Development of nano-sized graphene flowers as neutron reflectors; Intensify neutron beam caused by coherent scattering

中性子反射体としてのナノサイズグラフェンフラワーの開発; 干渉性散乱を用いた中性子ビームの高強度化

勅使河原 誠   ; 池田 裕二郎*; 村松 一生*; 須谷 康一*; 君島 孝一*; 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*; Kimijima, Koichi*; Fukuzumi, Masafumi*; Noda, Yohei*; Koizumi, Satoshi*; Kawamura, Yuji*; Saruta, Koichi; Otake, Yoshie*

ナノメートル(nm)波長領域の中性子をプローブとして用いる科学は、物質・生命科学の基礎研究から産業応用まで幅広い分野に広がっている。このような研究を推進するために、中性子ビーム強度を飛躍的に向上させる必要がある。我々は、中性子ビームの強度を高めるために、ナノサイズの粒子集団よって生じるコヒーレント散乱に着目した。先行研究として、ナノダイヤモンドが実用化に向けて精力的に研究開発が進められている。一方、グラフェンは、ナノダイヤモンドよりもファンデルワールス力が桁違いに大きく、炭素間のsp2結合が強いため、塊状への加工性や高放射線場への適応性が期待できる。我々は、化学気相成長(CVD)を促進することにより、ひまわりの花のような形状を持つナノサイズのグラフェン(グラフェンフラワーと呼ぶ)を形成する技術を確立した。本講演では、新たに開発したグラフェンフラワーのコヒーレント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. We have focused on coherent scattering caused by nano-sized particle aggregations to increase the intensity of neutron beams. Nanodiamond is being vigorously researched and developed with the aim of practical application. On the other hand, we have focused on graphene, which has higher van der Waals forces by an order of magnitude and stronger bonding, sp2, between carbons than nanodiamond. This is expected to lead to its processability into a lumped for and to adapt to higher radiation fields. By promoting chemical vapor deposition (CVD), we have established a technique to form nano-sized graphene (called graphene flower) with a shape similar to a sunflower flower. In this talk, we report on the neutron scattering properties that contribute to the coherent scattering of the newly developed graphene flower.