ナノサイズの花開く、中性子反射材開発; 干渉性散乱に基づく中性子ビームの高強度化

Development of neutron reflector material brought about by nano-sized flowers; Intensify neutron beam caused by coherent scattering

勅使河原 誠   ; 池田 裕二郎*; 村松 一生*; 須谷 康一*; 福住 正文*; 能田 洋平*; 小泉 智*; 川村 裕司*; 猿田 晃一   ; 大竹 淑恵*

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

ナノメートル(nm)の波長領域の中性子をプローブとした科学は、物質科学・生命科学などの基礎研究のみならず産業利用に至る幅広い分野に広がる。それらの牽引には劇的な線源の大強度化が求められる。中性子ビームの高強度化に、ナノサイズの粒子集団が引き起こす干渉性散乱に着目した。これまで精力的に研究開発が進められてきたナノダイヤモンドとは異なるグラフェンに着眼し、そのナノサイズの集合体の開発に着手した。1桁以上もファンデルワールス力が高く、炭素間の結合力がナノダイヤモンドより強いことから、塊状への成形性や、より高い放射線場への適応が期待できる。化学気相成長法(CVD)を促すことにより、ひまわりの花のような形状を持ったナノサイズのグラフェン(グラフェンフラワー)を形成する技術を確立した。本講演では、新しく開発したグラフェンフラワーの干渉性散乱に寄与する中性子散乱特性について報告する。

Science using neutrons in the nanometer (nm) wavelength region as probes is expanding into a wide range of fields, from basic research in materials and life science to industrial applications. Dramatic increase in the intensity of the beam source is required to drive such research. To increase the intensity of neutron beams, we have focused on coherent scattering caused by nano-sized particle aggregations. We focused on graphene, which is different from nanodiamond that has been vigorously researched and developed, and started to develop its nano-sized aggregates, which have high van der Waals force of more than one order of magnitude and stronger bonding force between carbons than nanodiamond, so that they can be easily formed into a lump shape and adapted to higher radiation fields. The graphene is expected to be formable into clumps and adaptable to higher radiation fields. By promoting chemical vapor deposition (CVD), we have established a technique to form nano-sized graphene (graphene flower) with a shape similar to a sunflower flower. In this talk, we report on the neutron scattering characteristics that contribute to the coherent scattering of the newly developed graphene flowers.