2016 Fiscal Year Research-status Report
ガンマ線時間領域干渉計法の高度化によるソフトマターの階層ダイナミクスの研究
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15K17736
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
齋藤 真器名 京都大学, 原子炉実験所, 助教 (80717702)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 準弾性散乱 / 核共鳴散乱 / 過冷却液体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、装置開発によ高効率化されたマルチラインの時間領域干渉計法を用いた準弾性散乱法の測定原理に関して、本手法がナノ秒～マイクロ秒のダイナミクス測定を可能とするという定説に加えて、サブピコ秒のダイナミクスの情報も同時に得ることができるという新規な特性を見出した。この新規な特性を理論的に導き、それより得られる時間スペクトルの式と解析手法をまとめた。現在この特性に関する論文を投稿中である。物性研究に関しては、マルチラインの時間領域干渉計法を用いて、(1)典型的なガラス形成物質溶融塩KNO3・Ca(NO3)2(略称CKN)および(2)Naを含むイオン伝導ガラスのミクロなダイナミクス測定を行った。
(1)典型的なガラス形成物質溶融塩CKNの結果に関して、まずダイナミクス測定に先駆けてX線構造解析を行い、得られた静的構造因子に対し逆モンテカルロモデリングを行うことにより部分構造因子を求めた。これにより、回折実験の各運動量移行における試料内の構造寄与を定量的に明らかにした。それを基に準弾性散乱実験を行うことで、CKN中に存在する様々なイオン間相関ごとの緩和時間を調べた。実験の結果、溶融塩ガラス中のアニオンとカチオン（OとK,およびOとCa）の相関が顕著にほかの元素間相関の緩和時間よりも長いことが分かった。この結果は、系の中でイオン結合が強いアニオンとカチオンのペアのつくる構造は、ほかのペアの構造に対して比較的寿命が長いことを反映していると考えられる。
(2)一方、Naを含むイオン伝導ガラスの結果に関して、Na-Pの元素間相関の緩和時間はほかの元素間のペアよりも顕著に短いことが分かった。これにより、イオン伝導性ガラスでは室温において構造から決まる頻度因子が大きいなどの効果により、イオンの運動性が大きく、高いイオン伝導性をもたらしていることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
装置開発の観点からは、申請時に計画していた装置系の開発はほぼ終了し、予定されていた性能が引き出されている。その結果は現在論文としてまとまりつつある。
物性研究の観点からは、典型的過冷却液体のグリセリン、CKN、タイヤのモデル物質およびイオン伝導ガラスと多様な系に対し応用研究が進行中である。まだ論文として成果はまとまっていないものの、それらの結果はそれぞれまとまりつつあり、近日中の論文化を目指している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでグリセリン、CKN、タイヤのモデル物質およびイオン伝導ガラスと多様な系に対し実験結果が得られている。今後はそれらの結果を質の高い研究成果としてまとめ、インパクトファクターの高い雑誌に載せて発表することで成果を社会に還元することを目指す。
時間領域干渉計法を用いた準弾性散乱法手法に関して、本研究開発により非常に測定の効率が上がり、現在様々な共同研究が進展している。今後さらに高効率、高精度で様々な物性研究を遂行することができるように、次年度は測定系の整備を行っていく。
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| Causes of Carryover |
国際学会においてよりインパクトの大きな発表を行うために、平成２８年度に予定した国際会議での発表を延期し、研究内容をより詳細にまとめることで、平成２９年度に国際会議で発表することとしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰り越し分は平成２９年度に国際会議Liquid Matter Conferenceで発表を行うための参加費、旅費として用いる。
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