SuperHRPDの開発と機能性物質の構造科学研究

Development of SuperHRPD and structural study of functional material

萩原 雅人   ; 鳥居 周輝*; 山内 沙羅*; 齊藤 高志*; 神山 崇*; 森 一広*

Hagihara, Masato; Torii, Shuki*; Yamauchi, Sara*; Saito, Takashi*; Kamiyama, Takashi*; Mori, Kazuhiro*

粉末中性子回折は物質科学を支える強力な手段であり、物質構造科学上の知見を得る手段として定着している。その中で、高分解能回折実験は、通常の分解能での回折実験では得られない、あるいは得るのが難しい科学的知見をもたらしてきた。一例を挙げれば、英国ISISの高分解能粉末中性子回折装置HRPDは、フラーレンの相転移や負の熱膨張の結晶学的研究などの当時の他の中性子回折装置では難しい科学的知見を物質科学にもたらした。MLFに設置されているSuperHRPDは中性子回折計では世界最高分解能(d/d=0.0365%)をもち、強度やS/Nにおいては他のTOF回折装置より優れている。Super-HRPDの目指すサイエンスは装置性能を生かし、他の装置では観測されなかったSymmetry Breakingを発見し新しい科学的知見に繋げることであり、表題のタイトルでプロジェクト型S型課題2019S05を推進している。量子磁性体や超伝導物質,マルチフェロ物質など将来的な実用材料としての可能性を探る研究や、有機無機ハイブリット物質,イオン導電体や磁気冷凍材料などのエネルギー関連物質といった実際の機能性と結晶構造の相関を調べる研究が行なわれた。試料環境に関しては、ボトムローディング型冷凍機,試料交換が容易なトップローディング型冷凍機,高温測定が可能なバナジウム炉,超伝導マグネットを備えており、2.6K-1170Kおよび0-14Tの試料環境を実現している。現在全ての試料環境機器は現在安定的に運用されている。解析環境に関しては粉末リートベルト解析ソフトウェアZ-Rietveldを用い、結晶構造解析だけでなくMEM解析や磁気構造解析を行なうことができる。また大量のデータを扱うこと等を想定した自動解析やSPD法を用いた磁気構造解析など自主開発や共同研究により進めている。当日はSuperHRPDとS型課題2019S05の現状および、特徴を生かした研究を数例紹介する予定である。

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