重・超アクチノイド元素の化学結合に寄与する7p_1/2電子軌道の影響の探索

• 研究課題/領域番号: 26288028
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機化学
• 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: 浅井 雅人 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 先端基礎研究センター, 研究主幹 (20343931)
• 連携研究者: 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 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (40370382) ; 塚田 和明 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 先端基礎研究センター, 研究主席 (30343916)
• 研究協力者: 金谷 佑亮
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2015年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2014年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: ローレンシウム / イオン化エネルギー / 吸着エンタルピー / 表面電離イオン化 / 真空クロマトグラフィー / ノーベリウム / 超重元素 / 相対論効果 / 表面電離イオン化法 / 基礎無機化学 / 超重元素化学 / 原子・分子物理 / 原子分子 / メンデレビウム / フェルミウム

研究成果の概要

103番元素Lrの第一イオン化エネルギーの測定に初めて成功し、Lrの最外殻電子が極めて緩く束縛されていることを明らかにした。またLrの揮発性を表す吸着エンタルピーの測定にも成功し、Lrが周期表第3族元素に特徴的な低い揮発性を示すことを明らかにした。これらの結果より、Lrの化学結合に寄与する7p_1/2電子軌道の影響を考察した。また、100～102番元素Fm, Md, Noの第一イオン化エネルギー測定にも成功し、アクチノイド系列が確かにLrで終わることを電子軌道の観点から初めて証明した。

研究成果

• [国際共同研究] GSI/University of Mainz/Helmhortz-Institute Mainz(ドイツ)
• [国際共同研究] Paul Scherrer Institute/University of Bern/CERN(スイス)
• [国際共同研究] University of Groningen(オランダ)
• [国際共同研究] GSI/University of Mainz/Helmhortz-Institute Mainz(ドイツ)
• [国際共同研究] Paul Scherrer Institute/University of Bern/CERN(スイス)
• [国際共同研究] University of Groningen(オランダ)
• [国際共同研究] Paul Scherrer Institute/University of Bern/CERN(スイス)
• [国際共同研究] GSI/University of Mainz/Helmhortz-Institut Mainz(ドイツ)
• [雑誌論文] First ionization potential of the heaviest actinide lawrencium, element 103 (2016)
  • 著者名/発表者名: T.K. Sato, M. Asai, A. Borschevsky, T. Stora, N. Sato, Y. Kaneya, K. Tsukada, Ch.E. Duellmann, K. Eberhardt, E. Eliav, S. Ichikawa, U. Kaldor, J.V. Kratz, S. Miyashita, Y. Nagame, K. Ooe, A. Osa, D. Renisch, J. Runke, M. Schaedel, P. Thoerle-Pospiech, A. Toyoshima, N. Trautmann
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 131 ページ: 05001-05001
  • DOI: 10.1051/epjconf/201613105001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Vacuum Chromatography of Tl on SiO2 at the Single-Atom Level (2016)
  • 著者名/発表者名: P. Steinegger, M. Asai, R. Dressler, R. Eichler, Y. Kaneya, A. Mitsukai, Y. Nagame, D. Piguet, T.K. Sato, M. Schaedel, S. Takeda, A. Toyoshima, K. Tsukada, A. Tuerler, A. Vascon
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 120 号: 13 ページ: 7122-7132
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b12033
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Measurement of the First Ionization Potential of Lawrencium, Element 103 (2015)
  • 著者名/発表者名: T.K. Sato, M. Asai, A. Borschevsky, T. Stora, N. Sato, Y. Kaneya, K. Tsukada, Ch.E. Duellmann, K. Eberhardt, E. Eliav, S. Ichikawa, U. Kaldor, J.V. Kratz, S. Miyashita, Y. Nagame, K. Ooe, A. Osa, D. Renisch, J. Runke, M. Schaedel, P. Thoerle-Pospiech, A. Toyoshima, N. Trautmann
  • 雑誌名: Nature 巻: Vol. 520 号: 7546 ページ: 209-211
  • DOI: 10.1038/nature14342
  • 査読あり
• [学会発表] Adsorption of Lawrencium (Lr) on a Metallic Tantalum (Ta) 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, 他24名
  • 学会等名: APSORC17: 6th Asian-Pacific Symposium on Radiochemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Adsorption Behavior of Lawrencium on Tantalum (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, 他24名
  • 学会等名: SHE 2017: 3rd Symposium on Super Heavy Elements
  • 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, M. Asai, Y. Kaneya, K. Tsukada, A. Toyoshima, A. Mitsukai, S. Takeda, A. Vascon, M. Sakama, 他19名
  • 学会等名: CHE 9: 9th Workshop on the Chemistry of the Superheavy Elements
  • 国際学会
• [学会発表] Adsorption of Lawrencium on a Metallic Tantalum Surface at High Temperature (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Kaneya, M. Asai, T.K. Sato, T. Tomitsuka, K. Tsukada, A. Toyoshima, A. Mitsukai, H. Makii, K. Hirose, A. Osa, K. Nishio, Y. Nagame, 他24名
  • 学会等名: CHE 9: 9th Workshop on the Chemistry of the Superheavy Elements
  • 国際学会
• [学会発表] JAEA ISOL Facility - Planned Experiments - (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Asai
  • 学会等名: Workshop for Einsteinium Campaign
  • 国際学会
• [学会発表] Fission and nuclear-structure studies using the 254Es target (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Asai
  • 学会等名: The 2017 Symposium on Nuclear Data
  • 招待講演
• [学会発表] 103番元素ローレンシウム(Lr)のタンタル金属表面における吸着挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金谷佑亮, 佐藤哲也, 浅井雅人, 塚田和明, 豊嶋厚史, 水飼秋菜, 長明彦, 牧井宏之, 西尾勝久, 廣瀬健太郎, 永目諭一郎, 冨塚知博, 白井香里, 佐藤大輔, 大江一弘, 後藤真一, 宮下直, 新宮一駿, 名桑良, 柴田理尋, 鎌田裕生, 笠松良崇, 重河優大, 阪間稔, 他12名
  • 学会等名: 2016日本放射化学会年会・第60回放射化学討論会
  • 発表場所: 新潟大学五十嵐キャンパス（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-10
• [学会発表] 重アクチノイド元素の第一イオン化エネルギー (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤哲也, 浅井雅人, 金谷佑亮, 塚田和明, 豊嶋厚史, 水飼秋菜, 武田晋作, 阪間稔, 佐藤大輔, 大江一弘, 重河優大, 牧井宏之, 長明彦, 市川進一, 永目諭一郎, A. Borschevsky, M. Schaedel, Ch.E. Duellmann, J.V. Kratz, T. Stora
  • 学会等名: 2016日本放射化学会年会・第60回放射化学討論会
  • 発表場所: 新潟大学五十嵐キャンパス（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-10
• [学会発表] Adsorption behavior of Lr on a Ta surface at high temperature (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kaneya, M. Asai, Ch.E. Duellmann, K. Eberhardt, R. Eichler, S. Goto, J. Grund, K. Hirose, H. Kamada, Y. Kasamatsu, J.V. Kratz, H. Makii, A. Mitsukai, S. Miyashita, Y. Nagame, R. Naguwa, K. Nishio, K. Ooe, A. Osa, V. Pershina, J. Runke, M. Sakama, D. Sato, T.K. Sato, 他12名
  • 学会等名: 9th International Conference on Nuclear and Radiochemistry (NRC9)
  • 発表場所: ヘルシンキ（フィンランド）
  • 年月日: 2016-08-29
  • 国際学会
• [学会発表] 表面電離イオン化効率に寄与する原子とイオンの励起準位の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅井 雅人, 佐藤 哲也, 金谷 佑亮
  • 学会等名: 2014日本放射化学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [備考] 重元素核科学研究グループホームページ
  • URL: https://asrc.jaea.go.jp/soshiki/gr/HENS-gr/index.html
• [備考] 重元素核科学研究グループホームページ
  • URL: http://asrc.jaea.go.jp/soshiki/gr/HENS-gr/index.html
• [備考] 103番元素が解く、周期表のパズル －ローレンシウム（Lr）のイオン化エネルギー測定に成功－
  • URL: http://www.jaea.go.jp/02/press2015/p15040901/
• [備考] 103番元素ローレンシウムの第一イオン化エネルギー測定
  • URL: http://asrc.jaea.go.jp/soshiki/gr/schaedel-gr/Lr-IP/Lr-IP-e.htm