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プロトン伝導性酸化物における赤外光誘起水素拡散促進効果のミュオンによる直接観測

研究課題

研究課題/領域番号 16K17544
研究種目

若手研究(B)

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

伊藤 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 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (10455280)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードミュオン / プロトン拡散 / 光誘起現象 / プロトン伝導 / 量子ビーム
研究成果の概要

赤外ポンプ・プローブ分光法による研究に基づき提唱されたプロトン伝導性酸化物における赤外誘起水素拡散促進効果を検証するために、正ミュオンを水素の擬似同位体として酸化物に打ち込み、その運動状態に対する赤外照射効果を調べる実験を行った。本研究のためにJ-PARC MLF D1エリアにキセノンフラッシュランプを設置し、赤外照射ミュエスアール測定系を整備した。これを用いてKTaO3、SrTiO3、およびTiO2に対してミュエスアール測定を行ったが、赤外照射効果を確認するには至らなかった。光量不足により当該効果が観測できなかった可能性が残るため、より出力の高い光源を用いて再度実験を行う必要がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究を通して、固体酸化物における赤外誘起水素拡散促進効果を検証するための実験的枠組みが確立し、今後解決すべき課題が明確になった。また、本研究課題の実施にあたりJ-PARC MLF D1エリアに整備した赤外照射ミュエスアール測定系は、本課題に限らず光誘起現象のミュエスアール研究に広く応用できるものであり、同施設における新たな研究の可能性を拓くという点において学術的意義が認められる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Excited configurations of hydrogen in the BaTiO3-xHx perovskite lattice associated with hydrogen exchange and transport2017

    • 著者名/発表者名
      T. U. Ito, A. Koda, K. Shimomura, W. Higemoto, T. Matsuzaki, Y. Kobayashi, and H. Kageyama
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 95 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.020301

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electronic Structure of Hydrogen Donors in Semiconductors and Insulators Probed by Muon Spin Rotation2016

    • 著者名/発表者名
      Koichiro Shimomura and Takashi U. Ito
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 85 号: 9 ページ: 091013-091013

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.091013

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] n型SrTiO3中における擬似水素同位体ミュオニウムの電子状態2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝,髭本亘,幸田章宏,下村浩一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 常磁性金属におけるミュオン拡散の精密測定手法2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝
    • 学会等名
      金属中の水素の拡散と局在の現状と展開
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Contrasting roles of hydrogen in stoichiometric/oxygen-deficient SrTiO3: insights from MuSR spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝
    • 学会等名
      酸化物中における水素の存在状態と機能に関する研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Metastable configurations of hydrogen in the BaTiO3-xHx oxyhydride associated with hydrogen exchange and transport2017

    • 著者名/発表者名
      T. U. Ito, A. Koda, K. Shimomura, W. Higemoto, T. Matsuzaki, D. Tomono, Y. Kobayashi, and H. Kageyama
    • 学会等名
      14th international conference on muon spin rotation, relaxation, and resonance
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electronic structure and dynamics of muonium in perovskite band insulators2017

    • 著者名/発表者名
      T. U. Ito, A. Koda, K. Shimomura, and W. Higemoto
    • 学会等名
      14th international conference on muon spin rotation, relaxation, and resonance
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 薄膜成長用基板からのμSR信号:超低速ミュオンによる薄膜物性測定のための基礎研究2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝,髭本亘,幸田章宏,下村浩一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] LaAlO3における不純物水素の電子状態:疑似水素同位体ミュオニウムによる研究2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝,髭本亘,幸田章宏,下村浩一郎
    • 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(大阪府豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト型チタン酸化物誘電体における水素関連欠陥の電子状態2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝
    • 学会等名
      2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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