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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*; 猿田 晃一; 大竹 淑恵*
Journal of Neutron Research, 26(2-3), p.69 - 74, 2024/09
冷中性子のような低速中性子は、基礎物理学だけでなく、生命科学における構造ゲノミクスの進歩や水素社会への移行に必要な電池技術の進歩にとっても重要な非破壊プローブである。中性子を利用した科学は、中性子高強度依存科学とも呼ばれる。このエネルギー領域の中性子強度を増加させるため、ナノサイズ粒子群に着目した新しいユニークな方法が提案されている。この方法は、ナノサイズ粒子群による多重干渉性散乱による強度増強に基づく。ナノサイズ粒子群は、冷中性子以下の波長と一致することから、いわゆるブラッグ散乱と呼ばれる干渉性散乱と同様の効果を引き起こし、数桁もの中性子強度増強につながる。ナノダイヤモンドと水素化マグネシウムがこれまで数値的及び実験的に研究されているが、実用化において、ナノダイヤモンドの主な課題は賦形である。この問題の解決策を見出すために、我々は、もう一つの炭素構造体であるグラフェンに着目した。本論文では、冷中性子下の反射体材料としてのナノサイズグラフェンの可能性について、実験結果とともに報告する。
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*
Nanomaterials (Internet), 13(1), p.76_1 - 76_9, 2023/01
被引用回数：6 パーセンタイル：58.91(Chemistry, Multidisciplinary)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。
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*
no journal, ,
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。
村松 一生*; 須谷 康一*; 君島 孝市*; 勅使河原 誠; 池田 裕二郎*; 福住 正文*; 小泉 智*; 川村 裕司*; 猿田 晃一; 大竹 淑恵*
no journal, ,
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が着目され、ナノダイヤモンドの活用が精力的に検討されている。sp2炭素の結晶構造であるグラフェンは、ナノダイヤモンドなどのsp3と比較して大きなファンデルワールス力を有しており、炭素間の結合力も強いため、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。一方でグラフェンはその大きなファンデルワールス力により凝集しやすく、ナノサイズの三次元的な構造を構成することが困難であった。我々は、この課題を解決するために、樹脂粉末を原料として使用し、熱間静水圧加圧(HIP)により気相成長グラフェンを生成させるHIP法に着目した。本講演では、ナノサイズのグラフェンが三次元的に自立したグラフェンフラワー構造の調製方法、グラフェンのナノサイズの制御方法、グラフェン中性子反射材の試作について報告する。
