2019 Fiscal Year Annual Research Report
Electrochemical interface probed with spin polarized beam
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18H01863
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| Research Institution | 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発 |
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Principal Investigator |
杉山 純 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 特任研究員 (40374087)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ミュオンスピン回転緩和 / β-NMR / イオン拡散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Li電池の電極（LiCoO2）と電解質（Li3PO4）から成る積層多層膜について、電極と電解質界面付近でのLi濃度異常の有無を、PSIの低速ミュオンを用いて調べた。膜厚構成を変えた２試料について、温度を変えながら、界面付近でのスピン-スピン緩和率の膜厚依存性を調べた。測定結果と各種シュミレーション予測から判断すると、充放電前の界面ではスピン-スピン緩和率の異常、つまりLi濃度の変化は検出限界以下だった。この結果をまとめて発表すると同時に、充放電後の界面の観測に展開する。
光照射により絶縁体-金属転移を示すYO2H1膜について、光照射による水素拡散の有無をβ-NMRで調べた。250K以上の温度域では、光照射膜のみでスピン-格子緩和率の明瞭な増大が認められた。これは光照射膜中の水素拡散を示唆し、拡散水素によるキャリ注入が薄膜の金属化の原因と考えられる。
イオン拡散種を決定するために、典型的ないくつかの材料（MgH2, LiMnPO4, Na0.7CoO2, MgB2）について、正負ミュオンによる拡散測定を行なった。Li電池材料であるオリビン系LiMnPO4では、拡散種がLiであることを確認した。
清掃薄膜では格子ミスマッチによる格子歪が必然的に生じる。この効果を明らかにするために、超高圧下でのミュオン実験を実施した。予備的な測定で、擬１次元系のBaVS3について、磁気転移と印加圧力の関係を明らかにした。早急に論文化するとともに、学会発表を進める。
ミュオンスピン回転緩和（μ+SR）測定を電子状態計算と組み合わせることにより、従来のμ+SRでは困難だった強磁性体（具体的にはNd2Fe14B）の内部磁場解析を可能とした。この技術を新たな強磁性体物質群へも展開した。
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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
充放電前の界面観察については、ほぼ結論を出すことができた。これにより次の段階に進める。
光誘起の絶縁体-金属膜についても、水素拡散の兆候を観測した。
正負ミュオンによる測定で、水素貯蔵材料やLiイオン電池材料の拡散種が、水素・Liであることを確認した。
界面歪の効果を確かめる超高圧測定の予備実験で、BaVS3の圧力磁気状態図を決定した。
以上により順調に推移している。またビームタイムも適切に獲得している。
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| Strategy for Future Research Activity |
積層薄膜界面については、充放電後の状態観測を検討する。また進行中のいくつかの実験については、公表（論文作成）を図る。2020年度は海外施設の利用が困難かもしれない。そこで、新たな実験も計画する。特に放射線医学総合研究所にて、酸素同位体を使うβ-NMR実験により、固体中の酸素拡散測定の可能性を調べる予定である。
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[Journal Article] Investigation of ionic and anomalous magnetic behavior in CrSe2 using 8Li β-NMR2020
Author(s)
J. O. Ticknor, I. Umegaki, R. M. L. McFadden, A. Chatzichristos, D. Fujimoto, V. L. Karner, R. F. Kiefl, S. Kobayashi, C. D. P. Levy, R. Li, G. D. Morris, M. R. Pearson, K.~Yoshimura, J. Sugiyama, and W. A. MacFarlane
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Journal Title
RSC Advances
Volume: 10
Pages: 8190-8197
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Bi-Arrhenius Diffusion and Surface Trapping of Li+8 in Rutile TiO22019
Author(s)
A. Chatzichristos, R. M. L. McFadden, M. H. Dehn, S. R. Dunsiger, D. Fujimoto, V. L. Karner, C. D. P. Levy, I. McKenzie, G. D. Morris, M. R. Pearson, M. Stachura, J. Sugiyama, J. O. Ticknor, W. A. MacFarlane, and R. F. Kiefl,
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 123
Pages: 095901-1-5
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Linear Trimer Formation with Antiferromagnetic Ordering in 1T-CrSe2 Originating from Peierls-like Instabilities and Interlayer Se?Se Interactions2019
Author(s)
S. Kobayashi, N. Katayama, T. Manjo, H. Ueda, C. Michioka, J. Sugiyama, Y. Sassa, O. K. Forslund, M. Mansson, K. Yoshimura, and H. Sawa
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Journal Title
Inorganic Chemistry
Volume: 58
Pages: 14304-14315
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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