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隣接元素を選択して電子状態観測できる新しい放射光硬X線分光法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K19035
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

石井 賢司  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センター, 上席研究員 (40343933)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
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)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード放射光X線分光 / X線吸収分光 / X線発光分光 / X線分光 / 量子ビーム
研究開始時の研究の概要

本研究では、化学結合した隣接元素を選択して電子状態を観測することができる、新しい原理に基づく放射光硬X線分光法の開発を目指す。具体的には、金属酸化物において酸素1s/2s軌道にある電子が隣接金属の1s軌道のホールを埋める際の交差遷移による発光を分光することで酸素吸収端の吸収スペクトルと同等の情報を硬X線で取得し、さらに、それが酸素の価数変化に対しどこまで敏感かを定量的に明らかにする。

研究成果の概要

本研究は、化学結合した隣接元素を選択して電子状態を観測することができる、新しい原理に基づく放射光硬X線分光法の開発を目的とした。遷移金属酸化物を測定対象とし、酸素1s電子が遷移金属1s軌道の内殻正孔を埋める原子をまたいだ遷移(交差遷移)を計測することで隣接元素の区別が可能となる。NiOを測定対象とした計測を試み、目的とした交差遷移による成分を捉えた可能性はあるものの、その成分はX線ラマン散乱や蛍光X線の裾に比べて強度が非常に弱いため、現時点では電子状態の議論を行うのは困難であると結論づけた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

放射光X線を利用した分光法は、光源の発展に伴って新たな方法が生まれ、物質の電子状態に関する新たな情報を提供してきた。本研究は、その流れに沿った新しい原理に基づく分光法の開発を目指したものであり、実現すれば、多くの物質・材料での活用が期待された。残念ながら現時点では実現は困難という結論となったものの、このような研究を継続することでまた新たなアイディアが生まれ、科学技術の発展に繋がるものと考えている。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Investigation of hydrogen superoxide adsorption during ORR on Pt/C catalyst in acidic solution for PEFC by in-situ high energy resolution XAFS2023

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Naoki、Matsumura Daiju、Hagihara Yuto、Tanaka Kei、Hasegawa Yuta、Ishii Kenji、Tanaka Hirohisa
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources

      巻: 557 ページ: 232508-232508

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2022.232508

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental and Theoretical Investigation of High-Resolution X-ray Absorption Spectroscopy (HR-XAS) at the Cu K-Edge for Cu2ZnSnSe42023

    • 著者名/発表者名
      Xu Wei、Zhang Yujun、Ishii Kenji、Wadati Hiroki、Zhu Yingcai、Guo Zhiying、Diao Qianshun、Hong Zhen、Han Haijiao、Zhao Lidong
    • 雑誌名

      Condensed Matter

      巻: 8 号: 1 ページ: 8-8

    • DOI

      10.3390/condmat8010008

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ルビジウム化合物に対する高エネルギー分解能蛍光検出X線吸収微細構造(HERFD-XAFS)測定 ―生体内ウランの化学形の評価法の前検討として"2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤遼太朗、上原章寛、 大澤大輔、石井賢司、松村大樹、沼子千、 及川将一、武田(本間)志乃
    • 雑誌名

      X線分析の進歩

      巻: 54 ページ: 193-201

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 価電子内殻遷移X線発光分光を利用した銅酸化物超伝導体のキャリア濃度評価2024

    • 著者名/発表者名
      石井賢司、藤田全基
    • 学会等名
      第37回日本放射光学会年会・放射光科学合 同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 価電子内殻遷移X線発光分光を利用した銅酸化物超伝導体のキャリア濃度評価2023

    • 著者名/発表者名
      石井賢司、藤田全基
    • 学会等名
      第26回XAFS討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2025-01-30  

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