2014 Fiscal Year Annual Research Report
同位体特定による局所状態解明のための先進的メスバウアー分光法開発
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24221005
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
瀬戸 誠 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (40243109)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
壬生 攻 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40222327)
三井 隆也 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 主幹研究員 (20354988)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子ビーム / メスバウアー分光法 / メスバウアー分光法 / 放射光 / 同位体特定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、多元素でのメスバウアー効果測定を実現し、放射光の高い輝度を活かした先進的な分光法の開発・確立と、同位体置換法を用いることで、これまでには困難であった特定部分だけの微視的測定を可能とするなどといった応用研究領域の拡大を指向した先導的な物質科学研究を実施することを目的としている。今年度は、放射光吸収メスバウアー分光法の高効率測定を実現する内部転換電子検出法の高度化開発研究を実施した。また、ナノ材料研究分野での応用展開を視野に入れたγ線の全反射現象を利用した金属磁性薄膜の局所電子スピン構造解析法を実用化した。さらに、新しい局所解析法として、平面波放射光メスバウアーγ線とSi結晶の角度アナライザーを用い、秒程度の高い角度分解能のメスバウアー小角散乱スペクトルの測定に成功した。さらに、希少金属Ruを用いない反平行磁気結合積層膜として注目されているFe/Fe3O4 積層膜界面の局所磁性の測定を行った。この系でみられる強い反平行磁気結合は、平坦な界面を想定した理論計算では再現できず、ヘテロ界面がどのような原子配列・磁気配列を持つのか、実験的な情報が待たれていたものである。本研究で開発を行った方法は、異なる結晶サイトにある同一元素の磁気モーメントの方向が印加磁場に対してどの方向に向いているのかを埋もれた界面に対して明らかにすることができるという特徴がある。測定の結果、界面の複数のFeサイトの磁気モーメントの印加磁場に対する方向をサイト毎に決定することができた。
以上の研究の他に、核共鳴準弾性・非弾性散乱法の高度化研究および原子炉等を用いて生成したRI線源による高効率メスバウアー分光装置の開発およびこれらを用いた物質科学研究も実施した。
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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
これまでに、電子線検出方法の実現により放射光吸収メスバウアー分光法の大幅な測定効率向上を達成することが出来た。また、57Fe核分光器とダイアモンド移相子から成る核共鳴回折光学系の開発に成功し、偏光状態を制御した放射光メスバウアーγ線の生成を実現した。さらに、57Fe核分光器とSi結晶の非対称反射を利用して平面波放射光メスバウアーγ線の生成にも成功し、従来のメスバウアー分光法では実施不可能な秒オーダーの高角度分解能の超小角散乱分光法の実用化にも成功した。さらに、同位体置換を用いた研究として、希少金属Ruを用いない反平行磁気結合積層膜として注目されているFe/Fe3O4 積層膜界面についての研究を行い、複数のFeサイトの磁気モーメントの印加磁場に対する方向をサイト毎に決定した。加えて、スピンホール効果の検証を放射光メスバウアー分光法により実施し、非平衡定常状態における電子状態のメスバウアー分光測定が可能であることを示すことができた。また、これらの方法を使った物質科学、地球科学、生体関連物質の研究なども実施されて成果を上げはじめている。
以上より、研究はおおむね順調に進展しているものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
先進的分光法として電子線検出方式を用いた放射光メスバウアー吸収分光法のシステムとしての更なる改良および高度化を実施する。さらに、測定可能元素を拡大するために、原子炉や電子線形加速器等を利用して生成したRI線源を用いた短寿命メスバウアー分光法についても開発および応用研究を実施する。
核モノクロメーターで生成した放射光メスバウアーγ線を用いた研究に関しては、金属薄膜の局所磁性・スピン構造解析やマイクロ・ナノ領域の微細組織制御による高性能金属材料への応用展開を進める。メスバウアーイメージング分光法の開発研究を行い、高密度レーザー・高速重イオン・中性子等を照射した金属材料の局所解析を行うことで表面改質、磁性制御や脆化・劣化の機構解明を目的とした研究を展開する。また、放射光核共鳴散乱を利用した先進的分光法として、核共鳴散乱体をアナライザーとして用いた準弾性・非弾性散乱法の高度化研究も実施する。また、同位体置換を用いた研究であるFe/Fe3O4 積層薄膜界面の局所磁性探査に関しては、開発を行った分光法を用いてS/Nの向上と精密な界面接合モデルの構築を目指す。
これらの開発および同位体置換を積極的に用いた研究に加えて、開発を行った装置を用いた先導的な研究を多くの分野で行うことで、その有用性を示していくものとする。
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| Remarks |
http://www.rri.kyoto-u.ac.jp/NRP/kibans/kibans.htm
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[Journal Article] New quaternary arsenide oxides with square planar coordination of gold(I) - structure, 197Au Mössbauer spectroscopic, XANES and XPS characterization of Nd10Au3As8O10 and Sm10Au3As8O102015
Author(s)
T. Bartsch, O. Niehaus, D. Johrendt, Y. Kobayashi, M. Seto, P. M. Abdala, M. Bartsch, H. Zacharias, R. Hoffmann, B. Gerke, U. Rodewald, and R. Pöttgen
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Journal Title
Dalton Transactions
Volume: 44
Pages: 5854, 5866
DOI
Peer Reviewed
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