中性子核変換を利用したキャリヤードープの応用による新規物性の探索

通过中子嬗变应用载流子掺杂来寻找新的物理性质

基本信息

批准号：
20654029
负责人：
山田和芳
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20654029/
关键词：
中性子核変換超伝導

项目摘要

物質中の特定の原子核に中性子を吸収させ、核変換により物質の構成元素とは異なる元素を作ることができる。本研究は、核変換によるドープ効果を利用し、通常の化学的ドーピングができない合金や化合物、あるいは単結晶への直接ドーピングを試み、新しい物性を探索することを目的としている。前年度の結果では、中性子照射量がわずかなため、中性子照射による局所構造変化と核変換ドーピング効果を分離することが困難だったので、今年度は、前年度に行った2度目の照射試料の残留放射能の低減を待ち、中性子照射量を増やした試料について、X線構造解析と磁化測定を行った。これにより中性子照射量依存性の評価と核変換ドーピング効果の抽出を試みた。(1)反強磁性絶縁体La2CuO4では、照射量を増やした試料についてさらに定量的な解析を行った。その結果、格子定数はa軸とc軸共に照射量に対し、ほぼ線形に増加し、体積増加が認められた。また反強磁性転移温度も照射量と共に低下するが、同時に相転移が急激にブロードになることがわかった。前者の傾向は化学的ドーピングとは定性的に異なっており、La2CuO4に見られる照射変化は、大部分が核変換に伴う局所環境効果であると考えられる。(2)ホウ素ドープしたSiCへの中性子照射効果をx線構造解析で調べた結果、新しい回折ピークが現れることがわかった。このピークは33Rや51Rといったc軸方向に長周期性を持つ構造から現れ、中性子照射でc軸方向の周期性が影響を受けることが明らかになった。現段階では核変換でのPドーピングによる影響かどうかは明らかでないが、今後の新しい課題が浮き彫りになった。(1)、(2)と並行してAlをドープしたSiCの超伝導特性を極低温交流磁化率及び比熱測定から明らかにした。また、上記物質と同様にB→Liへの中性子核変換によるドーピングを試みることができるため、ホウ素を含む新規超伝導体の探索を並行して行い、Ylr2B2が試料中のlrとホウ素の組成比の僅かな変化によって超伝導転移を示すことを示唆する結果を得た。これら物質が、将来の核変換ドーピングの対象物質になる可能性がある。

材料中的特定原子核可以吸收中子，并且通过核转化，可以产生与构成材料的元素不同的元素。这项研究旨在通过利用核转导的掺杂作用，并试图直接将无法用于常规化学化学掺杂的合金，化合物或单晶体掺入。 The results from the previous year showed that the neutron irradiation amount was small, making it difficult to separate the local structural changes caused by neutron irradiation from the transduction doping effect, so this year, we waited for the reduction of residual radioactivity in the second irradiation sample that was performed in the previous year, and X-ray structure analysis and magnetization measurements were performed on samples with increased neutron irradiation amounts.这用于评估中子照射的依赖性并提取转导掺杂效果。（1）对抗铁磁绝缘子LA2CUO4的辐照量增加的样品进行了进一步的定量分析。结果，晶格常数几乎相对于A轴和C轴的照射量线性增加，并且观察到体积增加。此外，抗铁磁过渡温度也随着辐射的量而降低，但与此同时，相转换突然变得宽。前者的趋势与化学掺杂质量不同，LA2CUO4中看到的辐射变化被认为在很大程度上是与核转导相关的局部环境影响。（2）使用X射线结构分析研究了中子辐照对硼掺杂的SIC的影响，并发现出现了新的衍射峰。该峰来自在C轴方向（例如33R和51R）上具有长期周期性的结构，并且已经揭示了中子照射会影响C轴方向的周期性。在此阶段，尚不清楚P掺杂是否会对核转移产生影响，但是将来已经强调了新的挑战。与（1）和（2）并联，从极度低温的AC敏感性和特定的热量测量中阐明了用Al掺杂的SIC的超导性特性。此外，由于可以以与上述材料相同的方式尝试将中子转化为B→Li，因此我们进行了搜索含有硼的新型超导体，并获得了结果，这表明YLR2B2表现出由于LR与Boron中的LR组成比率略有变化而导致的超导过渡。这些物质可能会受到未来的变异兴奋剂的约束。