2020 年度研究成果報告書

超重原子ビーム法の開発と極限化学へのアプローチ

研究課題

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研究課題/領域番号	16H02130
研究種目	基盤研究(A)
配分区分	補助金
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	永目諭一郎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原子力科学研究所先端基礎研究センター, 研究嘱託 (80354885)
研究分担者	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原子力科学研究所先端基礎研究センター, 研究主席 (30343916) 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原子力科学研究所先端基礎研究センター, 研究副主幹 (40370382) Chiera Nadine 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原子力科学研究所先端基礎研究センター, 博士研究員 (00807498) 豊嶋厚史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 (40414578)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2021-03-31
キーワード	超重元素 / 超重元素ビーム / シングルアトム / 相対論効果 / 表面電離 / イオン化エネルギー / 迅速ガスクロマトグラフ / 吸着エンタルピー
研究成果の概要	表面電離イオン源による高強度イオンビーム取り出し技術の開発を進め、重アクチノイド元素のイオン化エネルギーの測定に成功した。また、円筒型金属製イオン源をクロマトグラフ装置として改良し、ローレンシウム(Lr)原子の金属表面への吸着挙動を調べた。吸着にはLrの基底状態の価電子とは違う電子が主に関与するという興味深い結果を得た。ドブニウム(Db)の揮発性化合物の合成と分離に成功し、化学種を決定した。また、Db化合物形成への相対論効果の影響を示唆した。高温ノズル型と電子再結合型の原子ビーム生成装置を製作し、原子ビームの引き出しに成功した。しかし超重元素への適応にはさらなる改良が必要であることが分かった。
自由記述の分野	核化学・放射化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	量子ビーム技術の高度化を進めることで重アクチノイド元素の第一イオン化エネルギー測定を可能にした。この結果、元素周期表でのアクチノイド系列がローレンシウムで終了することを初めて実験的に検証した。また、重い元素で特徴的な原子核と電子との強い相互作用を、化合物形成という観点から明らかにした。これらの成果は、元素の周期表全体を理解するという化学の基本的課題に貢献したといえる。さらにシングルアトムスケールでの実験が要求される超重元素領域の化学、「極限の化学」という新しい研究領域を開拓している。