| 研究課題/領域番号 |
19K21859
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分13:物性物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
竹下 聡史 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, 研究機関講師 (40450366)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 負ミュオンスピンインジェクション / 負ミュオン化化合物 / ミュオニック炭素 / 局所磁場 / 分子ダイナミクス / 負ミュオンスピン緩和法 / スピン緩和測定 / 分子運動 / スピンインジェクション / 疑似核 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
■ゴム弾性を示す高分子では、外場応答に重要なMHz帯の分子運動を明確にすることが、その弾性性能の理解と改革に重要である。しかし、重要な炭素鎖のMHz帯分子運動を直接観測する手段は乏しい。■本提案はスピン偏極した負ミュオンを試料に打ち込むことにより、本来核スピン緩和測定が不可能な12C核にスピンを付与（スピン・インジェクション）し、核スピン緩和測定を実現するものである。この画期的手法により炭素核位置でのMHz帯ダイナミクス観測を実現する。本手法が確立されれば、核スピンを持たない核でも核スピン緩和測定が可能となり、多様な材料のダイナミクスの理解も格段に進展させ、新たな材料の創生につながる。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、負ミュオンによるスピン緩和法を応用することにより、核スピンを持たない12C核において核スピン緩和測定を可能とする極めて画期的な手法（負ミュオンスピンインジェクション法）を実現するものである。
これまでに、高分子材料であるポリブタジエン等に対して本手法を適用し、観測された局所磁場が、一つの水素原子核のスピンと負ミュオンのスピンの2スピン間の双極子相互作用で説明できる事を明らかにした。これにより、本手法の実現可能性が示された。さらにこの局所磁場の相互作用の詳細を理解するために、シンプルな構造であるエチレンでの実験を行った。その結果、ポリブタジエンの場合と同様、上述の2スピン間の双極子相互作用で説明できる事を明らかにした。
2023年度においては、ミュオニックエチレンについて詳細な構造計算を行い、負ミュオンが束縛された炭素が疑似的なホウ素としてふるまい、ホウ素水素（BH-）とメチル基（CH3-）の化合物で実験結果が説明できる事を明らかにした。
以上から、本研究課題により、負ミュオンスピンインジェクション法により、核スピンを持たない12C核における核スピン緩和測定を実現し、またミュオニック化合物の化学構造計算より、構造及びサイトを同定する技術が開発された。この手法は、核スピンをもたない他の原子種への応用可能性も有しており、他の測定手法では実現が測定が困難な系へのさらなる応用を期待するとができる。
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