113番元素の第一イオン化エネルギー決定に向けた新しい測定手法の開発

• 研究課題/領域番号: 26390119
• 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: 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: 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)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016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); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: アクチノイド / 第一イオン化エネルギー / ローレンシウム / オンライン同位体分離器 / 超重元素 / ニホニウム / イオン化エネルギー / 相対論効果 / 表面電離 / ランタノイド

研究成果の概要

第一イオン化エネルギー(以下IP1)は、原子の性質を表すもっとも基本的な物理量の一つであり、価電子の束縛エネルギーを直接反映する。超重元素領域においては、実験の難しさから、原子番号100番のフェルミウム以降の元素のIP1が実験的に決定された例はなかった。
本研究において、高温の金属表面で起こる表面電離過程を応用した新しいIP1決定法を確立することができた。本手法を103番元素ローレンシウム(Lr)に適用したところ、超重元素領域で初めてIP1を決定し、その電子配置に関する情報を得ることができた。

研究成果

• [国際共同研究] マインツ大学(ドイツ)
• [国際共同研究] CERN(スイス)
• [国際共同研究] フローニンゲン大(オランダ)
• [国際共同研究] マインツ大学/重イオン研究所(GSI)(ドイツ)
• [国際共同研究] ポール・シェラー研究所(PSI)/欧州原子核研究機構(CERN)(スイス)
• [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] 表面電離法によるローレンシウムのイオン化エネルギー測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤哲也
  • 雑誌名: 原子核研究 巻: 61 ページ: 96-106
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 103番元素が周期表を変える?! ローレンシウムの第一イオン化エネルギーの測定から (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤哲也
  • 雑誌名: 化学 巻: 71 ページ: 12-16
  • NAID: 40020742490
• [雑誌論文] 103番元素で見つけた周期表の綻び ローレンシウムのイオン化エネルギー測定に成功 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤哲也、永目諭一郎、塚田和明
  • 雑誌名: 化学と工業 巻: 68 ページ: 824-826
• [雑誌論文] 103番元素が解く、周期表のパズル (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤哲也
  • 雑誌名: 日本原子力学会誌 ATOMOΣ 巻: 57 ページ: 741-744
• [雑誌論文] ローレンシウムがアクチノイド最後の元素であることを証明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤哲也
  • 雑誌名: ISOTOPE NEWS 巻: 740 ページ: 16-19
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] 表面電離法によるローレンシウムのイオン化エネルギー測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤哲也
  • 雑誌名: 放射化学 巻: 32 ページ: 34-41
  • オープンアクセス
• [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
• [雑誌論文] Development of a He/CdI2 gas-jet system coupled to a surface-ionization type ion-source in JAEA-ISOL: towards determination of the first ionization potential of Lr (Z=103) (2014)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato, M. Asai, N.Sato, K.Tsukada, A. Toyoshima et al.
  • 雑誌名: Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 巻: 303 号: 2 ページ: 1253-1257
  • DOI: 10.1007/s10967-014-3467-5
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 103 番元素でみつけた周期表のほころび ～ 元素周期表が書き換わる? ～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤哲也
  • 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（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] First Ionization Potentials of Heavy Actinides (2016)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato, M. Asai, N. Sato, Y. Nagame, 他
  • 学会等名: NRC9; NINTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NUCLEAR AND RADIOCHEMISTRY
  • 発表場所: Helsinki, Finland
  • 年月日: 2016-08-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Measurements of the first ionization potentials of the heaviest actinides (2016)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato
  • 学会等名: TASCA16
  • 発表場所: Darmstadt, Germany
  • 年月日: 2016-08-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 103 番元素でみつけた周期表の綻び - 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に成功- (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤哲也
  • 学会等名: 第60回放射線科学研究会
  • 発表場所: 第60回放射線科学研究会
  • 年月日: 2016-07-15
  • 招待講演
• [学会発表] Ionization Potentials of the Heaviest Actinides (2016)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato
  • 学会等名: Nobel Symposium NS160
  • 発表場所: Kristanstad, Sweden
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] First Ionization Energy Measurements of Heaviest Actinides, Lawrencium and Nobelium (2015)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015(PACIFICHEM2015)
  • 発表場所: アメリカ ホノルル
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] First Ionization Potential Measurements of Heaviest Actinides (2015)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato
  • 学会等名: The 14th Workshop on Recoil Separator for Super Heavy Element Chemistry (TASCA15)
  • 発表場所: ドイツ ダルムシュタット
  • 年月日: 2015-10-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] First Ionization Potential Measurements of Heaviest Actinides, Lawrencium and Nobelium (2015)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato
  • 学会等名: The NUSTAR Week 2015
  • 発表場所: ポーランド ワルシャワ
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] First Ionization Potentials of Heaviest Actinides, Lawrencium and Nobelium (2015)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato
  • 学会等名: The 5th International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements (TAN15)
  • 発表場所: 裏磐梯ロイヤルホテル(福島県・耶麻郡)
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Measurement of the Ionization potential of Lr (Z=103) by online mass separation (2015)
  • 著者名/発表者名: T. K. Sato
  • 学会等名: The International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS-2015)
  • 発表場所: アメリカ グランドラピッズ
  • 年月日: 2015-05-11
  • 国際学会
• [学会発表] 重アクチノイド元素ノーベリウム (No, Z=102) の 第一イオン化エネルギー測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤哲也、浅井雅人、塚田和明、金谷祐亮、豊嶋厚史他
  • 学会等名: 2015 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンバス
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] The First Ionization Potential Measurement of Lawrencium (Lr, Z = 103) (2014)
  • 著者名/発表者名: T.K.Sato, M. Asai, N.Sato, Y.Kaneya, K. Tsukada et al.
  • 学会等名: TASCA International workshop
  • 発表場所: ドイツ・ダルムシュタット
  • 年月日: 2014-10-21
  • 招待講演
• [学会発表] The first successful determination of the first ionization potential of lawrencium (Lr, Z = 103) (2014)
  • 著者名/発表者名: T.K.Sato, M. Asai, N.Sato, Y.Kaneya, K. Tsukada et al.
  • 学会等名: ARIS2014
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [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: https://www.jaea.go.jp/02/press2015/p15040901/
• [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/