インビーム・メスバウアー分光法による孤立プローブ核の化学反応の研究

• 研究課題/領域番号: 25410062
• 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: 無機化学
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 小林 義男 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (30221245)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015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); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: インビーム・メスバウアー分光 / 発光メスバウアー分光 / RIビーム / ガスマトリックス / 固体メタン / 固体アルゴン / 孤立原子 / 核プローブ / インビーム・メスバウアー分光法 / 固体エチレン / 化学結合 / 固体キセノン / 電荷移動 / イオン化エネルギー

研究成果の概要

RIビームとインビーム・メスバウアー分光法を応用して固体ガスマトリックス中で孤立しているプローブ核の電子状態や反応生成物についての知見を得ることができる。アルゴン、メタン、エチレンの低温ガスマトリックス試料を作製し、これらに57Mnを注入して核壊変で生じたFe原子のメスバウアースペクトルを観測した。メスバウアーパラメータとDFT計算から、孤立Fe原子の電子状態やマトリックスとの生成物を考察した。固体アルゴンでは励起状態のFe+(3d7)、固体メタン試料では直線二配位の[Fe(CH4)2]+の異なる2つの構造異性体、固体エチレン試料ではFe(C2H4)を帰属し、これらの生成機構を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Study on chemical reactions of isolated Mossbauer probes in solid gas matrices using in-beam Mössbauer spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Tanigawa, Y. Kobayashi, Y. Yamada, M. Mihara, M. K. Kubo, J. Miyazaki, W. Sato, T. Nagatomo, D. Natori, Y. Sato, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 雑誌名: Hyp. Int. 巻: 237 号: 1 ページ: 12611-12618
  • DOI: 10.1007/s10751-016-1261-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mossbauer spectra obtained using β-γ coincidence method after 57Mn implantation into LiH and LiD (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato, Y. Kobayashi, Y. Yamada, M. K. Kubo, M. Mihara, T. Nagatomo, W. Sato, J. Miyazaki, S. Tanigawa, D. Natori, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 雑誌名: Hyp. Int. 巻: 237 号: 1 ページ: 12990-12997
  • DOI: 10.1007/s10751-016-1299-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ガス固体に注入した孤立Fe原子の化学状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷川祥太郎，佐藤祐貴子，小林義男，山田康洋，久保謙哉，三原基嗣，長友 傑，宮崎 淳，佐藤 渉，北川敦志，佐藤眞二
  • 雑誌名: 京都大学原子炉実験所専門研究会専門研究会報告「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究」KURRI-KR 巻: 202 ページ: 24-27
• [雑誌論文] Local Structure of 57Mn/57Fe implanted into Lithium Hydride (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Miyazaki, T. Nagatomo, Y. Kobayashi, M. K. Kubo, Y. Yamada, M. Mihara, W. Sato, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 雑誌名: J. Radioanal. Nucl. Chem. 巻: 303 ページ: 1155-1158
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] アルゴンキセノン固体に注入した57Mnのメスバウアースペクトル (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田康洋、小林義男、久保謙哉、三原基嗣、長友傑、 宮崎淳、佐藤渉、佐藤眞二、北川敦志
  • 雑誌名: 京都大学原子炉実験所専門研究会報告書「不安定原子核の理工学と物性応用研究Ⅲ」 巻: KURRI-KR-195 ページ: 14-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] β－γ同時計数法を用いた時間分解インビーム・メスバウアー分光法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林義男、三原基嗣、山田康洋、久保謙哉、宮﨑淳、佐藤渉、長友傑、谷川祥太郎、佐藤祐貴子、名取大樹、鈴木聖人、佐藤眞二、北川敦志
  • 雑誌名: 京都大学原子炉実験所専門研究会報告書「不安定原子核の理工学と物性応用研究Ⅲ」 巻: KURRI-KR-195 ページ: 27-30
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-resolved Mossbauer spectra obtained after 57Mn implantation in Si (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kobayashi, M. Mihara, T. Nagatomo, Y. Yamada, M. K. Kubo, J. Miyazaki, W. Sato, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 雑誌名: Hyperfine Interactions 巻: 226 号: 1-3 ページ: 679-685
  • DOI: 10.1007/s10751-013-0949-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-beam Mossbauer study of 57Mn implanted into a low-temperature Xe (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, Y. Kobayashi, M. K. Kubo, M. Mihara, T. Nagatomo, W. Sato, J. Miyazaki, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 雑誌名: Hyperfine Interactions 巻: 226 号: 1-3 ページ: 35-40
  • DOI: 10.1007/s10751-013-0913-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-beam Mössbauer spectroscopy of 57Fe/57Mn in MgO and NaF at HIMAC (2014)
  • 著者名/発表者名: M. K. Kubo, Y. Kobayashi, Y. Yamada, M. Mihara, T. Nagatomo, W. Sato, J. Miyazaki, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 85 号: 2
  • DOI: 10.1063/1.4833916
  • URL: http://scitation.aip.org/content/aip/journal/rsi/85/2/10.1063/1.4833916
  • 査読あり
• [雑誌論文] 量子ビームを用いたインビーム・メスバウアースペクトロスコピー (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林義男
  • 雑誌名: RADIOISOTOPES 巻: 63 ページ: 103-114
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-beam Mossbauer spectra of 57Mn implanted into low-temperature solid Ar (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, Y. Kobayashi, M. K. Kubo, M. Mihara, T. Nagatomo, W. Sato, J. Miyazaki, S. Sato, A. Kitagawa
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 567 ページ: 14-17
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2013.03.033
  • 査読あり
• [学会発表] In-beam Mossbauer Spectra of 57Mn Implanted in Mixed Matrices of CH4 and Ar (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Tanigawa, Y. Kobayashi, Y. Yamada, M. K. Kubo, M. Mihara, T. Nagatomo, W. Sato, J. Miyazaki, Y. Sato, D. Natori, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (PACIFICHEM 2015)
  • 発表場所: Honolulu (USA)
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Time-resolved In-beam Mossbauer Spectra Obtained After 57Mn Implantation in LiH (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato, Y. Kobayashi, Y. Yamada, M. K. Kubo, M. Mihara, T. Nagatomo, W. Sato, J. Miyazaki, S. Tanigawa, D. Natori, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (PACIFICHEM 2015)
  • 発表場所: Honolulu (USA)
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] ガス固体に注入した孤立Fe原子の化学状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷川祥太郎，佐藤祐貴子，小林義男，山田康洋，久保謙哉，三原基嗣，長友 傑，宮崎 淳，佐藤 渉，北川敦志，佐藤眞二
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所
  • 年月日: 2015-11-04
• [学会発表] Study on chemical reactions of isolated Mossbauer probes in solid gas matrices using in-beam Mössbauer spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Tanigawa, Y. Kobayashi, Y. Yamada, M. Mihara, M. K. Kubo, J. Miyazaki, W. Sato, T. Nagatomo, D. Natori, Y. Sato, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 学会等名: International Conference of the Applications of Mössbauer Effect (ICAME2015)
  • 発表場所: Hamburg (Germany)
  • 年月日: 2015-09-13
  • 国際学会
• [学会発表] Mossbauer spectra obtained using β-γ coincidence method after 57Mn implantation into LiH and LiD (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato, Y. Kobayashi, Y. Yamada, M. K. Kubo, M. Mihara, T. Nagatomo, W. Sato, J. Miyazaki, S. Tanigawa, D. Natori, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 学会等名: International Conference of the Applications of Mössbauer Effect (ICAME2015)
  • 発表場所: Hamburg (Germany)
  • 年月日: 2015-09-13
  • 国際学会
• [学会発表] ガス固体に注入した孤立Fe原子の化学状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷川祥太郎，佐藤祐貴子，小林義男，山田康洋，久保謙哉，三原基嗣，長友傑，宮崎淳，佐藤渉，佐藤眞二，北川敦志
  • 学会等名: 京都大学原子炉専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究」
  • 発表場所: 熊取，大阪
  • 年月日: 2014-12-17 – 2014-12-18
• [学会発表] Formation of nano-scale species by unstable particle beam ion implantation and their characterization by Mössbauer spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: M. K. Kubo, Y. Kobayashi, Y. Yamada, T. Nagatomo, M. Mihara, J. Miyazaki, W. Sato, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 学会等名: The 6th IEEE Int. Nanoelectronic Conference
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-07-31
  • 招待講演
• [学会発表] 水素化リチウムに注入されたFe原子の時間分割インビーム・メスバウアースペクトル (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤祐貴子，小林義男，山田康洋，久保謙哉、三原基嗣、長友傑、宮﨑淳、佐藤渉、佐藤眞二、北川敦志
  • 学会等名: 第51回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-09
• [学会発表] シリコンにおける時間分解57Fe(←57Mn)インビーム・メスバウアースペクトル (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林義男、三原基嗣、山田康洋、久保謙哉、長友傑、宮崎淳、佐藤渉、佐藤眞二、北川敦志
  • 学会等名: 第50回アイソトープ・放射線 研究発表会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 加速器インビーム・メスバウアー分光の現状と新展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林義男
  • 学会等名: 第50回アイソトープ・放射線 研究発表会 パネル討論シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] In-beam Mossbauer study of 57Mn implanted into low temperature rare gas solids (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, Y. Kobayashi, M. K. Kubo, M. Mihara, T. Nagatomo, W. Sato, J. Miyazaki, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 学会等名: International Conference on the Applications of the Mössbauer Effect (ICAME2013)
  • 発表場所: Opatija, Croatia
• [学会発表] Time-resolved Mossbauer spectra obtained after 57Mn implantation in Si (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kobayashi, M. Mihara, T. Nagatomo, M. K. Kubo, Y. Yamada, W. Sato, J. Miyazaki, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 学会等名: International Conference on the Applications of the Mössbauer Effect (ICAME2013)
  • 発表場所: Opatija, Croatia
• [学会発表] In-beam Mossbauer spectra of 57Mn implanted into low temperature Ar and Xe solids (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, Y. Kobayashi, M. K. Kubo, M. Mihara, T. Nagatomo, W. Sato, J. Miyazaki, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 学会等名: The 15th International Conference on Ion Sources (ICIS'13)
  • 発表場所: Chiba, Japan
• [学会発表] Time-resolved mesurement system of in-beam Mossbauer spectroscopy coupled with 57Mn implantation (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kobayashi, M. Mihara, T. Nagatomo, M. K. Kubo, Y. Yamada, W. Sato, J. Miyazaki, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 学会等名: The 15th International Conference on Ion Sources (ICIS'13)
  • 発表場所: Chiba, Japan
• [学会発表] In-beam Mossbauer spectroscopy of 57Fe/57Mn applied to materials science (2013)
  • 著者名/発表者名: M. K. Kubo, Y. Kobayashi, Y. Yamada, M. Mihara, T. Nagatomo, W. Sato, J. Miyazaki, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 学会等名: The 15th International Conference on Ion Sources (ICIS'13)
  • 発表場所: Chiba, Japan
• [学会発表] Local structure of 57Fe/57Mn implanted into lithium hydride (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Miyazaki, T. Nagatomo, Y. Kobayashi, M. K. Kubo, Y. Yamada, M. Mihara, W. Sato, S. Sato, and A. Kitagawa
  • 学会等名: 5th Asia-Pacific Symposium on Radiochemistry (APSORC'13)
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
• [学会発表] β-γ同時計数法を用いた時間分解インビーム・メスバウアー分光法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林義男、三原基嗣、山田康洋、久保謙哉、長友傑、宮崎淳、佐藤渉、谷川祥太郎、佐藤祐貴子、名取大樹、鈴木聖人、佐藤眞二、北川敦志
  • 学会等名: 京大炉専門研究会「不安定原子核の理工学と物性応用研究 III」
  • 発表場所: 熊取、大阪
• [学会発表] アルゴン・キセノン固体に注入した57Mnのメスバウアースペクトル (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田康洋、小林義男、三原基嗣、久保謙哉、長友傑、宮崎淳、佐藤渉、佐藤眞二、北川敦志
  • 学会等名: 京大炉専門研究会「不安定原子核の理工学と物性応用研究 III」
  • 発表場所: 熊取、大阪
• [図書] Mossbauer Spectroscopy -Applications in Chemistry, Biology, Nanotechnology- (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kobayashi (ed. by V. K. Sharma, G. Klingelhoefer, and T. Nishida)
  • 総ページ数: 672
  • 出版者: John Wiley & Sons