113番元素の第一イオン化エネルギー決定に向けた新しい測定手法の開発（国際共同研究強化）

• 研究課題/領域番号: 15KK0175
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 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: 佐藤 哲也 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 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (40370382)
• 研究協力者: Düllmann Christoph E. マインツ大学, 原子核化学研究所, 教授 ; Eichelr Robert ポール・シェラー研究所, 重元素研究グループ, グループリーダー
• 研究期間 (年度): 2016 – 2018
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
• キーワード: アクチノイド / 超重元素 / 原子ビーム / イオンビーム / ローレンシウム / 相対論効果 / イオン化エネルギー

研究成果の概要

原子番号が100を超える超重元素領域において、その原子の電子構造を実験的に明らかにすることは、元素周期表の極限領域の理解のために有用な情報を与える。
大きな中心電荷の影響により、最外殻電子配置が初めて周期表からの類推から逸脱することが期待される103番元素ローレンシウムについて、マインツ大学およびポール・シェラー研究所と協力して、価電子構造の実験的な決定に必要不可欠な、高品質な低速原子ビーム生成法開発を行うとともに、シミュレーションコード開発を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

化学のもっとも根幹をなす元素周期表の理解は、元素の化学的性質の周期性を理解する上で必要不可欠である。最近のニホニウムなどをはじめ周期表が拡張されていく中、元素周期表がどこまで周期表たりうるかを議論するためには、超重元素という極限領域の元素の性質を知る必要がある。化学的性質の周期性は、原子の価電子配置の周期的変化に起因する。本研究成果により、超重元素の原子の価電子構造の直接決定に必要不可欠な原子ビーム生成法開発を推し進めることができた。これをさらに推進することで、未だ未知な超重元素領域を開拓することができると期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] ポール・シェラー研究所(スイス) (2018)
  • 年月日: 2018-01-08
• [国際共同研究] マインツ大学(ドイツ) (2017)
  • 年月日: 2017-05-31
• [雑誌論文] First ionization potentials of Fm, Md, No, and Lr: Verification of filling-up of 5f electrons and confirmation of the actinide series (2018)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato, M. Asai, A. Borschevsky, R. Beerwerth, Y. Kaneya, H. Makii, A. Mitsukai, Y. Nagame 他
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 140 号: 44 ページ: 14609-14613
  • DOI: 10.1021/jacs.8b09068
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] CHEMICAL PROPERTIES OF LAWRENCIUM (Lr, Z =103) : ADSORPTION BEHAVIOR ON TANTALUM SURFACE (2018)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato, M. Asai, K. Tsukada, Y. Kaneya, T. Tomitsuka, A. Toyoshima, A. Mitsukai, H. Makii, K. Hirose, A. Osa, K. Nishio, Y. Nagame, D. Sato,K. Shirai, K. Ooe, S. Goto, M. Sakama, R. Naguwa, K. Shingu, S. Miyashita, H. Kamada, M. Shibata, Y. Shigekawa, Y. Kasamatsu, P. Steinegger, R. Eichler, Ch. E. Duellmann
  • 学会等名: Radchem2018
  • 国際学会
• [学会発表] JAEAにおける超重元素原子科学研究の現状 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤哲也
  • 学会等名: 研究会「超重元素研究の現状の現状新展開」
  • 招待講演
• [学会発表] Measurements of the First Ionization Potentials of Heavy Actinides, Fm (Z = 100), Md (Z = 101), No (Z = 102) and Lr (Z = 103) (2018)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya K. Sato
  • 学会等名: Nuclear Structure 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The First Ionization Potentials of Heavy Actinides, Fm (Z = 100), Md (Z = 101), No (Z = 102) and Lr (Z = 103) (2018)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya K. Sato
  • 学会等名: EXON2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Present Status of SHE Chemistry at JAEA (2018)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya K. Sato
  • 学会等名: TASCA18 workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Atomic/Chemical Properties of the Heaviest Actinide Element Lawrencium (2018)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya K. Sato
  • 学会等名: ARCEBS2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Adsorption behavior of Lr on a Ta surface at high temperature (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Tomitsuka, Y. Kaneya, T. K. Sato, M. Asai, K. Tsukada, A. Toyoshima, A. Mitsukai, H. Makii, K. Hirose, A. Osa, K. Nishio, Y. Nagame, K. Ooe, S. Goto, M. Sakama, M. Shibata, Y. Shigekawa, Y. Kasamatsu, P. Steinegger, R. Eichler, J. Grund, Ch. E. Duellmann, J. V. Kratz, A. Yakushev, V. Pershina, M. Schaedel
  • 学会等名: 6th Asia-Pacific Symposium on Radiochemistry (APSORC17)
  • 国際学会
• [学会発表] First Ionization Potentials of Heavy Actinides (2017)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato
  • 学会等名: ACTINIDES2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ionization Potential Measurements of the Heaviest Actinides (2017)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato
  • 学会等名: 254th ACS National Meeting & Exposition
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Adsorption Behavior of Lawrencium on Tantalum Surface (2017)
  • 著者名/発表者名: Y.Kaneya, T.Tomitsuka, T.K.Sato, M.Asai, K.Tsukada, A.Toyoshima, A.Mitsukai, H.Makii, K.Hirose, A.Osa, K.Nishio, Y.Nagame, K.Shirai, K.Ooe, S.Goto, M.Sakama, H.Kamada, M.Shibata, Y.Shigekawa, Y.Kasamatsu, P.Stenegger, R.Eichler, J.Grund, Ch.E.Duellmann, J.V.Kratz, A.Yakushev, V.Pershina, and M.Schaedel
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Super-Heavy Elements “Challenges in the studies of super-heavy nuclei and atoms”. SHE 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Measurements of the First Ionization Potentials of Heavy Actinides (2017)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato
  • 学会等名: CHE 9; 9 th Workshop on the Chemistry of the Heaviest Elements
  • 国際学会 / 招待講演