Application of high-energy-resolution X-ray absorption spectroscopy at the U L-edge to assess the U(V) electronic structure in FeUO

U L端高エネルギー分解能X線吸収分光法によるFeUOに含まれたU(V)の電子状態の分析

蓬田 匠   ; 秋山 大輔*; 大内 和希  ; 熊谷 友多   ; 東 晃太朗*; 北辻 章浩  ; 桐島 陽*; 河村 直己*; 高橋 嘉夫*

Yomogida, Takumi; Akiyama, Daisuke*; Ouchi, Kazuki; Kumagai, Yuta; Higashi, Kotaro*; Kitatsuji, Yoshihiro; Kirishima, Akira*; Kawamura, Naomi*; Takahashi, Yoshio*

近年、U(VI)が(IV)に還元される時の中間体や、長期安定性をもつU(V)化合物の特異的な物性に関する研究が注目されている。しかし、U(V)の電子状態を詳細に分析した例は少ない。本研究では、U(V)の化合物のFeUO中のU(V)の電子状態を高エネルギー分解能蛍光検出(HERFD)-X線吸収端微細構造分光法(XANES)によって調べた。X線発光分光器を用いて取得したFeUO中のUのL端HERFD-XANESスペクトルから、従来のXANESスペクトルにはないピーク分裂をはじめて観測することができた。理論計算によるXANESスペクトルのシミュレーションの結果、このピーク分裂が良く再現でき、6d軌道の分裂によるものであることが明らかになった。この発見により、環境中で従来検出が困難であったU(V)の検出が容易になると期待され、環境科学をはじめとした幅広い分野での応用が期待される。

FeUO was studied to clarify the electronic structure of U(V) in a metal monouranate compound. We obtained the peak splitting of HERFD-XANES spectra utilizing high-energy-resolution fluorescence detection-X-ray absorption near edge structure (HERFD-XANES) spectroscopy at the U L-edge, which is a novel technique in the U(V) compounds. Theoretical calculations revealed that the peak splitting was caused by splitting the 6d orbital of U(V). Such distinctive electronic states are of major interest to researchers and engineers working in various fields, from fundamental physics to the nuclear industry and environmental sciences for actinide elements.