新核四重極共鳴法による結晶内電場勾配の測定と不純物の電子構造

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07454239
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松多 健策 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (50181722)
• 研究分担者: 福田 光順 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (50218939) ; 赤井 久純 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70124873) ; 南園 忠則 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20028210)
• キーワード: 結晶内電場勾配 / 超微細相互作用 / 電気四重極相互作用 / ベータNMR法 / 核四重極共鳴法 / 短寿命ベータ放射性核 / 不純物電子構造 / KKR法

研究概要

結晶内不純物原子の電子構造を系統的に研究するため、新核四重極共鳴法による結晶内電場勾配を系統的に解明した。これにより、第一原理に基づく電子バンド構造の理論計算が高い信頼性を有することが実証された。
1)TiO_2中の金属イオンの置換位置にある不純物核^<45>Sc,^<93>Nbの電場勾配を合成結晶を用いてFT-NMR法で決定した。これと既存の^<111>Cd,^<181>Taのデータを説明し電子構造を解明するために、これらの不純物核の電場勾配を第一原理に基づくKKR法により理論的に計算した。この結果、この理論計算の高い信頼性を実証した。
2)TiO_2中に短寿命ベータ放射性核^<12>を打ち込み、TiO_2中で^<12>Nが占める2種の格子位置を見いだし、各々の位置における結晶内電場勾配を決定した。
3)濃縮アイソトープ^<17>Oを用いてTiO_2を合成し^<17>Oに対するFT-NMR法から酸素イオンの置換位置の電場勾配を決定した。
TiO_2中に短寿命ベータ放射性核^<19>Oを打ち込み、TiO_2中で^<19>Oが^<12>Nの場合と同様2種の格子位置を占める事を見いだした。また各々の位置における結晶内電場勾配を決定した。
三方晶系結晶Al_2O_3,CaCO_3の金属イオン置換位置の電場勾配を第一原理に基づくKKR法により理論的に計算した。理論計算の予言能力を確認するため、これらの結晶に^<27>Si,^<39>Caを打ち込み、ベータ線非対称放出を指標とする新核四重極共鳴法により四重極結合定数を測定し電場勾配を導出した。この場合も理論計算は高い信頼性を示した。

研究成果

• [文献書誌] 南園忠則 他: "Quadrupole Moment of the Proton Rich β-Emitting Nucleus ^<12>N" Physics Letters. (発表予定).
• [文献書誌] 南園忠則 他: "Interdisciplinary Regions of Nuclear Physics Studied by Use of Spin-Plarized Short-Lived Nuclei" Nulcear Instrument and Methods in Physics Research. A402. 218-223 (1998)
• [文献書誌] 松多健策 他: "Magnetic Moments of Proton Drip-Line Nuclei ^<13>O and ^9C" Hyperfine Interactions. 97/98. 519-526 (1996)
• [文献書誌] 松多健策 他: "Hyperfine Interaction of ^<13>O and ^<23>Mg implanted in Pt" Hyperfine Interactions. 97/98. 501-508 (1996)
• [文献書誌] 松多健策 他: "Recent Magnetic-Moment Measurements with Polarized Radioactive Beams" Proc.Int.Conf.on Exotic Nuclei and Atomic Masses(ENAM‘95),Arles,June 19-23. 43-52 (1996)
• [文献書誌] 大西崇 他: "Separation of Projectile Fragments through Range Analysis and Nuclear Moments of ^<21>F" Proc.Int.Symp.on Non-Nucleonic Degrees of Freedom Detected in Nuclei. 393-396 (1997)
• [文献書誌] 泉川卓司 他: "Lattice Locations of ^<12>B Implanted in Si" Proc.of 10 th Int.Conf.on Hyperfine Interactions,Leuven,Belgium,Aug.28-Sep.1,1995. 187-190 (1996)
• [文献書誌] 三宅徹 他: "Hyperfine Interactions of ^8Li and ^<12>N in ZnSe" Proc.of 10 th Int.Conf.on Hyperfine Interactions,Leuven,Belgium,Aug.28-Sep.1,1995. 230-233 (1996)
• [文献書誌] 山口貴之 他: "Modified βーNMR Detection of ^<12>B Implanted in Mg" Proc.of 10 th Int.Conf.on Hyperfine Interactions,Leuven,Belgium,Aug.28-Sep.1,1995. 336-339 (1996)
• [文献書誌] 山口貴之 他: "Sign Determination of eqQ for ^8Li in Zn" Proc.of 10 th Int.Conf.on Hyperfine Interactions,Leuven,Belgium,Aug.28-Sep.1,1995. 340-343 (1996)
• [文献書誌] 谷垣実 他: "Quadrupole Moment of Proton Dripline Nucleus ^<13>O(I^π=3/2,T_<1/2>=8.6ms)" Proc.of 10 th Int.Conf.on Hyperfine Interactions,Leuven,Belgium,Aug.28-Sep.1,1995. 549-552 (1996)
• [文献書誌] 丸山由起子 他: "Hyperfine Interactions of β-Emitter ^<12>N in TiO_2" 短寿命核ビームの科学‘96KEK Proceedings 97-10. 31-35 (1997)
• [文献書誌] 佐藤和則 他: "Ab Initio Calculations of the Internal Fields in Metallic and Non-Metallic Crystals" 短寿命核ビームの科学‘96KEK Proceedings 97-10. 36-40 (1997)
• [文献書誌] 大西崇 他: "Electric Quadrupole Moments of β-Emitter ^<21>F and ^<23>Mg" 短寿命核ビームの科学‘96KEK Proceedings 97-10. 318-321 (1997)
• [文献書誌] 谷垣実 他: "Quadrupole Moment of ^<13>O" 短寿命核ビームの科学‘96KEK Proceedings 97-10. 322-325 (1997)
• [文献書誌] 佐藤和則 他: "FT-NMR of ^<93>Nb in TiO_2 Single Crystal" 放射線及び原子核をプローブとした物性研究専門研究会報告. 61-65 (1997)
• [文献書誌] 南園啓 他: "Precise Magnetic Moment of ^<20>F(I^π=2^+,T_<1/2>=11s)and Its Hyperfine Interactions in MgF_2 Single Crystal" 短寿命核ビームの科学‘95 JHP-Supplement-20. 146-150 (1996)
• [文献書誌] 松多健策 他: "Hyperfine Interactions of Proton Drip-Line Nuclei ^9C and ^<13>O Implanted in Pt" 短寿命核ビームの科学‘95 JHP-Supplement-20. 332-335 (1996)
• [文献書誌] 佐藤和則 他: "Hyperfine Interactions of ^<45>Sc in TiO_2 Single Crystal" 短寿命核ビームの科学‘95 JHP-Supplement-20. 336-339 (1996)
• [文献書誌] 丸山由起子 他: "Hyperfine Interactions of ^7Li and β-Emitter ^8Li in LiIO_3 and LiNbO_3 Crystals" 短寿命核ビームの科学‘95 JHP-Supplement-20. 340-343 (1996)
• [文献書誌] 河忠久 他: "Sign of the Quadrupole Moment of ^8B" 大阪大学理学部原子核実験施設アニュアルレポート1996. 42-44 (1997)
• [文献書誌] 大西崇 他: "Electromagnetic Moments of β-Eitter ^<21>F" 大阪大学理学部原子核実験施設アニュアルレポート1996. 45-47 (1997)
• [文献書誌] 佐藤和則 他: "KKR Calculation of the EFG of Metal Impurities in TiO_2" 大阪大学理学部原子核実験施設アニュアルレポート1996. 53-55 (1997)
• [文献書誌] 谷垣実 他: "Electric Field Gradient at O site in TiO_2 and the Quadrupole Moment of ^<13>O" 大阪大学理学部原子核実験施設アニュアルレポート1996. 59-61 (1997)
• [文献書誌] 佐藤和則 他: "Electric Field Gradients in TiO_2 and the Measurement of the Quadrupole Moment of ^<41>Sc" 大阪大学理学部原子核実験施設アニュアルレポート1995. 59-61 (1996)
• [文献書誌] 松本康寛 他: "Nulcear Moments of Short-Lived Beta-Emitter ^<19>O(I^π=5/2^+,T_<1/2>=27s)" 大阪大学理学部原子核実験施設アニュアルレポート1995. 69-70 (1996)
• [文献書誌] 大井伸哉 他: "Hyperfine Interactions of ^8B in Pt and Mg,and Electromagnetic Moments of ^8B" 大阪大学理学部原子核実験施設アニュアルレポート1995. 71-73 (1996)
• [文献書誌] 松多健策 他: "Quadrupole Moment of ^<23>Mg" RIKEN Accel.Prog.Rep.1996. 30. 62- (1997)