公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
令和3年度は単結晶試料での水素位置決定、および粉末試料でのホログラフィー実験の技術の確立をおこない。R4年度には、R3年の成果を受け、Pdなどの金属結晶に水素を吸収させた試料での水素周りおよびPd周りの原子像を同時に可視化して比較し、水素位置を決定する。粉末ホログラフィーの応用として、たとえば、強磁性体La(FexSi1-x)13へ水素を吸蔵させることで磁気転移点が上昇する現象を、水素環境の変化の視点から解明を試みる。
本研究では、金属中の孤立水素を観測できる数少ない方法である「白色中性子ホログラフィー」により、水素吸蔵物質での水素位置決定法の確立を目的とする。格子を組まない水素が合金中にある場合、通常の散乱実験では観測が困難である。申請者は世界で初めて白色中性子ホログラフィーを実用化し、1%程度の微少量ドーパントまわりの並進対称性を持たない原子構造を世界最高精度で観測することに成功した。そこで次の挑戦として水素への展開を目指した。中性子ホログラフィーを用いれば、格子を組まない水素でも観測が可能となると予想したからである。その第１段階として、単結晶水素化物PdHxを用いて中性子ホログラフィーを行った。さらに野心的な挑戦として粉末資料での中性子ホログラフィーに挑戦した。水素化物のほとんどは粉末試料になるからである。この手法が成功すれば、水素吸蔵物質での孤立水素の構造研究が可能になる上、X 線吸収微細構造法と同様の応用研究に欠かせない測定手法となる。他の手法では得られない孤立水素の情報が世界最高精度で得られることから、物質科学研究に新しい観測視点を導入することができる。本研究は大強度陽子加速器施設J-PARC（茨城県東海村）でおこなった。Sm粉末試料によるホログラフィー実験を行い、シミュレーションと定性的に一致する結果を得ることができ、実現への目処がたった。さらに単結晶Pdでのホログラフィー実験については、Pdからの信号が微弱なため、高強度モード測定を実装した。その結果、Pd単結晶においてPdでのホログラムの測定に成功し、PdHxでのH観測が十分に可能であることを示すことができた。この結果に基づき、令和5年度にさらに開発研究を進める。すでにマシンタイムは確保しており、準備を進めている。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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すべて 国際共同研究 (1件) 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 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)
日本物理学会誌
巻: 77 号: 6 ページ: 379-386
10.11316/butsuri.77.6_379
Appl. Phys. Lett.
巻: 120 号: 13 ページ: 132101-132101
10.1063/5.0080895
日本結晶学会誌
巻: ６４ ページ: 178-181
