微量な軽元素を含む物質の超精密原子像を取得する白色中性子線ホログラフィーを世界で初めて実用化ー理工学研究科・大山研司教授、名古屋工業大ら

 名古屋工業大学の林好一教授、茨城大学大学院理工学研究科の大山研司教授は、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共同で、「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ました。

 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し、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ます。ホログラフィーは、物体を三次元的に記録する撮像法です。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、従来技術をはるかに凌駕した精密な原子像を取得することができます。このたび開発した白色中性子線ホログラフィーとは、茨城県東海村の大強度陽子加速器施設・J-PARC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です。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にも特徴があり、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ます。

 詳しくは、プレスリリース【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】(PDFリンク)をご覧ください。

今回の研究成果について

 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ました。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ます。

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図:ユウロピウムを添加した蛍石の多重波長ホログラム

発表論文

  • 雑誌名:Science Advances
  • 論文タイトル:Multiple-wavelength neutron holography with pulsed neutrons
  • 著者:K. Hayashi, K. Ohoyama, N. Happo, T. Matsushita, S. Hosokawa, M. Harada, Y. Inamura, H. Nitani, T. Shishido, and K. Yubuta
  • DOI番号:10.1126/sciadv.1700294

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(2017年8月19日)