Preferred site occupation of 3 atoms in NiFeN ( = 1 and 3) films revealed by X-ray absorption spectroscopy and magnetic circular dichroism

高田 郁弥*; 伊藤 啓太*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 高梨 弘毅*; 木村 昭夫*; 末益 崇*

Physical Review Materials (Internet), 2(2), p.024407_1 - 024407_5, 2018/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.2.024407

X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray magnetic circular dichroism measurements were performed at the Ni and Fe absorption edges for NiFeN ( = 1 and 3) epitaxial films. Shoulders at approximately 2 eV above the Ni main peaks in the XAS spectrum of NiFeN were interpreted to originate from hybridization of orbitals between Ni 3 at face-centered (II) sites and N 2 at body-centered sites, while such features were missing in NiFeN film. Similar shoulders were observed at Fe edges in both films. Hence, Ni atoms preferentially occupied corner (I) sites, where the hybridization was weak because of the relatively long distance between Ni at I sites and N atoms. The relatively large magnetic moment deduced from sum-rule analysis of NiFeN also showed a good agreement with the presence of Ni atoms at I sites.

Simulation of He embrittlement at grain boundaries of bcc transition metals

鈴土 知明; 山口 正剛

Journal of Nuclear Materials, 465, p.695 - 701, 2015/10

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2015.07.002

体心立法晶の遷移金属の粒界におけるHe脆化がどのような原子論的性質に支配されているかを研究した。我々は密度汎関数法を使った第一原理計算手法とHe偏析のための速度論を組み合わせた計算モデルを構築し、将来建設が予定されている核融合DEMO炉の第一壁の条件でHe脆化の予測計算を様々な金属を対象に行った。その結果、He脆化は中性子照射によるHe発生率だけでなく、粒界でのHe偏析エネルギーに大きく依存することがわかった。また、各元素のHe偏析エネルギーが周期律表において系統的な傾向を示すことが第一原理計算より明らかになった。

UV-ray photoelectron and ab initio band calculation studies on electronic structures of Cr- or Nb-ion implanted titanium dioxide

梅林 励; 八巻 徹也; 住田 泰史*; 山本 春也; 田中 茂; 浅井 圭介*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206, p.264 - 267, 2003/05

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)00740-7

CrとNbがドープされたTiOの電子構造を第一原理バンド計算と紫外線光電子分光(UPS)によって詳しく調べた。両ドープ体には、電子占有準位がバンドギャップ内に形成されることが明らかになった。これら不純物準位は、CrドープTiOではバンドギャップのほぼ中央に、Nbドープの場合は伝導帯(CB)の底付近に位置する。過去に報告された遷移金属ドープTiOの可視域における光応答特性は、これらの不純物準位を介した電子遷移過程を考えれば系統的に説明できるものと考えられる。UPS測定では、不純物準位に起因するピークが両ドープ体ともに観測された。Crドープに由来する準位のピークは価電子帯(VB)端の近くに現れたのに対し、Nbの準位はより高エネルギー側、すなわちCBに近い側に位置した。この不純物種による違いは、上記の計算結果とほぼ一致した。われわれは、Cr,NbがTiOにドープされたときにバンドギャップ内に形成される準位の特性を理論,実験の両面から明らかにした。

Magnetic properties of some transition metal perovskite oxide systems; Transition metal = Ti, Cr, and Co

吉井 賢資; 中村 彰夫

Recent Research Developments in Physics, 3, p.758 - 776, 2002/00

本論文では、いくつかの遷移金属ペロブスカイト酸化物の磁性についてレビューする。紹介されるのは、(1)混晶Ti酸化物LaSmTiO及びLnNdTiO (Ln=Ce及びPr)における磁化ピーク,(2)クロム酸化物LaPrCrO及びGdCrOにおける磁化の反転,(3)アルカリ土類金属置換したコバルト酸化物LnSrCoO(Ln=La, Pr, Nd, Sm及びEu)における金属強磁性、である。これらの系における実験結果は、3d及び4f元素を含む酸化物の磁気的性質における結晶化学的ファクターの重用性を示唆する。

土壌性状に関する調査研究(3)-日本の土壌中の微量及び超微量元素のバックグラウンド値-

山崎 慎一*

JNC TJ8430 2000-005, 159 Pages, 2000/03

JNC-TJ8430-2000-005.pdf:3.95MB

日本の各地100箇所余りから採取した500点以上の土壌の微量及び超微量元素の分析を主としてICP-質量分析法を用いて行った。土壌の採取地点はわが国に見られる主要な土壌を網羅するように設定された。従来の分析法によって求めた多量元素のデータを加えることによって、日本の土壌の60種類以上の元素のバックグラウンド値(天然存在量)を明らかにすることができた。得られた結果の概略は以下の通りである。1)各元素の濃度範囲は極めて広く、多くの元素で3桁以上の幅を示した。この様な幅広い濃度範囲を持つにも係わらず、以下の一般的な傾向が認められた。第一遷移元素の濃度は高く、原子番号が小さく、あるいは大きくなるに従ってその値は低下した。しかし、鉛、トリウムおよびウランは例外的に高い値となった。原子番号が偶数の元素は一般にその両側にある奇数番号の元素よりも濃度が高かった。2)頻度分布はほとんどの元素で低いほうへ強い片寄りを示し、算術平均値はバックグラウンド値として適切でないことが明らかであった。3)周期律表上で同一族、あるいは亜族に属する元素間ではかなりの組み合わせで高い相関(r0.9)が認められた。4)クラスター分析で元素のグループ分けを行ったところ、土壌中での各元素の分布は土壌の性質よりも元素の物理化学的性質によって強く支配されていることが判明した。5)地球化学的標準物質として用いられている火山岩の推奨値を用いてクラスター分析で得られた樹形図は土壌のそれに酷似していた。この結果より、土壌中の各種元素の全含量はその出発物質である母岩の影響を未だに色濃く受けていると結論された。土壌生成過程の影響を検討するには、より溶解性の高い画分をも対象にデータの蓄積を行うことが必要と考えられた。

土壌性状の分布に関する調査研究(I)

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PNC TJ1601 98-004, 16 Pages, 1998/03

PNC-TJ1601-98-004.pdf:3.05MB

原子力に関する環境影響評価は局地を対象としたものが多く、評価モデルの各パラメータはその対象地域固有の値を用いている。近年、対象地域を限定しないGeneral modelの開発が進められているが、土壌性状等の環境条件は地域によって大きく変動するため、利用するパラメータも広範な環境条件に対応できるものを収集する必要がある。本調査研究は、その一環として、我が国における地質分布、植生等について系統的に取りまとめるとともに、土壌の物理・化学的性状と各種元素の土壌粒子への収着因子の解析及び可吸態にに関する調査を実施し、General modelに活用可能なパラメータを整備することを目的とする。

金属多層膜・希土類-遷移金属化合物の結晶磁気異方性の第一原理計算

山口 正剛; 弓野 健太郎*; 浅野 攝郎*

日本応用磁気学会誌, 21(7), p.1014 - 1022, 1997/00

磁気記録材料として期待されるPt/Coなどの金属多層膜や、永久磁石材料として期待される侵入型の希土類遷移金属化合物において、結晶磁気異方性は重要な役割を果たしている。近年、この結晶磁気異方性の第一原理計算が盛んに行われ、定量的な理解が進むとともに、より優れた材料の探索に役立てようとする試みがなされ始めている。この解説記事では、結晶磁気異方性の第一原理計算について、筆者らの計算を主に紹介しつつ、その進展の状況を概説する。前半では金属多層膜とY-Co化合物について、遷移金属の3dバンドのスピン軌道相互作用に起因する結晶磁気異方性エネルギーの計算について述べる。後半では、希土類-遷移金属化合物の結晶磁気異方性を決定する希土類サイトの結晶場のパラメーターAの計算について述べ、B,C,Nなどの侵入原子がAに与える影響について説明する。

アクチニド系化合物における分子軌道法に関する研究(2)

巽 和行*

PNC TJ8603 96-002, 22 Pages, 1996/01

PNC-TJ8603-96-002.pdf:0.59MB

最近,化学現象をより論理的に捉え,理論に基づく指導原理のもとで研究を進めることが一般化している。その推進役を担ってきたのが分子軌道法で,コンピューターの急速な進歩および計算方法論の改良と相俟って,重原子を含むより複雑な化合物に対する理論研究が可能となってきた。一方,アクチニド核種やランタニド核種含む高レベル廃液の再処理技術開発や核燃料開発には莫大な資金,労力,時間が費やされてきたが,その成果はまだ満足できるものではない。特に,資源小国である我が国においては,外国の技術に頼らない独自の方法論の開発を行ない,この分野における先導的な役割を担うことが望まれる。しかし,従来の実験のみに頼る試行錯誤的研究方法では経済的および社会的制限が強くなろう。核燃料リサイクルの基礎研究において,積極的に理論化学および計算化学の手法を導入する試みに挑戦するのが本研究プロジェクトで,原子力基礎技術としての理論化学を構築することを目的とする。昨年度にこのプロジェクトを開始し,拡張ヒュッケル型分子軌道計算のフォーマリズムの設定と,計算に必要なパラメータの決定を行なった。その際,アクチニドなどの重い原子で重要な相対論効果について特に注意を払った。正確な相対論的Dirac-FockとDirac-Slater原子軌道関数を基に,f遷移金属原子パラメータを系統的に決定した。また,簡単なモデル錯体UH6(2-)とThH6(2-)の試行計算を行なった。2年目にあたる1995年度では,実際に単離されているU(C5H5)2(CONMe2)2やU(C5H5)2(pyrazolate)2などの有機アクチニド錯体の計算を行ない,我々のフォーマリズムが複雑なf遷移金属錯体に対して,充分に有効であることを明らかにした。

有用金属回収・利用技術検討会; 平成5年度報告書

明珍 宗孝

PNC TN8100 94-004, 188 Pages, 1994/03

PNC-TN8100-94-004.pdf:4.4MB

有用金属回収・利用技術検討会の平成5年度の活動について概要、議事録、配布資料等をとりまとめた。

Radiation synthesis of functional polymer

岡本 次郎

Radiation Physics and Chemistry, 29(N0.6), p.469 - 475, 1987/06

放射線グラフト重合法による分離機能高分子材料の開発を主に分離膜、吸着剤について報告する。 1)分離膜;電子線前照射グラフト重合法によるアクリル酸(AAc)、メチル、,,-トリフロロアクリレート(MTFA)などのポリエチレン膜又は含フッ素膜への導入、及び得られた分離膜の電気化学的性質、機械的性質、さらに電池用隔膜などへの応用について述べる。 2)吸着材;種々の繊維にアクリロニトリル(AN)をグラフト重合し、次いでヒドロキシルアミンでアミドキシム基に変換した。アミドキシム化繊維の金属吸着性を、官能基分布、親水基の導入効果から議論した。AAc又はAAcとアクリルアミド(AAm)のグラフトポリエチレン粉末については、遷移金属、希土類元素の吸着、分離挙動を、配位子と金属イオンの化学量論的関係、及びグラフト鎖のシーケンス、立体障害などの関係で議論する。