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2016 年度 実施状況報告書

遷移金属水素物の電子状態に着目した水素吸蔵特性の解明(国際共同研究強化)

研究課題

研究課題/領域番号 15KK0168
研究機関広島大学

研究代表者

石松 直樹  広島大学, 理学研究科, 助教 (70343291)

研究期間 (年度) 2016 – 2017
キーワード金属水素化物 / X線吸収分光法 / コバルト / 高圧力
研究実績の概要

H28年度はコバルト水素化物に着手した.コバルトは高圧力の水素雰囲気中において格子中に水素が占有し,その水素量が増加することでhcp-fccのマルテンサイト変態が誘起される遷移金属である.この構造変化をEXAFSと呼ばれるX線分光法で解析する実験課題をフランス・グルノーブルにある欧州放射光施設(ESRF)に申請し受理された.このため,グルノーブルにH28年度9月から約半年間に滞在し,ESRFの高圧X線分光の研究グループと共同研究を行った.昨年11月にESRFのビームラインID24で実施した共同利用実験では,約3GPaからコバルトの水素化が観測され,水素誘起によるシャープなhcp-fccへのマルテンサイト変態とその進行過程をEXAFSで精密に測定することができた.現在,得られた実験データの解析を進めている.さらに,この2月には,ESRFの水素充填装置を用いてコバルト水素化物を作製し,ID24においてコバルト水素物のX線磁気円二色性を測定した.この試料の強磁性秩序に関して結晶格子の収縮に対する安定性を87GPaまでの圧力下測定で調べた.また,本マシンタイムでの実験結果,および,金属水素化物に関するこれまでの研究成果について現地での研究会とユーザーミーティングでそれぞれ発表した.またESRF滞在を通じて,現地の研究者とも個別の議論を多く行った.さらに同グループの実験にも共同研究として参加し,新奇水素化物生成にも有用なナノ多結晶ダイヤモンドアンビルを用いた高圧下でのX線吸収実験の技術を多く習得した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

昨年11月に実施したESRFでの実験でコバルトの水素誘起によるシャープなhcp-fccのマルテンサイト変態をEXAFSで精密に観測することができた.現在,規則的な水素の配列(超格子構造)を仮定したモデル,および.ランダムな水素の配置を仮定した二つのモデルによって実験データの解析を進めており,研究は概ね順調である.

今後の研究の推進方策

今後は,水素が金属の電子状態に与える影響として金属水素化物の磁性に着目する.このため,コバルトを含有したラーベス相化合物の水素化過程と水素誘起の強磁性状態を探索するX線吸収分光法の実験をESRFにビームタイムを申請している.ビームタイムが採択されれば,今年度後半にESRFに高圧X線分光の研究グループと共同研究を推進する.また,コバルト水素化物の研究成果を今夏に開催される高圧の国際会議に発表予定である.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Relationship between element-selective electronic states and hydrogen absorption properties of Pd-M (M =Ru, Rh, Ag, and Au) alloys2017

    • 著者名/発表者名
      Kanako Fujii, Naoki Ishimatsu, Hiroshi Maruyama, Tatsuya Shishidou, Shinjiro Hayakawa, and Naomi Kawamura
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 95 ページ: 024116/1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.95.024116

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Applications of nano-polycrystalline diamond anvils to X-ray absorption spectroscopy under high pressure2016

    • 著者名/発表者名
      N. Ishimatsu, N. Kawamura, M. Mizumaki, H. Maruyama, H. Sumiya & T. Irifune
    • 雑誌名

      High Pressure Research

      巻: 36 ページ: 381-390

    • DOI

      10.1080/08957959.2016.1205048

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Pressure-Hydrogen-Induced Spin Reconfiguration in GdFe2 Observed by 57Fe-Polarized Synchrotron Radiation Mossbauer Spectroscopy with Nuclear Bragg Monochromator2016

    • 著者名/発表者名
      Takaya Mitsui, Yasuhiko Imai, Naohisa Hirao, Takahiro Matsuoka, Yumiko Nakamura, Kouji Sakaki, Hirotoshi Enoki, Naoki Ishimatsu, Ryo Masuda, and Makoto Seto
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 85, 123707 (2016)

      巻: 85 ページ: 123707/1-5

    • DOI

      10.7566/JPSJ.85.123707

    • 査読あり
  • [学会発表] Hydrogenation process and local structure of CoHx under high pressure studied by EXAFS2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Ishimtasu, Taishi Toryu, Kei Yokoyama, Hiroshi Maruyama, Satoshi Nakano, Vera Cuartero Yague, and Sakura Pascarelli
    • 学会等名
      27th ESRF user meeting 2017
    • 発表場所
      ESRF, Grenoble, France
    • 年月日
      2017-02-06 – 2017-02-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetism of metal hydrides under high pressure: X-ray spectroscopic studies2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Ishimatsu
    • 学会等名
      ESRF Magnetism Meeting
    • 発表場所
      the Science Building ESRF, Grenoble, France
    • 年月日
      2016-11-24
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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