国立大学法人京都大学
独立行政法人日本原子力研究開発機構
国立大学法人茨城大学
京都大学原子炉実験所の増田 亮 研究員、瀬戸 誠 教授、北尾 真司 准教授、小林 康浩 助教、黒葛真行 氏（大学院理学研究科大学院生）らの研究グループとイタリアにあるトリエステ放射光研究所の齋藤 真器名 博士研究員、日本原子力研究開発機構の三井 隆也 主任研究員、茨城大学の伊賀 文俊 教授、高輝度光科学研究センターの依田 芳卓 主幹研究員らによる研究グループは、電子を測定できる放射光メスバウアー吸収分光法1)の測定システムを開発し、その測定効率を大きく高めることに成功しました。
放射光メスバウアー吸収分光法は、多様な元素に放射光を共鳴吸収2)させて物質の性質を調べられる有力な方法です。通常の分光法と異なり、電子の状態や化学状態を局所的に調べることが出来るため、磁石材料などの機能性材料のしくみを調べるために用いられています。これまで、そのスペクトル測定のために核共鳴吸収の後に発生するＸ線を測定していましたが、同時に発生する電子は有効活用されませんでした。電子を検出する放射光メスバウアー分光装置を開発して測定効率を飛躍的に改善できれば、測定効率の不足により困難であったレアアース元素等を利用した応用研究に道が拓かれ、それらの元素でできた機能性材料の研究など、同手法の新しい応用分野の開拓に繋がります。
本研究では、核共鳴吸収に伴うＸ線と電子を同時に検出できる検出器を備えた装置を世界に先駆けて開発しました。また、その装置と大型放射光施設SPring-8の大強度Ｘ線を用いて、YbB123)に含まれる174Ybの放射光メスバウアースペクトルを測定することに成功しました。今後、さまざまな元素の放射光メスバウアー測定が可能になり、レアアース磁石などの磁石材料や錯体・触媒材料・エレクトロニクス材料といった機能性材料の研究に進展がもたらされることが期待されます。
本研究の一部は科学研究費補助金・基盤研究S「同位体特定による局所状態解明のための先進的メスバウアー分光法開発」及び研究スタート支援｢放射光を用いたネオジム核共鳴散乱法の開発｣の補助を受け、SPring-8の利用課題として行われました。
本研究成果は2014年2月27日(米国東部時間)に、米国物理学会誌｢Applied Physics Letters｣にオンライン掲載される予定です。
以上