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川北 至信; 菊地 龍弥*; 田原 周太*; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 丸山 健二*; 山内 康弘*; 河村 聖子; 中島 健次
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011071_1 - 011071_6, 2021/03
ヨウ化銅は高温固相で、ヨウ素イオンが作る面心立方格子の隙間を銅イオンが動く超イオン伝導体になることで知られている。溶融相でも、集団的あるいは協調的なイオンの運動を示す特徴がある。MDシミュレーションにおいて、銅イオンの拡散がヨウ素イオンより非常に速いこと分かっている。Cu-Cu部分構造因子にはFSDPと呼ばれる構造を持ち、銅の分布に中距離秩序があることを示している。さらに、Cu-Cu部分二体分布関数は、Cu-Iで形成される最近接分布に深く入り込んでいる。そうした溶融CuIの異常的振る舞いの原因を解明するために、J-PARCの物質・生命科学実験施設に設置されたディスクチョッパー分光器AMATERASを用いて、中性子準弾性散乱(QENS)実験を行った。構造可干渉性のQENSから得られた動的構造因子を理解するため、モード分布解析を行った。その結果、ヨウ素イオンの運動が局所的に閉じ込められた空間で揺らぐような運動であること、一方銅イオンはヨウ素イオンより速く拡散する運動をしていることが分かった。
川北 至信; 菊地 龍弥*; 稲村 泰弘; 田原 周太*; 丸山 健二*; 花島 隆泰*; 中村 充孝; 鬼柳 亮嗣; 山内 康弘*; 千葉 薫*; et al.
Physica B; Condensed Matter, 551, p.291 - 296, 2018/12
被引用回数：11 パーセンタイル：48.06(Physics, Condensed Matter)単元素液体金属の中には、その静的構造が剛体球充填モデルでは全く表せない、複雑な構造を有する物質がある。液体ビスマスは、構造因子のメインピークの高波数側に非対称な肩構造を有する。二体分布関数の第一ピークと第二ピークの距離の比が1:2で、一次元的に配列しているような奇妙な値を示すとともに、第一ピークの長距離側に明確な肩構造を有する。二種類の直径の異なる剛体球からなるモデルでは、構造因子の肩構造が生じることから、こうした単元素液体金属の複雑性の起源として、短時間だけ生じる共有結合や、金属イオンを遮蔽する電子が有効二体間ポテンシャルに作り出す振動(フリーデル振動)など、まったく物理的描像が異なる仮説がいくつかなされている。そこで我々は液体ビスマスの中性子準弾性散乱を、J-PARCのMLFに設置された冷中性子ディスクチョッパー分光器を用いて測定し、液体ダイナミクスを動的相関関数から調べた。その結果、二体分布関数の第一ピークの肩構造の緩和時間が、第一ピークや第二ピークなどその他の主要構造に比べて著しく長いことが分かった。
坂佐井 馨; 佐藤 節夫*; 瀬谷 智洋*; 中村 龍也; 藤 健太郎; 山岸 秀志*; 曽山 和彦; 山崎 大; 丸山 龍治; 奥 隆之; et al.
Quantum Beam Science (Internet), 1(2), p.10_1 - 10_35, 2017/09
J-PARC物質・生命科学実験施設では、中性子検出器、スーパーミラーや
Heスピンフィルターなどの光学機器、及びチョッパー等の中性子デバイスが開発され、据え付けられている。また、計算環境として機器制御、データ取得、データ解析、及びデータベースの4つのコンポーネントが整備されている。また、物質・生命科学実験施設では実験に使用される様々な試料環境が利用可能である。本論文では、これらの現状について報告する。
C level structure by 
-ray spectroscopy細見 健二; Ma, Y.*; 味村 周平*; 青木 香苗*; 大樂 誠司*; Fu, Y.*; 藤岡 宏之*; 二ツ川 健太*; 井元 済*; 垣口 豊*; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2015(8), p.081D01_1 - 081D01_8, 2015/08
被引用回数：14 パーセンタイル：66.59(Physics, Multidisciplinary)線分光によってCハイパー核のレベル構造を精密に測定した。ゲルマニウム検出器群Hyperball2を用いて、
C
反応からの4本の線遷移を同定することに成功した。基底状態スピン二重項
のエネルギー間隔は直接遷移
線により、
(stat)
(syst)keVと測定された。また、励起準位である
と
について、それぞれ、
, keVと
, keVと励起エネルギーを決定した。これらの測定されたCの励起エネルギーは反応分光による
ハイパー核の実験研究において決定的な基準となる。
味村 周平*; Bezerra, T. J. C.*; Chauveau, E.*; Enomoto, T.*; 古田 久敬*; 原田 正英; 長谷川 勝一; Hiraiwa, T.*; 五十嵐 洋一*; 岩井 瑛人*; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2015(6), p.063C01_1 - 063C01_19, 2015/06
被引用回数：6 パーセンタイル：45.25(Physics, Multidisciplinary)J-PARC E56実験は物質・生命科学実験施設においてステライルニュートリノを探索する実験である。実験の妥当性を検証するために、われわれはMLF 3Fにバックグランドイベント用検出器を設置し、測定を行った。この検出器は500Kgのプラスチックシンチレータから構成されている。陽子ビーム入射によって線と中性子が生成され、宇宙線起源の線なども検出された。これらの結果について報告する。
奥 隆之*; 酒井 健二*; 安達 智宏*; 池田 一昭*; 清水 裕彦*; 丸山 龍治*; 日野 正裕*; 田崎 誠司*; 鬼柳 善明*; 加美山 隆*; et al.
Physica B; Condensed Matter, 335(1-4), p.226 - 229, 2003/07
被引用回数：7 パーセンタイル：39.38(Physics, Condensed Matter)中性子ビームを集束・偏極するための超伝導六極磁石への応用を目的として、正接な磁場勾配を与える高周波スピンフリッパーを開発した。このスピンフリッパーは、直径50mmの大きなビーム断面積を持つ4A以上の冷中性子ビームのスピンを制御することが可能である。偏極冷中性子ビームを用いた試験により、高いフリッピング特性が確認された。
小西 哲之; 丸山 智義*; 奥野 健二*; 井上 雅彦*; 山下 晃弘*
Fusion Engineering and Design, 39-40, p.1033 - 1039, 1998/00
被引用回数：7 パーセンタイル：53.8(Nuclear Science & Technology)核融合燃料サイクルへの適用を目的としたプラズマ排ガスの処理プロセスにおいて、トリチウム水蒸気とトリチウム化炭化水素の水素ガス形のトリチウムへの転換を行う単一の装置、電解反応器を開発した。開放端ジルコニア焼結体の内外面に多孔質の電極を形成し、反応ガスを外側、ついで内側に流して酸化・還元を連続して行うことによって水蒸気中の酸素によって炭化水素を分解する一方、水素ガスと二酸化炭素を得る。酸素は循環使用するが、過不足及び変動への対応のために閉口端ジルコニア管によって酸素濃度を測定するとともにその値を帰還制御して透過により酸素の供給・抜き出しをし、酸素収支を制御して常に反応を完了する。広範な混合比のガスを用いた実験で、99.9%以上の転換率が得られ、核融合炉燃料系への適用可能性が確認された。
川北 至信; 田原 周太*; 中村 充孝; 菊地 龍弥; 稲村 泰弘; 丸山 健二*; 中島 健次; 河村 聖子; 山内 康弘; 神原 理; et al.
no journal, ,
ヨウ化銅は高温固相で、ヨウ素が作る副格子の中を銅イオンが動き回る超イオン伝導性を示すことでよく知られている。われわれが行った構造解析から、溶融CuIの構造因子にはCu-Cu相関に由来するFSDP(First Sharp Diffraction Peak)が0.9(1/A)に見られ、Cu-Cuの部分二体分布関数がCu-I相関で形成される最近接分布の位置まで侵入していることがわかっている。このとき構造モデリングにより、Cu分布が不均一に分布しており、一次元的に連なったような分布を示すことがわかってきた。そこで、J-PARCの物質・生命科学実験施設のBL14に設置された冷中性子ディスクチョッパー分光器アマテラスを用いて、広い運動量移動-エネルギー移動空間に渡る中性子非弾性・準弾性散乱測定を行った。超イオン伝導メルト状態のCuIの緩和現象について、その静的構造及び固相でのフォノン励起と関連付けて報告する。
川北 至信; 田原 周太*; 菊地 龍弥; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 丸山 健二*; 山内 康弘; 中島 健次; 河村 聖子; 神原 理; et al.
no journal, ,
CuIは高温固相でCuが拡散する超イオン伝導性を示す物質としてよく知られているが、先行研究により、溶融相においてもCuイオンが線状に連なった分布を示すなど、協同拡散を強く示唆する液体構造を有していることが分かっている。そこで溶融相および超イオン伝導相におけるイオンの運動を直接観測するため、J-PARCのMLFに設置された冷中性子ディスクチョッパー分光器(AMATERAS BL14)を用いて、中性子非弾性散乱実験を行った。固相では、超イオン伝導性を示さない相において、明瞭なフォノンが観測されたが、超イオン伝導相の
相では、フォノン励起は薄れて液体に近い準弾性散乱の成分が支配的になることが分かった。溶融相のコヒーレント準弾性散乱スペクトルは、より構造に密接に関係する相互拡散の豊富な情報を含んでいる半面、解釈が難しい。そこで、我々はこれら超イオン伝導メルトの液体構造の再現に成功している誘導分極モデルに基づいた分子動力学シミュレーション(MD)を行い、実験データとの比較を行った。Cu-Cu相関が時間とともに早くなくなるのに対し、I-I相関は長い時間残存していることがMDから分かった。
川北 至信; 田原 周太*; 菊地 龍弥; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 丸山 健二*; 山内 康弘; 中島 健次; 河村 聖子; 神原 理; et al.
no journal, ,
ヨウ化銅は高温固相で面心立方格子を組むヨウ素の隙間を銅イオンが拡散する超イオン伝導性を示すことでよく知られている。溶融相において、銅イオンが線状に連なった中距離相関を示すことから、協動的な拡散をしていることが示唆されており、これが超イオン伝導性と強く関係していると考えられることが、我々自身による先行研究により分かってきている。そこで溶融CuIのJ-PARC・MLFのBL14AMATERAS分光器を用いた中性子準弾性散乱実験を行い、そのイオン・ダイナミクスを調べた。さらに実験結果を誘導分極モデルによる分子動力学シミュレーション(MD)と比較した。溶融相においても銅イオンの拡散がヨウ素イオンの拡散に比べて非常に速く、MDから得られた銅-銅相関およびヨウ素-ヨウ素相関のvan-Hove相関関数から、ヨウ素は比較的長い時間原子位置を他のヨウ素と入れ替えないこと、一方で銅イオンは早い時間で原子位置を次の銅イオンへ譲り拡散していくことが分かった。
川北 至信; 田原 周太*; 菊地 龍弥; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 丸山 健二*; 山内 康弘*; 中島 健次; 河村 聖子; 神原 理*
no journal, ,
CuIは高温固相で典型的な超イオン伝導体である。溶融相ではCuが著しく不均一な構造を持つことが逆モンテカルロ構造モデリングにより知られている。この不均質な構造がどうして生じるのかを調べるため、J-PARC物質・生命科学実験施設に設置されたAMATERAS分光器を用いた中性子準弾性散乱測定と、Vashishta-Rahmanポテンシャルに分極可能モデルを適用した分子動力学シミュレーションを行った。両者のモード分布解析により、Cuイオンの溶融相での高速拡散にIイオンの協動的な運動が重要な役割を果たしていることが分かった。
川北 至信; Li, B.; 川崎 卓郎; 菊地 龍弥*; 鬼柳 亮嗣; 稲村 泰弘; 大原 高志; 柴田 薫; 古府 麻衣子; 中村 充孝; et al.
no journal, ,
JAEAプロジェクト課題「乱れた構造がもたらす機能発現のメカニズム」において得られた研究成果をダイジェストする。本プロジェクトでは液体やガラスなど構造全体が不規則なランダム物質に対して用いられてきた研究手法・解析手法を、結晶に潜むランダム性がマクロな機能的物性を支配する物理現象に適用し、機能発現のメカニズムを解き明かしていくことを目的として、研究を展開してきた。液体ビスマスの構造の複雑性を時空相関関数から解明した研究、層状熱電材料、次世代太陽電池材料の低熱伝導性の起源を中性子非弾性散乱乱により解明した研究を紹介する。
川北 至信; 菊地 龍弥*; 稲村 泰弘; 田原 周太*; 丸山 健二*; 花島 隆泰*; 中村 充孝; 鬼柳 亮嗣; 山内 康弘*; 千葉 薫*; et al.
no journal, ,
単純な粒子のランダム充填では表せない複雑な構造を持つ単原子多価液体金属がある。こうした物質では、金属的な結合と共有的な結合が混ざった構造という説や、短時間だけ共有結合が生成されるというダイナミックなモデル、固体で見られるようなパイエルス歪が液体にもあるとする擬結晶モデルなど諸説が、液体構造や理論計算から提案されてきた。こうした液体の複雑性に対する明確な描像を実験的に得るために、動的構造を十分な精度で解析することが不可欠である。我々は、J-PARC物質・生命科学実験施設のBL14アマテラス分光器を用いて、液体ビスマスのコヒーレント中性子準弾性散乱実験を行い、時空相関関数を導出した。二重層状構造の特徴的な距離での緩和時間の違いから、パイエルス歪構造が液体中に残存している証拠を得た。
川北 至信; 菊地 龍弥*; 稲村 泰弘; 田原 周太*; 丸山 健二*; 花島 隆泰*; 中村 充孝; 鬼柳 亮嗣; 山内 康弘*; 千葉 薫*; et al.
no journal, ,
静的構造が剛体球の充填では近似できない複雑な構造を持つ多価金属液体について、J-PARCのアマテラス分光器を用いてコヒーレント準弾性散乱実験を行った。液体BiやSbでは、固体の静的構造に見られるパイエルス歪を伴った二重層状構造が液体中にも残存しているのではないかと考えられてきた。今回我々は時空相関数を導出し、特徴的な原子間距離における構造緩和の違いとして、液体中でのこのパイエルス歪構造を検出することに成功した。
川北 至信; 菊地 龍弥*; 稲村 泰弘; 田原 周太*; 丸山 健二*; 花島 隆泰*; 中村 充孝; 鬼柳 亮嗣; 山内 康弘*; 千葉 薫*; et al.
no journal, ,
液体のコヒーレントな中性子準弾性散乱(QENS)スペクトルに対して、いわゆるファンホーヴ関数(時空相関関数)を正則化法を通じて導出する解析手法を開発した。原理的には、空間-時間スペースで定義されるファンホーヴ関数は、逆空間-エネルギー移動スペースで定義される動的構造因子から二重フーリエ変換によって計算できる。正則化法により直接ファンホーヴ関数を推定することは、たびたび得られた動的構造因子が実験的データに対して系統的にずれるデメリットがあるので、その代わり、ファンホーヴ関数と動的構造因子をともに計算できる媒介関数を導入し、それを関数推定するという手法を用いた。この媒介関数や得られたファンホーヴ関数、動的構造因子の性質を、複雑な構造を有するビスマスやアンチモンなど、J-PARCアマテラス分光器を用いてQESNを測定された液体金属への適用例を用いて紹介する。
