰弘, 池内和彦, 飯田一樹, 石角元志, 村井直樹
  • 学会等名: 2017年度量子ビームサイエンスフェスタ／第9回MLFシンポジウム
• [学会発表] MLF中性子分光器の現状 (2018)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一, 横尾哲也, 中村充孝, 柴田薫, 川北至信, 松浦直人, 遠藤仁, 瀬戸秀紀, 伊藤晋一, 中島健次, 河村聖子
  • 学会等名: 2017年度量子ビームサイエンスフェスタ／第9回MLFシンポジウム
• [学会発表] MLF 中性子データ処理環境「空蝉」の最新トピック (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲村泰弘, 伊藤崇芳, 安芳次, 大下英敏
  • 学会等名: 2017年度量子ビームサイエンスフェスタ／第9回MLFシンポジウム
• [学会発表] Status Report of the Chopper Spectrometer 4SEASONS (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Kajimoto, M. Nakamura, Y. Inamura, K. Kamazawa, K. Ikeuchi, K. Iida, M. Ishikado, N. Murai, T. Nakatani, N. Kubo, and W. Kambara
  • 学会等名: The 22nd meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS XXII)
  • 発表場所: オックスフォード（英国）
  • 年月日: 2017-03-27
  • 国際学会
• [学会発表] Utsusemi and Software Applications for the Utilization of Event-Recording Data at MLF, J-PARC (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Inamura, T. Ito , J. Suzuki, R. Kajimoto, and M. Nakamura
  • 学会等名: The 22nd meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS XXII)
  • 発表場所: オックスフォード（英国）
  • 年月日: 2017-03-27
  • 国際学会
• [学会発表] La, Mn置換したSrTiO3の結晶構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一, 中村充孝, 社本真一, 池田一貴, 大友季哉, 畑 博人, 江藤貴弘, 奥田哲治
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] MLF-BL01 チョッパー分光器「四季」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一, 中村充孝, 稲村泰弘, 蒲沢和也, 池内和彦, 飯田一樹, 石角元志, 村井直樹, 中谷 健, 久保直也, 神原 理
  • 学会等名: 2016年度量子ビームサイエンスフェスタ/第8回MLFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] La, Mn置換したSrTiO3の粉末中性子回折実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一, 中村充孝, 社本真一, 池田一貴, 大友季哉, 畑 博人, 江藤貴弘, 奥田哲治
  • 学会等名: 2016年度量子ビームサイエンスフェスタ/第8回MLFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 「空蝉」における単結晶試料の非弾性散乱連続回転測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲村泰弘, 中谷健, 伊藤崇芳, 梶本亮一, 中村充孝, 鈴木次郎
  • 学会等名: 2016年度量子ビームサイエンスフェスタ/第8回MLFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] J-PARC非弾性中性子散乱装置による磁性研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一
  • 学会等名: 第60回化合物新磁性材料研究会「中性子散乱を利用した化合物磁性研究の最前線」
  • 招待講演
• [学会発表] Time-of-Flight Direct Geometry Spectrometer 4SEASONS at J-PARC (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Kajimoto, Mitsutaka Nakamura, Kazuya Kamazawa, Yasuhiro Inamura, Kazuhiko Ikeuchi, Kazuki Iida, Motoyuki Ishikado, and Naoki Murai
  • 学会等名: The International Conference on Neutron Scattering 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Neutron Scattering Instruments of the MLF Spectroscopy Group at J-PARC (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Kajimoto, Tetsuya Yokoo, Mitsutaka Nakamura, Kaoru Shibata, Yukinobu Kawakita, Masato Matsuura, Hitoshi Endo, Hideki Seto, Shinichi Itoh, Kenji Nakajima, and Seiko Ohira-Kawamura
  • 学会等名: The International Conference on Neutron Scattering 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Performances of oscillating radial collimator for the Fermi chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC (2017)
  • 著者名/発表者名: Mitsutaka Nakamura, Wataru Kambara, Ryoichi Kajimoto, Kazuya Kamazawa, Kazuhiko Ikeuchi, Kazuki Iida, Motoyuki Ishikado, Kazuhiro Aoyama
  • 学会等名: The International Conference on Neutron Scattering 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Phonon dynamics of NaI investigated by G(r,E) analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Mitsutaka Nakamura, Tatsuya Kikuchi, Kazuya Kamazawa, Yukinobu Kawakita
  • 学会等名: The International Conference on Neutron Scattering 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 磁場中中性子回折実験によるLa5Mo4O16の磁気構造の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一, 飯田一樹, 中尾朗子, 茂吉武人, 松田雅昌, Feng Ye, 水野雄介, 勝藤拓郎
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] J-PARC MLF中性子分光器の現状 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一, 横尾哲也, 中村充孝, 柴田薫, 川北至信, 松浦直人, 遠藤仁, 瀬戸秀紀, 伊藤晋一, 中島健次, 河村聖子
  • 学会等名: 日本中性子科学会第 17 回年会
• [学会発表] MLFの中性子データ処理環境「空蝉」の現状2017 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲村泰弘, 中谷健, 伊藤崇芳, 安芳次, 大下英敏
  • 学会等名: 日本中性子科学会第 17 回年会
• [学会発表] BL01 四季（4次元空間中性子探査装置）について (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一
  • 学会等名: 第6回JASRIワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] SrTiO3の結晶構造と格子ダイナミクスにおけるLa, Mn置換効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一
  • 学会等名: CMRC研究会「強相関電子系における局所構造変調が誘起する創発現象」
  • 発表場所: KEK東海キャンパス（茨城県東海村）
• [学会発表] MLFの中性子データ処理環境「空蝉」の現状2016 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲村泰弘, 中谷 健, 伊藤崇芳, 鈴木次郎
  • 学会等名: 日本中性子科学会 第16回年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] Status of the Chopper Spectrometer 4SEASONS at J-PARC (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Kajimoto, M. Nakamura, Y. Inamura, K. Kamazawa, K. Ikeuchi, K. Iida, M. Ishikado, K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, T. Nakatani, W. Kambara
  • 学会等名: The 7th Workshop on Inelastic Neutron Spectrometers (WINS 2016)
  • 発表場所: ポツダム（ドイツ）
  • 年月日: 2016-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] Instrumental Resolution of the Chopper Spectrometer 4SEASONS Evaluated by Monte Carlo Simulation (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Kajimoto, Y. Inamura, K. Sato, M. Fujita
  • 学会等名: The 7th Workshop on Inelastic Neutron Spectrometers (WINS 2016)
  • 発表場所: ポツダム（ドイツ）
  • 年月日: 2016-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] チョッパー型中性子非弾性散乱装置「四季」の現状について (2016)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一 、中村充孝 、稲村泰弘、蒲沢和也、池内和彦、飯田一樹、 石角元志、中島健次、河村聖子、中谷健、神原理 、久保直也 、青山和弘、川上一弘 、山内康弘 、細谷倫紀 、相澤一也、桐山幸治
  • 学会等名: 2015年度量子ビームサイエンスフェスタ・第7回MLFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] J-PARCチョッパー分光器四季におけるフェルミチョッパーの高度化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村充孝、梶本亮一、稲村泰弘、青山和弘、神原理、川上一弘、久保直也、蒲沢和也、池内和彦、飯田一樹、石角元志
  • 学会等名: 2015年度量子ビームサイエンスフェスタ・第7回MLFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] MLF中性子データ処理環境「空蝉」の高度化と現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲村泰弘、伊藤崇芳、中谷健、鈴木次郎
  • 学会等名: 2015年度量子ビームサイエンスフェスタ・第7回MLFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] 粉末非弾性中性子散乱によるSrTiO3のフォノンに対する元素置換効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一、中村充孝、菊地龍弥、畑 博人、江藤貴弘、草原彰吾、奥田哲治
  • 学会等名: 日本中性子科学会第15回年会
  • 発表場所: 和光市民文化センター（埼玉県和光市
  • 年月日: 2015-12-10
• [学会発表] J-PARC BL01 チョッパー分光器「四季」’15 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一、中村充孝、稲村泰弘、中島健次、河村聖子、中谷 健、神原 理、久保直也、青山和弘、川上一弘、山内康弘、細谷倫紀、相澤一也、蒲沢和也、池内和彦、飯田一樹、石角元志、桐山幸治
  • 学会等名: 日本中性子科学会第15回年会
  • 発表場所: 和光市民文化センター（埼玉県和光市
  • 年月日: 2015-12-10
• [学会発表] モンテカルロシミュレーションによるチョッパー分光器の分解能評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一、稲村泰弘、佐藤研太朗、藤田全基
  • 学会等名: 日本中性子科学会第15回年会
  • 発表場所: 和光市民文化センター（埼玉県和光市
  • 年月日: 2015-12-10
• [学会発表] MLFの中性子データ処理環境「空蝉」の現状 (2015)
  • 著者名/発表者名: 稲村泰弘、中谷健、伊藤崇芳、鈴木次郎
  • 学会等名: 日本中性子科学会第15回年会
  • 発表場所: 和光市民文化センター（埼玉県和光市
  • 年月日: 2015-12-10
• [学会発表] SrTiO3の熱電特性に対する元素置換効果とフォノン異常 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一
  • 学会等名: ミニ研究会「量子ビーム物性研究の展開」
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-07-02