掲載日：2015年3月11日
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/11/131/



　極めて強力なレーザー光で、電子をまとわない「裸」イオン状態の鉄の原子核を作り出し、その原子核を光の1/5の速さに一気に加速することに、日本原子力研究開発機構量子ビーム応用研究センター(京都府木津川市)の西内満美子(にしうち まみこ)研究副主幹と榊泰直(さかき ひろなお)研究副主幹らが世界で初めて成功した。

　実験室内で生成できても短時間ですぐに壊れるため、取り出すことが難しい原子核の詳細な研究・分析に新しい道を開いた。既存の加速器技術と融合させて、物理学の新分野を開拓する画期的な成果といえる。神戸大学、九州大学、大阪大学、ロシア合同高温研究所との共同研究で、3月9日付の米物理学会誌Physics of Plasmasに発表した。

　強いレーザー光を物質に照射すると、物質中の原子は、瞬時にプラズマ化し、電子を全く持たない「裸」イオン状態か、「裸」イオンに近い状態になる。同時に、プラズマ中に生じる強い電場で、一気に加速されて物質から引き出されると考えられていた。しかし、実験例はなかった。今回、研究チームは、ポリイミド膜を用いた新型検出器と精密なX線分光を組み合わせて、電気の力で粒子を加速する大型の重元素加速器と同じように、光で「裸」の鉄原子核を加速して取り出すことができることを世界で初めて実証した。

　量子ビーム応用研究センターには、世界最高強度のレーザー光を瞬間的に発生できる装置がある。直径1ミクロン(1ミクロンは1000分の1ミリ)のごく狭い領域に、極めて短い時間、集中的にレーザー光を絞り込み、1兆キロワット近くのレーザーを出せるようになっている。研究グループはこのプラズマ光を薄膜に照射し、ほぼすべての電子がはぎ取られた鉄原子核の「裸」イオンがビームとなって飛び出してくるのを、5センチ離れた検出器で捉えた。この鉄原子核の速度は光速の1/5にまで達していたことも測定した。

　成功のポイントは、ここでしか出せない強力なレーザー光に加えて、薄膜標的(0.5%の鉄を含むアルミニウム薄膜)の設計、重いイオンの検出器導入、X線結晶分光器による鉄原子核の裸イオン状態の計測が有効だったという。重元素を加速するのには大型加速器が現在必要だが、このレーザー新技術は、非常に小さな領域からほぼ「裸」のイオンを高エネルギーに加速できるので、装置の小型化が実現する。

続きはソースで

 

掲載日：2014/12/25

　東京大学は12月22日、スーパーコンピュータ「京」を駆使することで、計算機の中で鉄系高温超伝導体の超伝導を再現することに成功し、さらに超伝導が起きる仕組みも明らかにしたと発表した。

　同成果は、同大大学院 工学系研究科 物理工学専攻の三澤貴宏助教、今田正俊教授らによるもの。詳細は、「Nature Communications」に掲載された。

　鉄系超伝導体は2008年に、東京工業大学の細野秀雄教授のグループにより発見されて以来、この物質群に属する化合物が多数発見されている。物質が超伝導を示す温度(転移温度)が-220℃を上回る高温超伝導体を含むことから、この物質群で超伝導が起きる仕組みを明らかにすることで、より高い転移温度の超伝導体を作る指針になると考えられ、全世界で精力的な研究が行われている。

しかし、超伝導が生じる仕組みは未だよく明らかにされていない。その1つの原因として、最近まで鉄系超伝導体のような複雑な化合物の理論模型を調べる有効な方法がなかったことが挙げられるという。

　研究グループは、スーパーコンピュータ「京」を活用し、鉄系超伝導体を第一原理計算によって理論解析することで、従来はあまり重要と思われていなかった一様な電荷感受率と呼ばれる電子密度のゆらぎの増大が超伝導の原因であることを見出した。

続きはソースで

<参照>
東京大学工学部　鉄系高温超伝導が生じる仕組みをスーパコンピュータ「京」を用いて解明
-電子密度の揺らぎと超伝導の出現が連動- ： 物理工学専攻　三澤 貴宏助教＆今田 正俊教授
http://www.t.u-tokyo.ac.jp/epage/release/2014/141224_1.html

Cornell University Library - [1409.6536] Superconductivity and its mechanism in an ab initio model for electron-doped LaFeAsO
http://arxiv.org/abs/1409.6536

<記事掲載元>
http://news.mynavi.jp/news/2014/12/25/223/

１．独立行政法人物質・材料研究機構（理事長：潮田資勝）元素戦略磁性材料研究拠点（代表研究者：広沢哲）の宝野和博フェローのグループは、ハイブリッド自動車の駆動モータとして使われているネオジム磁石注１）よりも少ないレアアース注２）濃度で、同等以上の優れた磁気特性を持つ新規磁石化合物ＮｄＦｅ１２Ｎｘの合成に成功しました。

２．ハイブリッド自動車用モータには、ジスプロシウムを８％程度含むネオジム磁石が使用され、その使用量が急増していますが、ジスプロシウムやネオジムなどのレアアースは、原料の地政学的リスクが高いことから、その使用に頼らない磁石の開発が強く求められています。
ネオジム磁石は１９８２年に佐川眞人氏により発明された世界最強の磁石であり、ネオジム２：鉄１４：ホウ素１という磁石化合物（Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ）を主成分とした磁石です。
Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ化合物の高い異方性磁界注３）と高い磁化のために、ネオジム磁石は優れた磁石になります。
新たに合成に成功した新規磁石化合物ＮｄＦｅ１２Ｎｘは、このＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ化合物のレアアース量よりも１０％も低い量で、同等以上の磁気特性を持つことが見いだされました。

３．これまでの研究で、ＮｄＦｅ１１ＴｉＮは安定に合成できる磁石化合物として知られていました。
しかし磁性を持たないＴｉが添加されているために、その磁化はＮｄ２Ｆｅ１４Ｂよりも劣り、これまでほとんど注目されませんでした。今回の研究では非磁性元素のＴｉを使わずにＮｄＦｅ１２Ｎｘ化合物の比較的厚い膜の合成に成功し、その固有物性値を測定したところ、これまで最強のＮｄ２Ｆｅ１４Ｂを凌ぐ磁気特性、つまり、室温でより高い異方性磁界（約８テスラ）、より高い飽和磁化注４）（５％の誤差で１．６６テスラ）を持つことを発見しました。

４．この化合物の磁気特性は高温でＮｄ２Ｆｅ１４Ｂを凌ぐことから、この化合物で磁石を作ることができれば、ハイブリッド自動車用磁石で大量に使われているジスプロシウムを使わなくても優れた磁石特性が得られると期待されます。またＮｄ２Ｆｅ１４ＢではＮｄの質量比が２７％であるのに対し、ＮｄＦｅ１２ＮｘではＮｄの質量比がわずか１７％で済むために（ｘ＝１として算出）、レアアースの使用を大幅に削減でき、さらに高価なホウ素を必要としないために、資源的・価格的に有利な化合物と言えます。今後、実用的な磁石の実現に向け、ＮｄＦｅ１２Ｎｘを粉で大量に作る方法や、その粉を磁石の形に固めていくプロセスを開発して行きます。

５．本研究は、文部科学省元素戦略プロジェクト＜拠点形成型＞により運営されている物質・材料研究機構元素戦略磁性材料研究拠点で行われました。
新物質の磁化測定は独立行政法人科学技術振興機構（ＪＳＴ）戦略的創造研究推進事業チーム型研究（ＣＲＥＳＴ）
「元素戦略を基軸とする物質・材料の革新的機能の創出」研究領域（研究総括：玉尾皓平）における研究課題
「ネオジム磁石の高保磁力化」の協力により行われました。本成果は、金属系材料の速報誌ＳｃｒｉｐｔａＭａｔｅｒｉａｌｉａに１０月２０日付けで掲載されます。

http://www.jst.go.jp/pr/announce/20141020/

鉄に溶けた水素はどこにいる？ －鉄中の水素を中性子で観測することに成功－
2014年9月29日 09:00

独立行政法人日本原子力研究開発機構量子ビーム応用研究センター、J-PARCセンター及び国立大学法人東北大学金属材料研究所は、同大学原子分子材料科学高等研究機構、学校法人中央大学理工学部及び国立大学法人愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センターとの共同研究により、高温高圧力下において鉄中に高濃度に溶けた水素の位置や量を観測することに世界で初めて成功しました。

水素は鉄などの金属中へある温度、圧力条件で溶け込みます。
溶けた水素は例えば材料強度を弱めるといった機械的な特性変化（水素脆性）を引き起こしますが、その現象の理解には、水素がどこにどのくらい存在するのか、という情報が重要になります。
鉄中に水素は数万気圧という高圧力下でしか高濃度に溶け込むことができません。
材料中の水素を観測する方法は限られ、また高温高圧力下での測定は技術的に困難でしたので、これまで実験的に観測できませんでした。
今回、水素を観測することができるJ-PARCの大強度中性子線を利用して、高温高圧力下の鉄中に高濃度に溶けた水素の位置や量を、実験的に決定することに成功しました。

これまで、面心立方構造の鉄中においては、鉄原子が作る八面体サイト（隙間）の内部のみに水素が存在すると考えられていましたが、高温高圧力下における中性子回折実験により八面体サイトに加えて鉄原子の作る四面体サイトの内部にも水素が存在することを世界で初めて明らかにしました。

本研究の成果によって、鉄中に溶けた水素に関係する特性の変化に対する理解がより一層進むと期待されます。
また各種鉄鋼材料の高品質化・高強度化に向けた研究開発や、地球内部のコア（核）に存在する鉄の研究などの進展にも役立つと期待されています。
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▽記事引用元
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2014/09/press20140926-03.html
東北大学（https://www.tohoku.ac.jp/japanese/）2014年9月29日 09:00 配信記事

詳細（プレスリリース本文）
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press_20140926_03web.pdf