水晶振動子を用いた金属ナノ粒子における水素吸蔵量の低温・高水素圧下超精密測定

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04683
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 稲垣 祐次 九州大学, 工学研究院, 助教 (10335458)
• 研究分担者: 河江 達也 九州大学, 工学研究院, 准教授 (30253503)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 水素吸蔵 / 水晶振動子 / 超伝導

研究実績の概要

本研究の課題は主に金属の水素吸蔵特性評価を広範な外部パラメータの環境で可能にすることである。更に、水素吸蔵によってもたらされる金属の物性変化を実験的に探究することが目的である。これらを実現する為、水晶振動子を用いた評価法に着目した。これにより微量の試料に対しても好感度かつ定量的に水素吸蔵量を決定でき、加えてそのコンパクトさから様々な測定環境下において他の物性測定手段と同時測定が期待できる。
最終年度では特にパラジウムにおける水素誘起物性に関する実験的研究が進み、現在、成果公表を急いている。具体的には室温から120Kまでの広範な温度環境のもとで水素吸蔵特性評価を実施し、同時測定した磁化測定から物性を評価した。これにより水素吸蔵過程における熱力学的諸量の評価、吸蔵の律速段階に関する議論と活性化エネルギーの見積り、更には磁性の変化と電子状態に関する議論の展開が可能となった。電子状態は極低温で示す超伝導状態と密接に関連しており、高水素濃度吸蔵試料の極低温0.5Kまでの磁性評価をin situで行うことで、パラジウム水素系が示す超伝導特性の水素濃度依存性に関する詳細を明らかにすることに成功した。
また、前年度に整備した水晶振動子測定環境、専用ガスハンドリングシステム、データロガーシステムを駆使して、様々な試料マウント法の検討を経て定量的な評価が可能なレベルまで到達し、現在、成果公表に向けてデータの蓄積を行っている。

研究成果

• [雑誌論文] Corundum insulating phases in highly Ti-doped V2O3 nanocrystals (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishiwata, T. Maruyama, S. Otsuru, T. Tsukahara, H. Ishii, Y.-F. Liao, K.-D. Tsuei, M. Imamura, K. Takahashi, Y. Inagaki, T. Kawae, T. Kida, S. Suehiro, M. Nantoh, and K. Ishibashi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 ページ: 035415-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.101.035415
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Superconductivity in Palladium Hydride Systems (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Kawae, Y. Inagaki, S. Wen, S. Hirota, D. Ito, and T. Kimura
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 89 ページ: 051004-10
  • DOI: 10.7566/JPSJ.89.051004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Point-Contact Spectroscopy Study of Kondo Insulator SmB6 (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Harada, M. Shiga, K. Okimura, Y. Inagaki, F. Iga, and T. Kawae
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 30 ページ: 011022-5
  • DOI: 10.7566/JPSCP.30.011022
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ Investigation of Electronic Properties in Yttrium-hydride Prepared at Low Temperature (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Miyakawa, H. Takata, T. Yamaguchi, Y. Inagaki, and T. Kawae
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 30 ページ: 011077-6
  • DOI: 10.7566/JPSCP.30.011077
  • 査読あり
• [雑誌論文] Point-Contact Spectroscopy Study of YbPd/W Interface (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Shiga, T. Harada, T. Takahashi, A. Mitsuda, H. Wada, Y. Inagaki, and Tatsuya Kawae
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 30 ページ: 011139-6
  • DOI: 10.7566/JPSCP.30.011139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic Magnetic Field Dependence of Specific Heat in Cubic Symmetric Quadrupolar Kondo Compound Pr0.05La0.95Pb3 (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Kawae, M. Koga, Y. Sato, Y. Inagaki, T. Fujiwara, H. S. Suzuki, and Tetsuo Kitai
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 89 ページ: 063704-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.89.063704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fermionic order by disorder in a van der Waals antiferromagnet (2020)
  • 著者名/発表者名: R. Okuma, D. Ueta, S. Kuniyoshi, Y. Fujisawa, B. Smith, C. H. Hsu, Y. Inagaki, W. Si, T. Kawae, H. Lin, F. C. Chuang, T. Masuda, R. Kobayashi and Y. Okada
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 10 ページ: 15311-8
  • DOI: 10.1038/s41598-020-72300-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Study of a new layered ternary chalcogenide CuAnTe2 and its potassium intercalation effect (2020)
  • 著者名/発表者名: M. K. Islam, M. A. Sarker, Y. Inagaki and M. S. Islam
  • 雑誌名: Material Research Express 巻: 7 ページ: 105904-10
  • DOI: 10.1088/2053-1591/abbd06
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comparative study of the conductivity of synthesized bivalent vanadates CaV2O6 and MnV2O6 (2020)
  • 著者名/発表者名: M. S. Saiful, H. Kabir, Y. Inagaki and A. R. Sarker
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 829 ページ: 154499-5
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.154499
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] パラジウムナノ粒子の磁性と水素吸蔵 (2020)
  • 著者名/発表者名: 稲垣祐次、廣田壮平、井之川週就祐、河江達也
  • 学会等名: 第１２６回 日本物理学会 九州支部例会
• [学会発表] S=1/2 正三角クラスターKBa3Ca4Cu3V7O28 のNMR (2020)
  • 著者名/発表者名: 稲垣祐次、Qing-Ping Ding、Panchanan Khuntia、 河江達也、古川裕次
  • 学会等名: 第75回 日本物理学会 年次大会