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池田 一貴*; 佐次田 頌*; 大友 季哉*; 大下 英敏*; 本田 孝志*; 羽合 孝文*; 齋藤 開*; 伊藤 晋一*; 横尾 哲也*; 榊 浩司*; et al.
International Journal of Hydrogen Energy, 51(Part A), p.79 - 87, 2024/01
被引用回数：6 パーセンタイル：46.16(Chemistry, Physical)Low-vanadium-concentration alloys have low durability, and their hydrogen absorption and desorption amounts decrease by 20% after 100 cycles. In this study, we conducted reverse Monte Carlo modeling on X-ray diffraction patterns and neutron pair distribution functions of the hydrogen-absorbed and desorbed samples of a V
Ti
Cr
alloy to analyze the variations in the local structure. The local structure surrounding the hydrogen atom in the hydrogen-absorbed phase exhibited minimal changes. In contrast, hydrogen occupied both tetrahedral and octahedral sites of the hydrogen-desorbed phase almost equally during the early cycles; however, the amount of hydrogen occupying the tetrahedral sites increased with the number of cycles.
and TiH
up to 21 GPa by incoherent inelastic neutron scattering服部 高典; 中村 充孝; 飯田 一樹*; 町田 晃彦*; 佐野 亜沙美; 町田 真一*; 有馬 寛*; 大下 英敏*; 本田 孝志*; 池田 一貴*; et al.
Physical Review B, 106(13), p.134309_1 - 134309_9, 2022/10
被引用回数：1 パーセンタイル：6.98(Materials Science, Multidisciplinary)量子調和振動子(QHO)で近似できる蛍石型のZrHとTiHの水素の振動励起を非弾性非干渉性中性子散乱によって21GPaおよび4GPaまで調べた。第一励起の振動エネルギー
はそれぞれ(meV) = 141.4(2) + 1.02(2)
(GPa)および(meV) = 149.4(1) + 1.21(8)(GPa)で表され、圧力とともに上昇した。格子定数の圧力変化と組み合わせて得られた金属水素原子間距離(
)との関係は、(meV) = 1.62(9)
10
(
および(meV) = 1.47(21) 10 
(であった。これらのカーブの傾きは、様々な蛍石型の金属水素化物の常圧下のトレンドに比べ、急峻であった。から得られた水素波動関数の広がりは、格子間サイトよりも縮み易いことが分かった。高圧下における水素の波動関数の優先的な収縮や小さなにおけるの急峻な立ち上がりは金属原子のイオンコアが水素原子よりも堅いために水素原子が高圧下でより狭い領域に閉じ込められるために起こると考えられる。
He neutron spin filter at J-PARC奥平 琢也; 奥 隆之; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 酒井 健二; 廣井 孝介; 高橋 慎吾*; 相澤 一也; 遠藤 仁*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 977, p.164301_1 - 164301_8, 2020/10
被引用回数：21 パーセンタイル：88.75(Instruments & Instrumentation)We are developing a neutron polarizer with polarized He gas, referred to as a He spin filter, based on the Spin Exchange Optical Pumping (SEOP) for polarized neutron scattering experiments at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). A He gas-filling station was constructed at J-PARC, and several He cells with long spin relaxation times have been fabricated using the gas-filling station. A laboratory has been prepared in the MLF beam hall for polarizing He cells, and compact pumping systems with laser powers of 30 W and 110 W, which can be installed onto a neutron beamline, have been developed. A He polarization of 85% was achieved at a neutron beamline by using the pumping system with the 110 W laser. Recently, the first user experiment utilizing the He spin filter was conducted, and there have been several more since then. The development and utilization of He spin filters at MLF of J-PARC are reported.
中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.
Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12
J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。
樹神 克明; 井川 直樹; 社本 真一; 池田 一貴*; 大下 英敏*; 金子 直勝*; 大友 季哉*; 鈴谷 賢太郎; 星川 晃範*; 石垣 徹*
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.034002_1 - 034002_6, 2015/09
Cubic spinel compound LiMn
O
with the mixed valence of Mn
has non-metallic conductivity. The local structure determined by the PDF analysis has an orthorhombic lattice distortion and includes inequivalent Mn
and Mn
sites. YBaCoO
also exhibits non-metallic conductivity although the Co has the mixed valence of +2.5 above 220 K which corresponds with charge ordering temperature. The PDF obtained at 450 K is not reproduced by the PDF calculated for the averaged structure and can be reproduced by the PDF calculated for the structure model corresponding to the charge ordering state. These results suggest that the valence electrons are localized with short-range periodicity, resulting in the non-metallic conductivities in these materials.
O樹神 克明; 井川 直樹; 社本 真一; 池田 一貴*; 大下 英敏*; 金子 直勝*; 大友 季哉*; 鈴谷 賢太郎; 星川 晃範*; 石垣 徹*
JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.013012_1 - 013012_6, 2014/06
LiMnO has a cubic spinel structure with a single Mn site whose valence is +3.5. Below about 260 K, the compound exhibits a charge ordering and has inequivalent Mn sites with valences of +3 and +4. However, even in the cubic phase without the charge ordering, temperature dependence of the electrical conductivity is non-metallic. We have performed PDF (atomic pair distribution function) analysis on powder neutron diffraction data of LiMnO obtained above 300 K where the compound has cubic structure. The local structure determined by PDF analysis has an orthorhombic lattice distortion and includes the inequivalent Mn sites with valences of +3 and +4 up to, at least, about 450 K. These results indicate that valence electrons are localized at Mn sites with short range periodicity, resulting in the non-metallic electrical conductivity. It can be regarded as a glass state of valence electrons whereas a charge ordering can be regarded as a crystallization of valence electrons.
社本 真一; 樹神 克明; 伊巻 正*; 中谷 健; 大下 英敏*; 金子 直勝*; 増子 献児*; 坂本 健作; 山口 憲司; 鈴谷 賢太郎; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 1, p.014011_1 - 014011_5, 2014/03
アンモナイト化石の2次元回折イメージングをJ-PARCにおける高強度全散乱装置NOVAで行った。観測された回折プロファイルはカルサイト,シデライトとアモルファス構造からなっていることがわかった。
O樹神 克明; 井川 直樹; 社本 真一; 池田 一貴*; 大下 英敏*; 金子 直勝*; 大友 季哉*; 鈴谷 賢太郎
Journal of the Physical Society of Japan, 82(9), p.094601_1 - 094601_6, 2013/09
被引用回数：11 パーセンタイル：56.69(Physics, Multidisciplinary)We have performed powder neutron diffraction on 
LiMnO at 300 K. The crystal structure determined by Rietveld analysis is a cubic spinel with space group of 
in which all Mn atoms are crystallograghically equivalent, consistent with many preceding studies. However, the atomic pair distribution function (PDF) of this compound cannot be fitted by the cubic structure satisfactorily, and it can be reproduced by the orthorhombic structure with 
. It corresponds with the structure of charge ordered phase below about 260 K, indicating a short range charge ordering. In the local structure determined by PDF analysis, two types of MnO
octahedra with long and short atomic distances between Mn and O atoms exist and their Mn-O distances are almost consistent with the distances in the charge ordered phase. From these results, valence electrons are localized at Mn sites like a glass even in the cubic phase, resulting in the non-metallic electrical conductivity.
町田 晃彦; 本田 充紀*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 大下 英敏*; 池田 一貴*; 大友 季哉*
波紋, 23(2), p.131 - 136, 2013/05
高圧下における放射光及び中性子利用実験により、NaCl型構造の一重水素化物LaDが形成されることを初めて観測した。これまでにランタン2水素化物LaH
が約11GPaの高圧力下で高水素濃度相と低水素濃度相へ相分離することを放射光X線回折によって示した。今回実施したLaDの高圧下中性子回折実験から、相分離で生成した低水素濃度相がNaCl型構造LaDであることを確認した。このNaCl型構造のLaDの形成は希土類金属水素間物では初めてのことであり、水素-金属間相互作用の水素占有サイト依存性の研究の足がかりとなる。
甲斐 哲也; 前川 藤夫; 大下 英敏*; 佐藤 博隆; 篠原 武尚; 大井 元貴; 原田 正英; 宇野 彰二*; 大友 季哉*; 加美山 隆*; et al.
Physics Procedia, 43, p.111 - 120, 2013/00
被引用回数：20 パーセンタイル：98.13(Physics, Applied)J-PARCパルス中性子源に中性子イメージング装置が建設中であり、これまでに幾つかの技術実証のための実験がJ-PARCのNOBORUにおいて行われている。新規に建設される装置の幅広い利用を図るため、当該技術の適応範囲を示すことは重要である。本報告では、幾つかの実証実験の結果を紹介するとともに、すべての元素について、評価済み核データに収録されている中性子共鳴のピーク断面積とエネルギー幅を掛けた値を比較する。この値は、共鳴吸収イメージング技術による判別性の良い指標になると期待される。
町田 晃彦; 本田 充紀*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 有馬 寛*; 大下 英敏*; et al.
Physical Review Letters, 108(20), p.205501_1 - 205501_5, 2012/05
被引用回数：21 パーセンタイル：70.47(Physics, Multidisciplinary)希土類金属水素化物ではH/M=2及び3の化学量論比組成が存在する。2水素化物は金属格子がfcc構造でその四面体(T)サイトを水素が占有している。八面体(O)サイトも水素が占有すると3水素化物となる。これまでにLaH
が高圧下、約11GPaで水素の高濃度相と低濃度相へ相分離することを放射光X線回折によって示した。今回実施したLaDの高圧下中性子回折実験から、相分離の生成物としてNaCl型構造の一重水素化物LaDが形成されることを初めて観測した。第一原理計算及び格子ダイナミクス計算からも高圧下でLaDが形成されることが示された。このNaCl型構造のLaHの発見は水素-金属間相互作用の水素占有サイト依存性の研究の足がかりとなる。
本田 充紀; 服部 高典; 町田 晃彦; 有馬 寛; 佐野 亜沙美; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 大下 英敏*; 大友 季哉*
no journal, ,
現在新エネルギー・産業技術総合開発機構の水素貯蔵材料先端基盤研究事業において、量子ビーム(放射光及び中性子)を用いた金属水素化物研究の一環として、高圧下の希土類水素化物La(H/D)2の高圧構造変化を調べている。放射光実験の結果から、希土類2水素化物全般で、高圧下において金属格子中を水素が移動し、水素濃度が異なる2つの状態に自発的に相分離することが発見された。高圧下において、金属中の格子間サイト間を水素が拡散することで、相変態が起こるという大変興味深い現象がみられている。新規水素貯蔵材料を創成するうえで、高密度化した際の格子間水素の振る舞いを調べることは必要不可欠である。一方、これらの水素の動きは、放射光X線回折によって金属格子の大きさから推定されたもので、水素を直接観察したものではない。水素を直接観測するためには中性子散乱が有効である。そこで高圧下における金属格子間の水素の状態を調べるために、われわれは、高圧装置をJ-PARC全散乱装置(NOVA)に導入し、高圧中性子実験を行った。装置開発の結果、国内最高圧力となる17GPaでの高圧中性子回折データの取得に成功した。NOVAを利用した高圧中性子回折実験の現状について報告する。
川北 至信; 大友 季哉*; 上野 広樹; 坪田 雅己*; Kumara, L. S. R.*; 大下 英敏*; 鈴谷 賢太郎; 武田 信一*
no journal, ,
超イオン伝導ガラスは固体電解質としての有用性から強い関心が持たれている。Ag
(GeSe
)
3元系合金に対する興味は、広いガラス形成組成域と、
の組成で10
S/cmから10
S/cmへと急激にイオン伝導度が上昇することによる。われわれは、J-PARC・MLFのBL21に設置された全散乱中性子実験装置NOVAを用いて、広い運動量空間に渡って、Ag(GeSe)の中性子回折実験を行った。
Agは5.1eVのエネルギーに中性子の共鳴吸収を有するため、装置の性能とデータ導出の方法をこの試料の測定によってチェックすることができる。この物質の構造モデルは中性子回折,X線回折,X線吸収微細構造の実験データに基づいた逆モンテカルロ構造モデリングにより既に知られているので、この構造モデルとNOVAによる広いQ領域に渡る実験データとの一貫性を確認した。この研究は、新エネルギー・産業技術総合開発機構水素貯蔵材料先端基盤研究の下で実施された。
本田 充紀; 服部 高典; 町田 晃彦; 有馬 寛; 佐野 亜沙美; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 大下 英敏*; 大友 季哉*
no journal, ,
放射光及び中性子を用いた金属水素化物研究の一環として、高圧下の希土類水素化物La(H/D)2の高圧構造変化を調べている。放射光実験から希土類二水素化物全般で、高圧下において金属格子中を水素が移動し、水素濃度が異なる2つの状態に自発的に相分離することが発見された。高圧下において金属中の格子間サイト間を水素が拡散することで相変態が起こるという大変興味深い現象である。新規水素貯蔵材料を創成するうえで高密度化した際の格子間水素の振る舞いを調べることは必要不可欠である。一方、これらの水素の動きは放射光X線回折によって金属格子の大きさから推定されたもので水素を直接観察したものではない。水素を直接観測するためには中性子散乱が有効である。そこで高圧下における金属格子間の水素の状態を調べるために、高圧装置をJ-PARC全散乱装置(NOVA)に導入し高圧中性子実験を行った。装置開発の結果国内最高圧力となる17GPaでの高圧中性子回折データの取得に成功した。
本田 充紀; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 町田 晃彦; 片山 芳則; 有馬 寛; 小松 一生*; 大下 英敏*; 大友 季哉*
no journal, ,
大強度陽子加速器施設(J-PARC)に建設された高強度中性子全散乱装置(NOVA)は水素貯蔵材料の中の水素の位置を明確に調べることができる。希土類水素化物のLaH2では高圧下の11GPaにおいて構造相転移が起こることが放射光硬X線を用いた研究でわかっているが、水素の占有率や占有サイトの解明には至っていない。そこで、小型高圧発生装置パリエディンバラプレス(PEプレス)を導入し高圧中性子実験を行ったので報告する。PEプレスを用いた高圧下の中性子散乱実験では、今回AlOを用いて加圧実験を行った。高圧セルの影響を確認するために、常温・常圧下におけるLaH2及びLaD2をV管に封入した中性子散乱実験も同時に行った。AlOを0ton, 50tonに加圧した結果を比較すると、50tonに加圧した際に若干の回折ピークがブロードニングする結果となったが、0tonではそれが見られず、NOVAにPEプレスをインストールして高圧中性子回折実験が可能な段階に到達したことを確認した。今後LaH2及びLaD2の水素の占有率や占有サイト解明へ向けて高圧中性子回折実験を行う予定である。
稲村 泰弘; 中谷 健; 伊藤 崇芳*; 大下 英敏*; 安 芳次*
no journal, ,
「空蝉」は、J-PARC, MLFにおける中性子散乱用データ処理・解析可視化環境の一つであり、多くのビームラインで導入されているソフトウェア群である。特にデータ処理機能の面では、MLFが採用したデータ収集方式であるイベント記録方式の活用をいち早く成功させ、例えば今や世界のスタンダードな測定として広まった非弾性散乱Multi-Ei手法や単結晶試料の多次元データ測定・可視化手法の実現、リアルタイムデータ処理(Live Data Reduction)の開発などを行ってきた。その一方で空蝉自身のコードは、遡ればMLFにて中性子初ビームが生成された頃から継続的に開発・使用されてきたため、特にグラフィカルインターフェースのベースとなっているスクリプト言語(Python)のバージョンが古くなり、LinuxやWindowsなどの最新環境にそぐわなくなってきた。そこでこの数年ほどかけてPythonの新しいバージョン(Python 3)に対応させてきた。本件ではその開発の進捗と方向性、最近のトピックLive Data Reductionの空蝉における対応の現状と展開などについて示す予定である。
青木 勝敏; 町田 晃彦; 本田 充紀; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 小松 一生*; 有馬 寛; 大友 季哉*; et al.
no journal, ,
LaDがLa金属格子中の重水素原子の再配置を伴って相分離することを放射光X線回折と中性子回折実験により見いだした。放射光実験はSPring-8、ビームライン22XUを中性子実験はJ-PARCの全散乱装置NOVAを用いて実施した。重水素原子はLaDではfcc金属格子の四面体サイトを占めているが、11GPaの圧力下で八面体サイトに移動してLaDとLaDが形成される。NaCl-型一水素化物は遷移金属では観測されているが、希土類金属で形成が確認されたのは初めてである。第一原理計算はLaHがLaHとLaHに10GPaで相分離することが示された。生成エンタルピー計算からLaHの体積減少が相分離を駆動していることがわかった。
町田 晃彦; 本田 充紀; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 有馬 寛; 大下 英敏*; et al.
no journal, ,
希土類金属水素化物は2水素化物と3水素化物という化学量論比組成が存在する。2水素化物は金属的であり3水素化物になると絶縁体になるため、格子間に侵入した水素が構造や電子状態(物性)の変化を誘起すると考えられている。したがって占有サイトの違いによる水素-金属結合状態の変化が観測できると期待される。ランタン2水素化物において圧力による格子圧縮によりユニットセル体積が約17%異なる二相に相分離を起こすことを観測した。この二相は水素量の異なる相であると推測され、圧力によってサイト間の水素の移動が生じたことになる。特に低濃度相についてはその水素占有サイトや占有率が不明であったが、われわれはランタン2重水素化物において高圧下中性子回折実験を実施した結果、NaCl型ランタン1重水素化物LaDが形成されること明らかにした。1水素化物は希土類金属水素化物では初めて発見されたものである。
町田 晃彦; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 大下 英敏*; 池田 一貴*; 大友 季哉*
no journal, ,
物質の振動状態観測には中性子非弾性散乱が有効な手法である。金属水素化物の格子間水素の振動励起エネルギーは金属のものよりも高いため、水素の振動状態を金属のものと分離して観測が可能である。しかし、高圧力下では高圧セル中の少量の試料に対して測定を行う必要があり、測定が困難であると考えられている。最近、J-PARC物質・生命科学実験施設のBL21高強度全散乱装置NOVAにおいてフェルミチョッパーが導入され、オプションとして非弾性散乱実験が可能となった。非弾性散乱分光器でないためエネルギー分解能は高くないが、高強度中性子が利用できるため、高圧セル中の試料に対しても観測できる可能性がある。そこでNOVAの非弾性散乱オプションを利用して、パリ・エディンバラ(PE)プレス中の金属水素化物試料に対して非弾性散乱実験を試みた。
Oの局所構造歪み樹神 克明; 井川 直樹; 社本 真一; 池田 一貴*; 大下 英敏*; 金子 直勝*; 大友 季哉*; 鈴谷 賢太郎
no journal, ,
スピネル構造を持つLiMnOは約260Kで立方晶から斜方晶への構造相転移を示す。高温立方晶ではすべてのMnサイトは結晶学的に等価でその価数は+3.5であるが、低温斜方晶では複数の非等価な+3価と+4価のサイトが存在する。このことからこの構造相転移はMn価電子の電荷秩序に伴うものとみることができるが、電気伝導は構造相転移の上下でともに絶縁体的である。そこで高温立方晶での絶縁体的な電気伝導の起源を知る目的で、J-PARCに設置されている高強度汎用全散乱装置NOVAにおいてLiMnOの粉末回折実験を行い、そのデータを原子対相関関数(PDF)に変換して局所構造解析を行った。その結果300Kで得られたPDFは高温立方晶の構造ではあまりよく再現できず、低温斜方晶構造でよく再現できることがわかった。この結果は300Kにおいても低温斜方晶と同様な局所構造歪みが短距離相関を持ちながら存在し+3価と+4価のMnサイトが存在するために、絶縁体的な電気伝導が実現している可能性を示唆するものである。
