微量な軽元素を含む物質の超精密原子像取得に成功

名古屋工業大学は、「白色中性子線ホログラフィー」の実用化に世界で初めて成功したと発表した。添加元素によって性能を制御する半導体材料、電池材料、磁性材料などの機能解明とともに新規材料開発に向けたブレークスルーが生まれると期待される。

名古屋工業大学の林 好一 教授、茨城大学の大山 研司 教授は、広島市立大学、高輝度光科学研究センター、熊本大学、日本原子力研究開発機構、J-PARCセンター、高エネルギー加速器研究機構、東北大学金属材料研究所の研究者らとの共同研究。

白色中性子線とは、様々な波長を含む中性子線のことを指す。様々な波長の光を含んで白色となる可視光に倣って命名されている。物体の立体像を記録・再生することのできる技術であるホログラフィーは、物体を三次元的に記録する撮像法。白色中性子線を用いると複数の波長で多重にホログラムを記録できるため、従来技術よりも精密な原子像を取得することができる。

今回開発した白色中性子線ホログラフィーとは、JPARCで発生させる多重波長の中性子線を活かし、合計100波長程度のホログラムを一遍に測定できる技術。X線回折法や電子顕微鏡法では観測できない軽元素の微量不純物の構造を感度よく観測できる点が特徴だ。

中性子線はX線や電子線と異なり、水素やリチウム、酸素などの軽元素について感度が高く、エネルギー材料とも密接に関係するこれらの元素の不純物構造解析が今後大きく進展することが期待される。

今回、放射線検出器の主材料である、蛍石にユウロピウム(Eu)のような希土類元素を添加した結晶でデモンストレーションしたところ、その超精密原子像から希土類元素周辺の特徴的な構造を世界で初めて解明した。今後、放射線検出器の高性能化が期待されます。

また、検出器に限らず、「白色中性子線ホログラフィー」による不純物構造の超精密画像から、非常に多くの材料で性能向上へのブレークスルーが生まれると期待できる。

白色中性子線ホログラフィーの実現により、添加元素が物質に与える影響を原子レベルで詳細に観測可能になった。さらに、フッ素という軽元素を高精度に可視化した。軽元素は環境材料、エネルギー材料において重要な役割を果たしていることが知られている。研究チームによると、今後、白色中性子線ホログラフィーの利用が、このような機能材料における軽元素の役割を解明してくれると説明する。

世界初! 白色中性子線を用いて微量な軽元素を含む物質の超精密原子像取得に成功

カテゴリー: エネルギー   

大島 純一郎

大島 純一郎Author

証券系システムエンジニアやIT系資格対策問題集の編集、IT系Webメディアの編集記者などの経歴を生かして、企業向けIT関連の記事制作に携わる。専門は、IT、金融、医療分野。医療情報システムの企画/構築、運用に関する知識を有する専門者としての資格、医療情報技師、情報セキュリティアドミニストレータの保有者。

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