低温でのプロトンビーム照射による水素機能性科学の開拓

利用低温质子束辐照开发氢功能科学

基本信息

批准号：
15J02060
负责人：
中山亮
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、最も身近な元素の一つである水素を物質に注入することで、物性や機能性を瞬時に変換し、新奇な物性を見出すことであり、非常に意欲的な課題である。これまでに研究代表者は酸化亜鉛薄膜への低温でのプロトンビーム照射を行い、その後の昇温過程における電気抵抗率のヒステリシス挙動を見出していた。このヒステリシス挙動の起源は低温照射された水素のトラップサイトからの移動によるものではないかと考え、当該年度において、酸化亜鉛薄膜に対する重水素イオンビーム照射を行い、ヒステリシス挙動に対する極めて巨大な同位体効果を観測することに成功した。この巨大な同位体効果はヒステリシス挙動の起源に関する仮説を強く裏付けるとともに、水素と重水素の量子性の違いが色濃く反映された結果であると言える。これらの結果は、低温でのプロトンビーム照射後にin-situ電気伝導度を測定するという本研究の特色を活かすことで得られた極めて新規性の高いデータである。この研究結果について、分子科学討論会、日本物理学会年次大会、日本化学会春年会において口頭発表を行っており、日本化学会学生講演賞を受賞した。また、開発した水素イオンビーム照射装置に関する論文を自ら第一著者として執筆し、纏め上げ、国際誌のReview of Scientific Instrumentsに採択された。これまで行ってきた酸化亜鉛薄膜やチタン酸ストロンチウム薄膜への照射実験に関する論文も現在執筆しており、一流誌への投稿を予定している。

这项研究的目的是通过将氢（最熟悉的元素之一）注入物质来立即转化物理特性和功能，并发现新颖的物理特性，这是一个非常雄心勃勃的问题。到目前为止，研究人员先前在低温下辐射了氧化锌薄膜，并在随后的温度升高过程中发现了电阻率的磁滞行为。这种磁滞行为的起源是由于从陷阱部位辐照氢的转移，在这个财政年度，我们成功地辐照了氘离子束向薄锌氧化锌膜，并观察到对滞滞行为极为巨大的同位素作用。这种巨大的同位素作用强烈支持有关磁滞行为起源的假设，并且可以说是强烈反映氢与氘之间量子性质差异的结果。这些结果是通过利用这项研究的特征获得的极其新颖的数据，即在低温下对质子束照射后的原位电导率。他在分子科学讨论，日本物理学会年度会议和日本化学学会春季年会上进行了口头介绍，并获得了日本化学学会的学生讲座奖。他还撰写并编写了一篇有关发达的氢离子光束辐照装置的论文，并被选为《科学仪器的国际杂志评论》。他目前正在撰写一篇有关他在氧化锌薄膜和钛酸钛酸盐薄膜上进行辐射实验的实验的论文，并计划将其提交给顶级杂志。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

水素イオンビーム照射された酸化亜鉛薄膜における巨大同位体効果

氢离子束辐照氧化锌薄膜中的巨同位素效应

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
中山亮;鈴木直也;前里光彦;有田誠;中西寛;北川宏
通讯作者：
北川宏

Physical property control of ZnO thin film using hydrogen ion beam irradiation at low temperature

氢离子束低温辐照控制ZnO薄膜物理性能

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryo Nakayama;Mitsuhiko Maesato;Takashi Nagaoka;Makoto Arita;Wenliang Zhu;Giuseppe Pezzotti;Hiroshi Kitagawa
通讯作者：
Hiroshi Kitagawa

Hydrogen ion beam irradiation effects on ZnO studied by in-situ resistivity measurements

通过原位电阻率测量研究氢离子束辐照对 ZnO 的影响

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryo Nakayama;Mitsuhiko Maesato;Takashi Nagaoka;Makoto Arita;Wenliang Zhu;Giuseppe Pezzotti;Hiroshi Kitagawa
通讯作者：
Hiroshi Kitagawa

Hydrogen ion beam irradiation effects on zinc oxide studied by in-situ electrical conductivity measurements

通过原位电导率测量研究氢离子束辐照对氧化锌的影响

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryo Nakayama;Mitsuhiko Maesato;Takashi Nagaoka;Makoto Arita;Hiroshi Kitagawa
通讯作者：
Hiroshi Kitagawa

First study of hydrogen ion beam irradiation effects on ZnO thin film at low temperature using in-situ electrical resistivity measurements

首次利用原位电阻率测量研究氢离子束低温辐照对 ZnO 薄膜的影响

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryo Nakayama;Mitsuhiko Maesato;Takashi Nagaoka;Makoto Arita;Wenliang Zhu;Giuseppe Pezzotti;Hiroshi Kitagawa
通讯作者：
Hiroshi Kitagawa

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通讯作者：
K. Matsushima