物性プローブとしての偏極不安定核ビーム開発

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23600007
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 三原 基嗣 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60294154)
• 研究分担者: 松多 健策 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50181722) ; 福田 光順 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50218939)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2015-03-31
• キーワード: 核物性 / 超微細相互作用 / 不安定核 / 核磁気共鳴

研究実績の概要

半導体中のドーパント不純物などのように、物質中にごく僅かしか存在しない不純物の存在が母体の物性を決定付ける役割を果たすことがある。このような希薄不純物原子の個々の振る舞いを調べることにより、不純物を含む固体の基礎物性解明や、新規材料開発につながることが期待される。本研究では、希薄不純物の微視的性質の研究に有効な、不安定核を用いた超高感度な核磁気共鳴法（ベータNMR 法）による物性研究を発展させるために、ベータNMRプローブ核として用いるスピン偏極不安定核ビームの元素種、偏極量、ビーム強度の劇的な増強を目指した開発研究を行った。平成23-25年度にかけて、窒素同位体 12N(半減期 11 ms)、リチウム同位体 8Li(半減期 0.85 s)、9Li(半減期 0.18 s) 及びリン同位体 28P(半減期 0.27 s)、29P(半減期 4.2 s) の高偏極ビームが得られる核反応条件を新たに発見し、開発により得られた 12N ビームを用いて、液体試料中でのベータNMR観測に世界で初めて成功した。また、58Cu(半減期 3.2 s) プローブ核を用いて、シリコン中銅不純物の振る舞いに関して新たな知見が得られた。平成26年度は、これまでに開発したプローブ核を用いた物性研究に着手した。25年度に引き続き、H2O試料中 12N のベータNMRを行い、スピン偏極緩和時間と化学シフトの測定に成功した。また、8Li を用いたリチウムイオン伝導体材料中におけるリチウムイオンの動的性質に関する研究、29P を用いたシリコン中リン不純物の超微細構造に関する研究を開始し、新たな知見が得られつつある。

研究成果

• [雑誌論文] Production of spin polarized 58Cu and its magnetic moment (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Mihara, Y. Ishibashi, Y. Abe, Y. Kamisho, Y. Morita, J. Ohno, M. Tanaka, S. Shinozaki, R. Kanbe, M. Fukuda, K. Matsuta, A. Ozawa, D. Nagae, S. Inaba, S. Okada, Y. Saito, H. Ueno, K. Yamada, T. Izumikawa, T. Ohtsubo, S. Momota, D. Nishimura, T. Suzuki, 他10名
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 6 ページ: 未定
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] β-NMR study of boron in diamond (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Izumikawa, M. Mihara, K. Matsuta, M. Fukuda, T. Ohtsubo, S. Ohya, T. Minamisono
  • 雑誌名: Hyperfine Interactions 巻: 231 ページ: 11-14
  • DOI: http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10751-014-1090-z
  • 査読あり
• [学会発表] 短寿命放射性核 12N を用いた H2O 中における β-NMR 測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Shimaya, M. Mihara, M. Fukuda, T. Minamisono, J. Ohno, M. Tanaka, S. Yamaoka, Y. Tanaka, D. Han, 他16名
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-25
• [学会発表] 水に打ち込まれた短寿命核 12N の NMR (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Minamisono, M. Mihara, J. Shimaya, K. Matsuta, M. Fukuda, M. Yaguchi, 他33名
  • 学会等名: 平成25年度KUR専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究」
  • 発表場所: 京大原子炉実験所（大阪府熊取町）
  • 年月日: 2014-12-17 – 2014-12-18
• [学会発表] シリコン中 12B のスピン-スピン緩和時間測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Mihara, Y. Kamisho, J. Ohno, Y. Morita, M. Tanaka, S. Shinozaki, R. Kanbe, T. Minamisono, M. Fukuda, K. Matsuta
  • 学会等名: 平成25年度KUR専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究」
  • 発表場所: 京大原子炉実験所（大阪府熊取町）
  • 年月日: 2014-12-17 – 2014-12-18
• [学会発表] 8Li の β-NMR による Li イオン伝導物質中 Li の動的性質の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yamaoka, M. Mihara, K. Matsuta, M. Fukuda, T. Minamisono, M. Yaguchi, J. Ohno, Y. Kamisho, R. Kanbe, S. Shinozaki, M. Tanaka
  • 学会等名: 平成25年度KUR専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究」
  • 発表場所: 京大原子炉実験所（大阪府熊取町）
  • 年月日: 2014-12-17 – 2014-12-18
• [学会発表] Production of spin polarized Li isotope beam through heavy ion reactions (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Ohno, M. Mihara, Y. Kamisho, M. Fukuda, K. Matsuta, T. Minamisono, Y. Morita, 他25名
  • 学会等名: Fourth Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and The Physical Society of Japan (HAWAII 2014)
  • 発表場所: ハワイ島ワイコロア（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-11
• [学会発表] Spin-spin relaxation of short-lived β-emitter 12B in Si (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Mihara, Y. Kamisho, J. Ohno, M. Tanaka, S. Shinozaki, S. Yamaoka, Y. Morita, R. Kambe, K. Watanabe, T. Minamisono, M. Fukuda, and K. Matsuta
  • 学会等名: The 5th Joint International Conference on Hyperfine Interactions and Symposium on Nuclear Quadrupole Interactions (HFI/NQI 2014)
  • 発表場所: キャンベラ（オーストラリア）
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-26
• [学会発表] Dynamical property of Li in Li-ion conductions studied by 8Li β-NMR (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yamaoka, M. Mihara, K. Matsuta, M. Fukuda, T. Minamisono, M. Yaguchi, J. Ohno, Y. Kamisho, R. Kanbe, S. Shinozaki, M. Tanaka, K. Mukai, J. Sugiyama
  • 学会等名: The 5th Joint International Conference on Hyperfine Interactions and Symposium on Nuclear Quadrupole Interactions (HFI/NQI 2014)
  • 発表場所: キャンベラ（オーストラリア）
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-26
• [学会発表] Nuclear magnetic resonance of short-lived β-emitter 12N in H2O (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Mihara, S. Iwakiri, M. Fukuda, T. Minamisono, J. Ohno, M. Tanaka, R. Kanbe, S. Yamaoka, K. Watanabe, R. Yanagihara, Y. Ishibashi, K. Matsuta, 他10名
  • 学会等名: The 5th Joint International Conference on Hyperfine Interactions and Symposium on Nuclear Quadrupole Interactions (HFI/NQI 2014)
  • 発表場所: キャンベラ（オーストラリア）
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-26
• [学会発表] Production of Polarized Li Isotope Beam through Heavy Ion reactions (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Ohno, M. Mihara, Y. Kamisho, M. Fukuda, K. Matsuta, T. Minamisono, Y. Morita, 他25名
  • 学会等名: The 5th Joint International Conference on Hyperfine Interactions and Symposium on Nuclear Quadrupole Interactions (HFI/NQI 2014)
  • 発表場所: キャンベラ（オーストラリア）
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-26
• [学会発表] 短寿命核 12B のスピン-スピン緩和時間による Si 中 B 不純物拡散の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Mihara, Y. Kamisho, J. Ohno, Y. Morita, M. Tanaka, S. Shinozaki, R. Kanbe, T. Minamisono, M. Fukuda, K. Matsuta
  • 学会等名: 日本物理学会 2014 年秋期大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 8Li の β-NMR による Li イオン伝導物質中における Li の動的性質の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yamaoka, M. Mihara, K. Matsuta, J. Ohno, Y. Kamisho, R. Kanbe, S. Shinozaki, M. Tanaka
  • 学会等名: 日本物理学会 2014 年秋期大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Production of spin polarized 58Cu and its magnetic moment (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Mihara, Y. Ishibashi, Y. Abe, Y. Kamisho, Y. Morita, J. Ohno, M. Tanaka, S. Shinozaki, R. Kambe, M. Fukuda, K. Matsuta, 他23名
  • 学会等名: 2nd Conference on Advances in Radioactive Isotope Science (ARIS2014)
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [備考] 大阪大学理学研究科核物質学グループ
  • URL: http://vdg.phys.sci.osaka-u.ac.jp/index.html