New material exploration to enhance neutron intensity below cold neutrons; Nanosized graphene flower aggregation

冷中性子以下の中性子を高強度化する新しい材料の探索; ナノサイズグラフェンフラワー集合体

勅使河原 誠   ; 池田 裕二郎*; Yan, M.*; 村松 一生*; 須谷 康一*; 福住 正文*; 能田 洋平*; 小泉 智*; 猿田 晃一   ; 大竹 淑恵*

Teshigawara, Makoto; Ikeda, Yujiro*; Yan, M.*; Muramatsu, Kazuo*; Sutani, Koichi*; Fukuzumi, Masafumi*; Noda, Yohei*; Koizumi, Satoshi*; Saruta, Koichi; Otake, Yoshie*

冷中性子以下の中性子強度を高めるため、ナノサイズグラフェンの集合体が、ナノダイヤモンドと同様に中性子のコヒーレント散乱を促進できることを提案した。さらには、グラフェンの強いsp2結合は、高い耐放射線性を有する可能性を秘める。理研の加速器駆動型小型中性子源やJ-PARCのiMATERIAを用いて、ナノサイズグラフェンの中性子全断面積測定,中性子小角散乱測定を行った。測定結果より、ナノサイズのグラフェン集合体は、コヒーレント散乱に起因すると考えられる冷中性子エネルギー領域での全断面積と小角散乱を増大させ、ナノダイヤモンドと同様に高い中性子強度をもたらすことを世界で初めて明らかにした。

To enhance neutron intensity below cold neutrons, it is proposed that nanosized graphene aggregation could facilitate neutron coherent scattering under particle size conditions similar to nanodiamond. It might also be possible to use it in high neutron radiation conditions due to graphene's strong sp2 bonds. Using the RIKEN accelerator-driven compact neutron source and iMATERIA at J-PARC, we performed neutron measurement experiments, total neutron cross-section, and small-angle neutron scattering on nanosized graphene aggregation. The measured data revealed, for the first time, that nanosized graphene aggregation increased the total cross-sections and small-angle scattering in the cold neutron energy region, most likely due to coherent scattering, resulting in higher neutron intensities, similar to nanodiamond.