| 研究課題/領域番号 |
16K05462
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| 研究機関 | 群馬工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
五十嵐 睦夫 群馬工業高等専門学校, 電子メディア工学科, 教授 (60259819)
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| 研究分担者 |
中野 岳仁 大阪大学, 理学研究科, 助教 (50362611)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ゼオライト / アルカリ金属 / 電気伝導特性 / 原子運動 / 核磁気共鳴 / スピン格子緩和時間 / BPP機構 / フェルミ面状態密度 |
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| 研究実績の概要 |
ゼオライトは、結晶中にあらかじめ配列したナノ空間を有する物質である。触媒や吸着剤として使われることがほとんどである一方、そのナノ空間が規則的に整列していること、そして外部からそのナノ空間への吸着によりアルカリ金属クラスターが生成されることを反映した電子物性研究がおこなわれている系でもある。ゼオライトA（LTA）にカリウムクラスターを生成した場合、磁性元素を全く含まないにも拘わらず強磁性を示すことなど、他の系では得がたい電子物性的特徴を持つ。そして、吸着した原子が示す物性であるがゆえ強固な結晶格子による場合とは様相を異にし、原子の運動により生じる微視的環境変化もその電子物性と密接な関係を持つことが指摘されている。その顕著な例が Low Silica 型と分類されるゼオライトX（FAU）であって、Na原子を吸着した場合には電気伝導性と共存した状態で常磁性磁化が熱的に活性化される。アルカリ金属吸着ゼオライトにおける電気伝導特性はこの系において初めて実質的に確認されたところであるが、我々の研究グループは核磁気共鳴法により、そういった熱活性化した常磁性磁化が吸着原子の運動の活性化と言わば一体となって現れることを示した。そういった研究の延長上で行われている研究が本研究である。
本研究課題による研究着手とほぼ時を同じくし、この系においてはフェルミ面における有限の状態密度が初めて核磁気共鳴法により確認された。その振る舞いは分光や電気伝導度測定によるものとクロスオーバーしており、状態は単純ではなく錯綜して変化することが示唆される。本研究課題では、核磁気共鳴を用いて上記のような原子運動による影響を探りつつあり、どのような吸着濃度であっても原子運動は無視できない存在であることを見出しつつある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究開始時点では、高濃度でのNa原子吸着の場合についてのみ原子運動が顕著であって、低吸着状態では原子運動が静かになってバックグラウンドとして格子フォノンのみが系の微視的揺らぎとして残るものと予想していた。しかし、広範囲にわたる吸着濃度での観測を進めた結果、低濃度吸着に至るまで原子運動の実態を極力に把握する必要性があることが判明した。そのため、初年度である今年度は無吸着条件試料の特性を把握することに終始専念した。興味深い結果が得られたものの、その結果は学術雑誌に投稿中であるのでここには内容記載を控える。言えるのは、明らかに電気伝導性を示さない状態のゼオライトであっても侮って調べる必要はないと判断してはならないという教訓を与えてくれる結果であったということである。そして、さまざまなNa吸着濃度の試料について予備実験を進めた結果、吸着濃度変化に対する特性変化は予想よりかなり大幅かつ多彩であることが判明しつつある。そのため、これまでに準備した既存の試料では吸着濃度の刻みが粗過ぎて足りず、中間濃度の試料が多量に必要となっている。試料の作製および吸着濃度の分析にはかなりの時間を要するため、現在は核磁気共鳴データの蓄積が中断状態にある。試料準備は鋭意進行中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに得られた知見を可能な限り反映させ、吸着濃度の仕込み刻み幅を今までより小刻みにして準備し、在庫試料の吸着濃度種類を増やす努力をする。それとともに、データの有効な解析法について文献調査をおこない、他の系における研究の進展を反映させる努力をしていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予期せぬ理由により装置の不具合が発生し、装置の仕様を変更する必要が生じている。担当業者との交渉を進めているが、一方的努力だけでは解決しない諸般の状況があって進捗に障害が出ている。また、研究着手が内定したあとに期せずして職務に重責が生じる事態になってしまい、進捗が芳しくなくなる要因が増えてしまった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度においては、まず上記の問題点を交渉努力により解消する。その上で、その時点において研究進展に対して最適となる装置の仕様を確定する。当該年度分を翌年度分とあわせて有効活用できる仕様とすることを目指す。その仕様の物品を購入することにより、研究成果の充実を図る。
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