2010年度開催

第411回 物性セミナー

題目 電子相関構造可視化によるLaFeAsO1-xFxの超伝導性と構造相関の研究
 
講師 金 廷恩　((財)高輝度光科学研究センター　構造物性Iグループ 動的構造チーム チームリーダー)
日時

2011年3月18日(金)　16:30－17:30
場所 理学研究科 物理科学専攻　会議室　C212
要旨 新機能性材料の構造研究は、第3世代大型放射光施設による高輝度・高エネルギーＸ線源の利用と電子密度レベルまでの構造解析手法の高度利用により、構造から物性を説明する研究まで発展してきた。さらに、最近は電子密度分布のデータを用いて構造内の静電ポテンシャルを可視化することも可能となり、電子間の相関による構造のわずかな変化から物性の違いを説明し、物性を制御した構造を設計する研究まで進歩している。
我々は、放射光粉末Ｘ線回折実験法と静電ポテンシャルの可視化法を用いて、超伝導と構造との関係を明らかにするため、代表的な高温鉄系超伝導体LaFeAsO1-xFxにおいて結晶構造内の静電ポテンシャル変化を可視化した。その結果, 超伝導転移温度(TC)が最も高い最適ドープ量で、Asイオンの静電ポテンシャルが伝導面の垂直方向に著しく分極していることが分かった。さらに、Asイオンの静電ポテンシャルの分極の程度はFeイオンの有効電荷密度の増加と関係があり、TCと強く相関を持っていた。
本セミナーでは，フッ素ドープ量による局所構造の静電ポテンシャルの変化だけではなく、温度においてもLaFeAsO1-xFxの静電ポテンシャルの変化を詳細に紹介し、局所構造のわずかな静電ポテンシャルの変化により発生している超伝導性について議論する。
担当 黒岩 芳弘　（理学研究科）・内線7397

 

第410回 物性セミナー

題目 放射光SPring-8が拓く物質科学の先端
講師 高田 昌樹　(理化学研究所　放射光科学総合研究センター　副センター長)
日時

2011年3月18日(金)　15:30－16:30
場所 理学研究科 物理科学専攻　会議室　C212
要旨 SPring-8は理研が有する世界最大の放射光施設である。最近、ナノサイズの高輝度ビームによるナノサイエンスやピコ秒の時間分解による反応現象の解明、偏光特性を活かした磁性研究など、物質科学の先端が日々刻々、開拓されている。それを先導する原動力は、理研だけでなく、日夜研究に打ち込む全国の大学の物質科学の研究室の若手教官や大学院生などのアクティビティである。それは、SPring-8という先端物質科学の研究ツールを得ることで、構造物性という研究分野もその姿を急速に変えつつある。
我々の研究室でも、物質科学の先端を拓く研究開発を、ハードマテリアルからソフトマテリアルまで幅広く国内外の物質科学研究者たちと手を携えて進めてきた。世界的な潮流である、サイエンス・テクノロジーからサイエンス・テクノロジー・イノベーションへの転換を図ろうとしている。時分割計測によるDVDの相変化機構の研究等を例に、国際的に競争の激しい放射光の最先端研究を紹介し、若い方たちが新しい物質科学の開拓への挑戦に、SPring-8を利活用する契機となれば幸いである。
担当 黒岩 芳弘　（理学研究科）・内線7397

 

第409回 物性セミナー

題目 エネルギー用途に向けた蓄電池技術の動向と課題
講師 辰巳　国昭 (独立行政法人　産業技術総合研究所　ユビキタスエネルギー研究部門)
日時

2011年3月16（水）　　14：35-
場所 鯉城会館５階サファイア（広島市中区大手町1-5-3）
要旨 近年、エネルギー分野において、二次電池による蓄電システムに急速に注目が集まっている。特に、大容量の太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーの系統連系安定化やスマートグリッド等、電力系統での利用に加え、プラグインハイブリッド自動車や電気自動車など、自動車の電動化においても蓄電池の重要性はますます高まっている。本稿では、エネルギー分野に向けた各種蓄電池の開発状況並びに今後の動向について概観する。

水素機能材料学シリーズ30
担当 小島　由継（先進機能物質研究センター，3904）

 

第408回 物性セミナー

題目 水電解による水素製造技術の過去・現在・未来
講師 竹中　啓恭 (近畿大学　次世代基盤技術研究所)
日時

2011年3月16（水）　　14：35-
場所 鯉城会館５階サファイア（広島市中区大手町1-5-3）
要旨 水電解は、近年の水素エネルギー概念のもとに、水からの水素製造手段としての高効率化の技術開発が推進されてきた。最近では、燃料電池自動車水素ステーションのオンサイト製造や家庭用の水素供給手段として国際標準化も検討されている。また、再生可能エネルギー源電力を水素に変換して長距離輸送する構想や、地域スマートグリッド構想のなかにも位置付けられるようになった。これら高効率水電解技術の過去から現在にいたる技術内容と動向について紹介したい。

水素機能材料学シリーズ29
担当 小島　由継（先進機能物質研究センター，3904）

 

第407回 物性セミナー

題目 超電導技術を応用した磁気浮上式鉄道（リニアモーター）の開発の現状と将来
講師 岩松　勝 (財団法人　鉄道総合技術研究所　浮上式鉄道技術研究部)
日時

2011年3月16（水）　　13：30-
場所 鯉城会館５階サファイア（広島市中区大手町1-5-3）
要旨 超電導磁気浮上式鉄道（以下、超電導リニア）の実用化に向けて、中央新幹線の営業主体及び建設主体の指名並びに整備計画の決定についての調査審議が、国土交通省交通政策審議会陸上交通分科会鉄道部門中央新幹線小委員会にて進められている。講演では、超電導リニアの原理、歴史、関連技術を含め、最新の状況を概説する。

水素機能材料学シリーズ28
担当 小島　由継（先進機能物質研究センター，3904）

 

第406回 物性セミナー

題目 軟X線レーザー照射による誘電体分極ゆらぎの直接観察
講師 並河一道　（東京理科大学総合研究機構,  日本原子力研究開発機構）
日時

2011年3月1日（火）16：00-
場所 理学部 C104
要旨 軟X線パルスレーザー照射によって分極系の緩和のダイナミックスを直接測定する新しい強度相関分光法を開発した。この手法を利用してBaTiO3の相転移の臨界領域に現れる分極クラスターの動的挙動を調べた。その結果にもとづいて、BaTiO3の新しい相転移のシナリオを提起した。超短パルスX線光源を用いれば、この手法は他の誘電体の相転移のみならず、スピン系や高温超電導系の相転移についても適用できる。講演では、BaTiO3の相転移、プラズマX線レーザー、スペックルの簡単な説明の後、スペックルによるBaTiO3の相転移の観察結果を示す。ついで、BaTiO3の緩和のダイナミックスの測定法について説明し、この手法によって明らかにされた、BaTiO3の相転移の臨界領域を特徴づける、臨界緩和の現象を議論する。
担当 中島 伸夫（理学研究科，7361）

 

第405回 物性セミナー

題目 TTFs based multifunctional molecular materials :Conductivity, magnetism and luminescence
講師 OUAHAB, Lahcène　（CNRS-Université de Rennes1）
日時

2011 年2 月14 日（月）10：00-
場所 理学部 E210 講義室
要旨 Lahcène OUAHAB 氏は分子導体研究の世界的第一人者で、TTF 系の磁性導体研究で特に有名です。科学以外にもPresident of the CNRS NationalCommittee section 14、Coordonator of the France– Japon GDRI(International Research Group)等々、フランスの科学行政に関してもご尽力されています。今回は、JSPS-CNRS 日—仏共同研究で来日されるのを機に、多重機能分子磁性 導体の伝導／磁性／発光特性に関して最近の研究成果についてお話ししていただきます。
担当 井上克也（理学研究科，7416）

 

第404回 物性セミナー

題目 遷移金属共鳴非弾性X線散乱の理論
講師 五十嵐潤一　（茨城大学理学部）
日時

2011年3月4日（金）　16:00-
場所 先端物質科学研究科　402N
要旨 共鳴非弾性X線散乱(RIXS)は、遷移金属K端を用いて研究が進んでいて、運動量に依存した励起スペクトルが観測されている。最近は、測定技術の向上に より、軟X線を用いたRIXSにおいて、分解能があがり、低エネルギー励起が精度よく測定されるようになってきている。本講演では、この最近進展の著しい 遷移金属化合物におけるL端RIXSスペクトルの解析を、K端RIXSと対比して議論する。
担当 城　健男（先端物質科学研究科，7010）

 

第403回 物性セミナー

題目 Sending a photon backwards in time
講師 Seth Lloydr　（MIT,  Professor）
日時

2011年1月31日（月）　16:30
場所 先端物質科学研究科　401N
要旨  Ever since Einstein, physicists have argued about whether time travel is consistent with the laws of physics, and, if so, how it might be accomplished. This talk presents a new theory of time travel based on quantum teleportation. Unlike previous theories, the theory can be tested experimentally. I report on an experimental realization of the `grandfather paradox': we send a photon a few billionths of a second backwards in time and have it try to `kill' its previous self.
担当 飯沼昌隆（先端物質科学研究科）内線７０３７

 

第402回 物性セミナー

題目 Resonant Photoelectron Diffraction (RXPD)
講師 Thomas Greber　（University of Zurich, Switzerland）
日時

2011年1月24日（月）　14:30 - 16:00
場所 放射光科学研究センター　4F会議室
要旨  X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) with angular resolution (XPD) allows structure determination paired with chemical and magnetic sensitivity [1]. At x-ray absorption resonance the signal from a specific chemical species is maximal [2].
  After a short review of XPD two examples are discussed. For the case of the endohedral Fullerene Dy3N@C80 it is shown that RXPD allows a direct view on the arrangement of the endohedral unit [3].
  Finally, it is shown that x-ray circular dichroism in XPD gives direct insight into the arrangement of magnetic moments of specific atomic species: The case of Ni(111) is presented.

[1] C. S. Fadley, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 78, 2 (2010).
[2] P. Krüger, et al., Physical Review Letters 100, 055501 (2008).
[3] M. Treier et al., Physical Review B 80, 081403 (2009). 
担当 奥田太一　（放射光科学研究センター）

 

第401回 物性セミナー

題目 スピンチェイン端部へのアク セスのみによる全スピンへのフル量子制御
講師 丸山耕司（理化学研究所　基幹研究所）
日時

2011 年1月20日（木）　10:30　-
場所 先端物質科学研究科 401N
要旨 多体量子系に、そのコヒーレンスを保ちながら自在に制御を加えることは、量子情報処理や化学反応制御の実現を目指す上で根幹をなす要素技術である。
しかし、現状では2、3の量子ビット(2準位系)を制御することは可能になってきたが、それ以上(数十以上)の量子ビットを制御するには至っていない。全ての部分系を力づくで制御しようとすることは、当然ノイズの要因を増やし、コヒーレンスを失う原因となる。そこで、人為的制御を最小限に抑えるため、多体系のごく一部分だけへのアクセスにより全系を制御するシナリオを考える。
 少ない制御で全系の制御を考える上での大きな問題は以下の３つである。
(1)   系の制御可能性は、サイズが大きくなると一般に計算(判定)困難である。
(2)   制御可能であることが分かったとしても、具体的な制御方法(制御パルス)を計算するには指数時間(系のサイズに対して指数関数的に増加する時間)が 必要で、効率的でない。
(3)   たとえ制御パルスが計算できたとしても、パルス実行に必要な全時間を理論的に見積もることは(今のところ)で きない。これが指数時間になってしまっては現実的な制御法とはいえない。
 ここでは、スピン1/2粒子からなる1次元 チェイン(隣接スピン間相互作用)を例に、上の3つの問題を解決することを目指した。スピン間相互作用としてXXタイプを想定し、スピンチェイン端部のスピン二つに印加する磁場を制御できるものとする。
チェイン中の任意の一または二スピン状態 を端部へ輸送し(他のスピンには恒等変換)、そこで所望の操作を加えて再びもとの場所へ状態を輸送することができればよい。これがなぜ可能か、いかに可能かを示す。
担当 飯沼昌隆　（先端物質科学研究科）　７０３７

 

第400回 物性セミナー

日時：2011年1月11日（火）　14:00-17:00

場所：先端物質科学研究科401N

  1. 「グラフェンの電子輸送」　14:00・14:45
    ---　八木隆多（先端物質科学研究科）　---　

    グラフェンはグラファイトの一原子層からなる二次元電子系である。バンド分散 が線形なゼロギャップ半導体であり、質量ゼロのディラック方程式と等価な方程 式に従うというこれまでの物質物性で実現されていなかった特殊な性質を有して おり、種々の新現象や新デバイスが提唱され、実際に観測、実現されつつある。 最近のグラフェン研究の基礎から応用に関して輸送現象を中心とした平易な解説 を行いたい。

  2. 「３次元トポロジカル絶縁体 ––– 放射光光電子分光でとらえる表面ディ ラックコーン –––」　15:00・15:45
    ---　木村昭夫（理学研究科）---

    ３次元トポロジカル絶縁体は、物質内部は絶縁体で、その表面ではディラック・ コーンと呼ばれる「質量ゼロ」のスピン偏極した電子状態が存在する。そのため 表面電子は、欠陥や不純物によって邪魔されることなく伝導できるという魅力的 な性質を示す。最近我々は、シンクロトロン放射光を励起光とした角度分解光電 子分光という手法を用いて、新型のトポロジカル絶縁体TlBiSe$2$における表面 ディラック・コーンの観測に初めて成功した[1]。本セミナーでは、トポロジカ ル絶縁体の研究背景について述べるとともに、我々の最近の研究成果を紹介する。
    [1] K. Kuroda et al., Phys. Rev. Lett. 105, 146801 (2010).

    　

  3. 「トポロジカルAnderson絶縁体」　16:00・16:45
    ---　井村健一郎（先端物質科学研究科）　---

    Dirac電子はZ2トポロジカル絶縁体の基本的な構成要素である。局在の問題で系 の対称性を支配するのは、通常スピン軌道結合（SOC）を介した電子の散乱であ る。一方、Dirac系において特徴的なことは、無摂動のHamiltonian自体が形式的 にSOCのような形をしていることで、その結果（SOCがなくても）局在のクラスは 標準的なorthogonal（弱局在）からsymplectic（反局在）へ変化する。
    Z2絶縁体において、複数のタイプのSOCが競合することにより、（unitaryも加え た）３つの局在のクラスに股がる豊かな相図が実現する [1]。実スピンだけでな く副格子や谷（valley）、軌道といった有効スピンの果たす役割を明らかにし、 Z2非自明なAnderson絶縁体[2]という新しいパラダイムについて議論したい。
    [1] K.-I. Imura, Y. Kuramoto and Ken Nomura, Phys. Rev. B 80, 085119 (2009); ibid.,Europhys. Lett. 89, 17009 (2010).
    [2] A. Yamakage, Ken Nomura, K.-I. Imura, Y. Kuramoto, arXiv:1011.5576.

    　

 

第399回 物性セミナー

題目 遷移金属とその化合物におけるスピン分解内殻光電子分光スペクトルの第一原理計算
講師 高橋 学（群馬大学工学部）
日時

2010 年12 月22 日 (水) 16:30-
場所 先端物質科学研究科 402N
要旨 遷移金属のスピン分解内殻光電子分光スペクトルの第一原理計算について強磁性遷移金属Fe, Co, Ni, 非磁性金属 Cu, V, Ru, および強磁性ホイスラー化合物における遷移金属サイトの内殻光電子分光スペクトルを例にお話しする。Feldkamp
と Davis の理論 [1] をバンド計算と組み合わせることで、第一原理的にスペクトルを計算する。Fe, Co, Niの 3s内殻 XPS ではマジョリティスピンチャンネルのみに顕著なサテライト構造が見られ、その形状は元素に著しく依存するが、計算では概ね実験スペクトルが再現される。少なくとも金属において、局所密度汎関数近似のもとで、終状態ルール [2] がかなりよい近似になっているように見える。スペクトルの形状のスピンチャンネル依存性や元素依存性が、コアホールポテンシャルによる d バンド状態の変形という視点から定性的に理解できる。
参考文献
[1] L. A. Feldkamp, and L. C. Davis, Phys. Rev. B 22, 3644 (1980).
[2] G. D. Mahan, Phys. Rev. B 21, 1421 (1980)
担当 木村昭夫 （理学研究科）・内線7471

 

第398回 物性セミナー

題目 電子運度量密度でみる銅酸化物高温超伝導体のキャリアドープ依存性
‐反強磁性折り畳みとフェルミ・アーク‐
講師 櫻井吉晴(高輝度光科学研究センター)
日時

2010年12月16日（木） 16:30 -
場所 理学研究科 物理科学専攻 会議室 C212
要旨

銅酸化物絶縁体にキャリアーをドープすることで発現する超伝導は、その発見以来20 年以上経過しているものの、依然、物性物理の重要研究テーマのひとつである。本セミナーでは、銅酸化物高温超伝導体のキャリアードープによる電子運動量密度変化を示し、この実験事実をもとに反強磁性折り畳み効果とフェルミ・アークについて議論したい。
電子運動量密度は運動量空間における電子密度であり、コンプトン散乱実験と数値計算再構成法により得られる。コンプトン散乱 [1] はバルクの基底電子状態を検出する手法であり、得られた電子運動量密度に関連した物理量から、フェルミ面 [2,3]、占有軌道 [4,5]、軌道結合状態 [6]などの物理情報が得られる。
本講演では、最初にバンドモデルと分子軌道モデルの立場で銅酸化物高温超伝導体の電子構造とその電子運動量密度分布を説明する。続いて、コンプトン散乱実験の概要を説明した後、ホール・ドープ系LSCO と電子ドープ系NCCO の実験結果を示し、反強磁性折り畳み効果とフェルミ・アークなどにについて議論する。

[1] M.J. Cooper, P.E. Mijnarends, N. Shiotani, N. Sakai, and A, Bansil (eds), X-ray Compton Scattering,(Oxford University Press, 2004).
[2] S.B. Dugdale, R.J. Watts, J. Laverock, Zs. Major, M.A. Alam, M. Samsel-Czekala, G. Kontrym-Sznajd,Y. Sakurai, M. Itou, and D. Fort, Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 046406.
[3] C. Utfeld, J. Laverock, T.D. Haynes, S.B. Dugdale, J.A. Duffy, M.W. Butchers, J.W. Taylor, S.R.Goblin, J.G. Analytis, J.-H. Chu, I. R. Fisher, M. Itou and Y. Sakurai, Phys. Rev. B 81 (2010) 064509.
[4] A. Koizumi, S. Miyaki, Y. Kakutani, H. Koizumi, N. Hiraoka, K. Makoshi, N. Sakai, K. Hirota, and Y.Murakami, Phys. Rev. Lett. 86 (2001) 5589.
[5] B. Barbiellini, A. Koizumi, P.E. Mijnarends, W. Al-Sawai, H. Lin, T. Nagao, K. Hirota, M. Itou, Y.Sakurai, and A. Bansil, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 206402.
担当 中島伸夫 （理学研究科）・内線7361

 

第397回 物性セミナー

題目 Synthesis and Properties of Nanostructured Hydrogen Storage Materials
講師 Xingguo Li (北京大学教授)
日時 2010年12月13日（月） 9:00 - 11:00
場所 先端物質科学研究科　405N
要旨

Hydrogen storage properties are closely related with morphology, size and porous structure. Nanostructure of materials provides a way to enhance the thermodynamic and kinetic properties for both chemical absorption and physical adsorption.

We study influence of particle size, crystal size and pore size on hydrogen storage. For example, Mg-based alloys are promising hydrogen storage materials due to their high hydrogen capacity, low specific weight and abundance. However, the major problem of magnesium is its slow reaction rate and high sorption temperature. We synthesize Mg-based alloys by plasma method combined with the gas-solid reaction. Our results show that plasma is convenient to synthesize necessary nanoparticles used for Mg-based hydrogen storage materials; the gas-solid reaction of nanoparticles is an effective way to synthesize nanostructured Mg-based alloys; nanostructure can enhance hydrogen storage properties of Mg-based alloys. [Acta Materialia, 55 (2007) 4585-4591; Inter. J. Hydrogen Energy, 32(2007)1949-1953.]

Amides such as Mg(NH2)2 and Li2NH have attracted numerous attentions because of their high hydrogen storage capacity and low operative temperature. However, their poor sorption kinetics limits their practical use. In order to improve their hydrogen storage properties, we synthesized Mg(NH2)2 and Li2NH hollow nanospheres with diameter of 100 nm and thickness of 10 nm through the Kirkendall effect in arc plasma process and found that the structure dramatically enhanced the hydrogen desorption kinetics because of their short distance for Mg2+ diffusion and large specific surface area. [Chemistry of Materials, 20 (2008) 282-286; Applied Physics Letter, 92, 231910 (2008).]

Physisorption on large surface-area materials is one significant approach for storing hydrogen. Some metal-organic frameworks (MOFs) show promising results for hydrogen adsorption at low temperatures under appropriate pressures. We synthesized some MOFs by one-pot solution reaction and solvothermal method respectively. The results shows that they have high hydrogen storage capacities of 1.20 wt% at room temperature and 3.42 wt% at 77 K and pore size and specific surface area affect high hydrogen storage greatly. Moreover, by applying MOFs as precursors or by the in situ reduction method we can synthesize nano catalysts which remarkably lower reaction onset temperature and the significantly increased H2 release rates in the release of H2 from ammonium borane. [Inorganic Chem., 47 (2008)10372-10377; Chem. Eur. J. 15(2009)8951-8954; 16(2010)10887-10892]

On the other hand, hydrogen can also affect properties of materials such as mechanical, magnetic and optical properties. For example, in our study we found that Nb3M (M=Al, Si, Ge, Sn) fine powders can be fabricated by hydrogen-induced disintegration and amorphization or switchable mirror phenomenon of some metals can be induced by hydrogenation. [Applied Physics Letter, 88, 072505, 2006.]

水素機能材料学シリーズ27
担当 小島 由継（先進機能物質研究センター）・内線3904

 

第396回 物性セミナー

題目 放射光科学のこれまでとこれから
講師 柿崎明人 (大阪大学産業科学研究所　教授)
日時

2010年12月9日（木） 17:00 - 18:00
場所 放射光科学研究センター４階会議室
要旨 放射光科学という比較的新しい学問分野がわが国でどのように形成されていったかを話すとともに，物性研究所が進めている研究プロジェクトとこの分野を取り巻く環境について述べる。
担当 生天目  放射光科学研究センター　（6293）

 

第395回 物性セミナー

題目 エッジ集束ウイグラーの開発研究
講師 磯山悟朗 (大阪大学産業科学研究所　教授)
日時

2010年12月7日（火） 17:00 - 18:00
場所 放射光科学研究センター４階会議室
要旨 高エネルギー電子ビームに周期的な蛇行運動をさせて高輝度準単色光を発生するアンジュレーターは放射光施設で広く利用されている。同じ装置は、第4世代の放射光源である自由電子レーザー（FEL）にも使われている。我々は、加速器で良く知られているエッジ集束の原理をアンジュレーター（FEL分野ではウイグラーとも呼ばれる）磁石に応用して、電子ビームを蛇行運動させるばかりではなく、同時に横方向の集束力を与えるエッジ集束ウイグラーの開発研究を行っている。数値計算による特性評価を行った後、5周期の試験機を製作して磁場測定を行い、エッジ集束ウイグラーが予想通りに機能することを実証した。引き続き、エッジ集束ウイグラーを用いてFODO型の強集束ウイグラーを製作して阪大産研遠赤外FELに使用している。本講演では、この開発研究の詳細を紹介する。
担当 生天目  放射光科学研究センター　（6293）

 

第394回 物性セミナー

題目 J-PARCにおけるミュオンを用いた物質研究
講師 髭本亘
（日本原子力研究開発機構 先端基礎研究センター・J-PARCセンター）
日時 2010年12月2日（木） 13:00-
場所 先端物質科学研究科　403N講義室
要旨 ミュオンはレプトンに属する素粒子の一つで、スピン1/2と電荷±1を有する。加速器で作られるミュオンの特徴は、スピンが完全に進行方向に偏極していることにあり、これを利用したミュオンスピン緩和法（μSR法）は、超高感度の物質内部の磁場測定手法として物質研究には欠かすことのできないツールとなっている。特に、正の電荷を持つミュオンは軽い陽子とみなすことができ、希薄極限の水素の振る舞いを調べる格好のプローブとなるなどその特徴を活かした独自の研究が可能である。
茨城県東海村の大強度陽子加速器施設J-PARCでは、２００８年よりミュオンを用いた様々な科学研究が開始され、成果が出始めている。本講演ではJ-PARCにおけるミュオンを用いた物質科学研究について紹介する。
担当 井上　克也（理学研究科）・内線7419

 

第393回 物性セミナー

題目 Nano-sized Supramolecular Assemblies
講師 Kari Rissanen
（Department of Chemistry, Nanoscience Center, University of Jyväskylä）
日時 2010年11月9日（火） 10:30-
場所 先端物質科学研究科　401N講義室
要旨

An exciting research challenge in supramolecular chemistry is to design, synthesize, and characterize nanosized
architectures with applications in biology, chemistry, and materials science. Predicting and designing non-covalently bound supramolecular complexes and assemblies is difficult because of the weakness of the interactions involved, thus the resulting superstructure is often a compromise between the geometrical constraints of the building blocks and the competing weak intermolecular interactions.
Our research interest has been focused on the studies of weak non-covalent intermolecular, viz. supramolecular interactions as the driving force in self-assembly and molecular recognition, especially in the solid state by single crystal X-ray diffraction. The lecture will highlight some of our recent studies on hydrogen1 bonded systems, π-π. interactions2, halogen bonding3, hydrophilic/hydrophobic interactions4 and metal ion coordination5 in molecular self-assembly and molecular recognition in various systems such a resorcinarenes, Janus-dendrimers, grids, rotaxanes, L6M4 tetrahedra, etc..

 

 

References
1 a) H. Mansikkamäki, C. A. Schalley M. Nissinen and K. Rissanen, New J. Chem. (2005), 116. b) K.
Raatikainen, J. Huuskonen, E. Kolehmainen and K. Rissanen, Chem. Eur. J. 14 (2008), 3297.
2 H. Mansikkamäki, M. Nissinen and K. Rissanen, Angew. Chem., Int. Ed. Eng. (2004), 1263-1266.H.
Mansikkamäki, S. Busi, M. Nissinen A, Åhman and K. Rissanen, Chem. Eur. J. (2006), 4289.
3 P. Metrangolo, Y. Carcenac, M. Lahtinen, T. Pilati, K. Rissanen, A. Vij and G. Resnati, Science 323 (2009),
1461.
4 V. Percec, D. A. Wilson, P. Leowanawat, C. J. Wilson, A. D. Hughes, M. S. Kaucher, D. A. Hammer, D. H.
Levine, A. J. Kim, F. S. Bates, K. P. Davis, T. P. Lodge, M. L. Klein, R. H. DeVane, E. Aqad, B. M. Rosen,
A. O. Argintaru1, M. J. Sienkowska, K. Rissanen, S. Nummelin and J. Ropponen, Science 328 (2010), 1009.
5 a) D. Funeriu, K. Rissanen and J.-M. Lehn, (2001), Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2001), 10546. b) P. Baxter, H.
Sleiman, J.-M. Lehn and K. Rissanen, Angew. Chem., Int. Ed. Eng. (1997), 1295. c) E. Breuning, M. Ruben,
J.-M. Lehn, F. Renz, Y. Garcia, V. Ksenofontov, P. Gutlich, E. Wegelius and K. Rissanen, Angew. Chem., Int.
Ed. Eng. (2000), 2504. d) J. Frey, C. Tock, J.-P. Collin, V. Heitz, J.-P. Sauvage and K. Rissanen, , J. Am.
Chem. Soc. 130 (2008), 11013. e) M. Beyler, V. Heitz, J.-P. Sauvage, B. Ventura, L. Flamigni and K.
Rissanen, Inorg. Chem. 48 (2009), 8263. f) J.-P. Collin, F. Durola, J. Frey, V. Heitz, F. Reviriego, J.-P.
Sauvage, Y. Trolez and K. Rissanen, J. Am. Chem. Soc. (2010), 6840. g) P. Mal, D. Schultz, K. Beyeh, K.
Rissanen and J.R. Nitschke, Angew. Chem. 47 (2008), 8297. h) P. Mal, B. Breiner, K. Rissanen and J. R.
Nitschke, Science 324 (2009), 1697.
担当 井上　克也（理学研究科）・内線7419

 

第392回 物性セミナー

題目 Hondaにおける燃料電池車への取り組みと小型水素ステーションの開発
講師 守谷 隆史
（株式会社 本田技術研究所 四輪R&Dセンター　執行役員　第一技術開発室　室長）
日時 2010年11月25日（水） 15:35-16:35
場所 学士会館
要旨

1980 年代から研究開発を進めてきた燃料電池技術は、2002 年に燃料電池電気自動車FCX として結実し、2008 年にはV フロースタックを搭載したFCX クラリティへ進化を遂げた。一方水素供給に関しても、ガス改質や太陽光発電式水電解装置などを利用した小型水素ガスステーションの実用化に向けた研究開発を進めている。今回はこれらの取り組みについて紹介するとともに、将来の展望をお伝えする。

水素機能材料学シリーズ26
担当 小島 由継（先進機能物質研究センター）・内線3904

 

第391回 物性セミナー

題目 マイクロ水力発電ノススメ
講師 稲垣 守人
（東京発電株式会社 水力事業部 担当部長）
日時 2010年11月25日（水） 14:25 - 15:25
場所 学士会館
要旨 身の回りに存在しながらエネルギーとしては利用されていない水がある。その水資源と施設を利用する新たな水利用によるマイクロ水力発電が普及始めている。本講演では、国や民間主導で行われている支援制度や法申請をはじめとする各種手続きの骨子を解説すると共に、民間、公共事業および産官学連携等による開発事例をベースに、その推進体制や課題解決までの道のりを紹介する。

水素機能材料学シリーズ25
担当 小島 由継（先進機能物質研究センター）・内線3904

 

第390回 物性セミナー

題目 日本の宇宙開発最前線を語る
講師 前村 孝志
（三菱重工業（株）名古屋航空宇宙システム製作所 技監・技師長／宇宙プログラムオフィス長 ）
日時 2010年11月25日（水） 13:20 - 14:20
場所 学士会館
要旨 我が国の基幹大型ロケットであるH-IIA ロケットは、気象衛星ひまわりなど各種の人工衛星を打上げています。このH-IIA ロケットを改良し、国際宇宙ステーション(ISS)や月面への物資輸送など、将来の可能性を開く新型H-IIBロケットが、日本独自の宇宙ステーション補給機HTV を搭載して昨年9 月11日打上げに成功、HTV の国際宇宙ステーションへのドッキングにも成功し、日本の技術力の高さに世界中から賞賛が寄せられました。このような日本の宇宙開発最前線におけるロケットの信頼性確保等についてロケット打上げ映像等を交えながら、H-IIA ロケット打ち上げ執行責任者も務める講演者が解説します。

水素機能材料学シリーズ24
担当 小島 由継（先進機能物質研究センター）・内線3904

 

第389回 物性セミナー

題目 トクヤマのエネルギー関連素材
講師 岡本秀則 （（株）トクヤマ 技術戦略室）
日時 2010年10月15日（金） 15：00 -
場所 先端物質科学研究科 302S
要旨 （株）トクヤマはソーダ工業からスタートし、現在では有機・無機化学品から電子材料、セメント・建材、メディカル分野まで幅広い事業を展開している。
当社の目指す“技術力を核としたユニークな素材メーカー”を先導する研究開発では、今後の成長が期待される“環境・エネルギー分野”、“情報・電子分野、”生活・医療分野“を重点分野として、製品開発・技術開発を推進している。本セミナーでは、当社のエネルギー関連素材、特に太陽電池用多結晶シリコン及び燃料電池用材料の開発について紹介する。

水素機能材料学シリーズ２３
担当 小島 由継（先進機能物質研究センター）・内線3904

 

第388回 物性セミナー

題目 企業・公的研究機関等における第一原理計算を活用した材料研究
講師 森分 博紀
（ファインセラミックスセンター　ナノ構造研究所 ナノシミュレーションG　グループ長代行）
日時 2010年10月8日（金）11:00-12:00
場所 理学部 物理科学科 会議室　C212
要旨 第一原理計算とは実験値を用いずに量子力学の原理のみに基づいて，シュレディンガー方程式を解くことにより物質の物理量を計算する方法である．近年，計算技術，計算機性能の向上により，現実的な材料の諸問題にこの第一原理計算が活用されるようになってきている．
本講演では，著者の経験にのみ基づいて，この第一原理計算が企業・公的研究機関等においてどのように活用できたのか？はたまた，できなかったのか？を数式を一切使わずに解説することを試みる．
本講演がこれから第一原理計算を研究手法に活用しようとする研究者・技術者のための何らかの参考になれば著者の望外の幸せである．
１）松下電器産業（現Panasonic）における第一原理計算
２）企業における成功の秘訣
３）ファインセラミックスセンター　ナノ構造研究所における第一原理計算
４）公的研究機関等における成功の秘訣

日本語レビュー記事として
[1] 「第一原理計算を用いた強誘電体酸化物の材料設計」森分博紀:
日本セラミックス協会誌セラミックス 44, (2009) 713.
[2] 「ナノ構造研究所における計算材料設計」森分博紀，桑原彰秀，
クレイグ・フィッシャー，田中　功，: 金属　79, (2009) 1113.
[3] 「局在量子構造探求のための理論計算」田中　功，大場史康，
森分博紀，足立裕彦: 日本セラミックス協会誌セラミックス 37, (2002) 423.
担当 森吉 千佳子（理学研究科）・内線7399

 

第387回 物性セミナー

題目 非鉛ＰＴＣサーミスタの創成と開発現況
講師 武田 博明
（東京工業大学　大学院理工学研究科　准教授）
日時 2010年9月15日(水)　14:30-15:30
場所 理学部 物理科学科 会議室　C212
要旨 ＰＴＣサーミスタとは，温度上昇に伴いある温度で急激に電気抵抗が上昇する（Positive Temperature Coefficient of Resistivity：PTC）性質を示す材料を利用した素子である．特にBaTiO3を主原料とするセラミック型ＰＴＣサーミスタは，自身がセンサかつコントローラとなり，外部に制御回路を必要としないインテリジェントなヒータ素子として利用されている．このヒータの動作温度，つまり，ＰＴＣ特性を示す温度はBaTiO3のキュリー温度と密接に関係している．そのため，Baを他の元素で置換することによりこの動作温度を制御することができ，現在使われている130oC 以上で動作するＰＴＣサーミスタはPb（鉛）で置換したものである．この高温動作型ＰＴＣサーミスタにおいて，材料そのものが発熱体となり，鉛の使用量が多いにも関わらず，その非鉛化に向けた報告例は殆どなかった．本講演者は2003年より高温で動作する非鉛ＰＴＣサーミスタの開発研究に着手し，現在，量産化に近づきつつある．
本セミナーでは，これまでの研究成果を時系列に述べ，また，現在の開発状況を解説する．

ＰＴＣ特性に関する著名な文献として
[1] O. Saburi, J. Phys. Soc. Jpn. 14, 1159 (1959)
[2] W. Heywang, J. Am. Ceram. Soc. 47, 484 (1964)
[3] G.H. Jonker, Solid-State Electron. 7, 895 (1964)
非鉛ＰＴＣサーミスタに関する文献として
[4] H. Takeda et al., J. Electroceramics 22, 263 (2009)
担当 森吉 千佳子（理学研究科）・内線7399

 

第386回 物性セミナー

題目 From Design to Fundamental Questions
講師 Prof. Dr. Peter Lemmens
（Institut Physik der Kondensierten Materie Technische Universitat Braunshweig, Germany）
日時 2010年9月10日（金） 13:30 -
場所 先端物質科学研究科　401N講義室
要旨 The combination of electronic correlations with aspects of self organization
induces interesting effects that may very well have application potential. This talk
gives a review of our recent work and tries to relate phenomena in correlated
electron systems with nanostructured materials.
The examples concern competing charge and electronic order in transition metal
oxides and the dynamics of molecular photon emitters and molecular magnets in
templates.
Work supported by DFG, NTH, IGSM and ESF.
 
担当 鈴木　孝至　(先端物質科学研究科）・内線7040

 

第385回 物性セミナー

題目 低温測定制御セミナー
－　液体ヘリウム（4.2K）、液体窒素（77K）レベルでの低温測定ノウハウ　－
講師 山口政紀 （（株）東陽テクニカ）
日時 2010年8月26日（木）　13:30-16:00
場所 先端物質科学研究科　405N講義室
要旨 低温磁場中で誤差の少ない温度測定をするにはどうしたらよいのでしょうか。高い温度安定性を持ったクライオシステムの構築には何が大切なのでしょうか。本セミナーでは正しい温度センサーの選び方や温度制御技術の解説を通してこれらの疑問にお答えします。低温用センサーを使ったデモンストレーションもあり、また周辺機器やアクセサリーの実物もご覧いただけます。
低温機器を使っている皆様が抱く日頃の疑問を解く場にしたいと思いますので、皆様にご参加いただけますようご案内申し上げます。

低温測定の基本ノウハウの紹介
・ 温度センサーの選び方
・ 正しい取り付け方法
・ 温度校正データの取り扱い
・ ヒーターの選択と取り付け方法
・ 良好な温度制御
・ 適切なPID値の探し方
・ 質疑応答

*本低温測定制御セミナーは初めて低温を扱う方を対象にした入門編です。

展示品　：　温度コントローラ、温度センサー、低温用信号ワイヤ　など
 
担当 鬼丸孝博　(先端物質科学研究科）・内線7027

 

第384回 物性セミナー

題目 共鳴軟X線散乱での磁気構造解析－Co酸化物－
講師 岡本　淳   (KEK 物質構造科学研究所構造物性研究センター）
日時 2010年8月19日（木）　15:30 - 16:30
場所 先端物質科学研究科　405N講義室
要旨 共鳴軟X線散乱は、電子自由度の秩序構造（格子、軌道、磁気）への電子状態の影響を直接観測できるということで、この数年強相関電子系物質の構造解析で大いに取り上げられている研究手法である。
特に遷移金属化合物の磁気構造の解析において効果的であることが知られている。
本セミナーでは、共鳴軟X線散乱の原理とKEK-PF軟X線アンジュレータービームラインBL16Aに設置された共鳴軟X線測定装置の説明の後、当該システムで測定された強相関系物質La1.5Ca0.5CoO4の磁気秩序構造解析結果について紹介する。
担当 ：田中　新　(先端物質科学研究科）・内線7012

 

第383回 物性セミナー

題目 共鳴軟X線散乱によるPr0.5Ca0.5MnO3薄膜の電荷・軌道・スピン秩序の観測
講師 和達大樹   (東京大学大学院工学系研究科）
日時 2010年8月19日（木）　14:30 - 15:30
場所 先端物質科学研究科　405N講義室
要旨 ホールをドープしたペロブスカイト型のMn酸化物 R1-xAxMnO3（R = La, Nd, Pr（希土類）、A = Sr, Ba, Ca（アルカリ土類））は、電荷・軌道・スピンの整列現象のため多くの興味を集めてきた。薄膜試料においては、このような整列は基板からのひずみ効果によって大きな影響を受ける[1]。本セミナーでは、LSAT(011)基板 (LSAT: (LaAlO3)0.3-(SrAl0.5Ta0.5O3)0.7) の上に成長させたPr0.5Ca0.5MnO3薄膜の電荷・軌道・スピンの整列に対する共鳴軟X線散乱による観測について報告する。共鳴軟X線散乱ではMn 2p-3d間の共鳴を用いるため、Mn 3d状態に敏感な測定手法である。また、スピンにも敏感であるため、中性子散乱が難しい薄膜試料にはうってつけの測定であると言える。結果としては、200 K付近の電荷整列のほかに、150 K付近と75 K付近にも転移が見られた。前者は反強磁性転移であると考えられるが、後者の起源はまだ定かではない。セミナーでは今後の展望も含めて紹介したい。
[1] D. Okuyama et al., Appl. Phys. Lett. 95, 152502 (2009).
担当 ：田中　新　(先端物質科学研究科）・内線7012

 

第382回 物性セミナー

題目 Nuclear and Magnetic Structures and Magnetism of Synthetic Minerals
講師 Mohamedally Kurmoo  (Université de Strasbourg）
日時 2010年8月5日（木）　15:00 　-
場所 理学研究科　B603
要旨 In this talk I will present our recent work based on the magnetic structures and the associated magnetic properties of synthetic minerals containing divalent Co, Ni, Mn and Cu and tetrahedral anions, such as sulfate, selenate, molybdate, … etc. Our interests in these materials stem from the fact that they have µ3-O bridges between metal centers that may introduce geometrical frustration in chain compounds and in 2D-triangular networks as well as 3D frameworks. On the other hand, several layered compounds have been studied and one of them behaves as single-layer magnet. In particular, the concomitant existence of short-range and long-range magnetic ordering will be presented as well as incommensuration of the magnetic structures.
担当 井上　克也　（理学研究科）・内線7416

 

第381回 物性セミナー

題目 ＦＣＶ（燃料電池自動車）普及に向けた水素インフラの構築と諸課題
講師 吉田　正寛
  (ＪＸ日鉱日石エネルギー（株）研究開発本部）
日時 2010年7月28日（水）　15:50 - 16:50
場所 広島市まちづくり市民交流プラザ　北棟5階　研修室
要旨 低炭素社会構築には運輸部門におけるCO2削減が必要である。そのため、内燃機関の低燃費化、ハイブリッド化に加え、EV、FCVの普及がキーとなる。FCVの普及には、新たに水素供給インフラの整    備が必要であり、どの様に構築していくか、その課題は何かについてお話しする。

水素機能材料学シリーズ22
担当 小島　由継　（先進機能物質研究センター）・内線5744

 

第380回 物性セミナー

題目 風力発電の現状と課題、および将来展望
講師 田北　勝彦
  (三菱重工業（株）原動機事業本部　再生エネルギー事業部　風力事業ユニット）
日時 2010年7月28日（水）　14:40 - 15:40
場所 広島市まちづくり市民交流プラザ　北棟5階　研修室
要旨 低炭素社会の実現には、環境Environment・エネルギーEnergy・経済Economyの３Ｅのバランスが重要である。三菱重工業は総合重電メーカとして、風力をはじめ太陽光・バイオマス・地熱など多様な再生可能エネルギーを手がけている。社内外の事例を元に、風力発電を中心とした世界の新エネルギーの最新状況とその将来像について紹介する

水素機能材料学シリーズ21
担当 小島　由継　（先進機能物質研究センター）・内線5744

 

第379回 物性セミナー

題目 水素エネルギー社会に向けた福岡の挑戦
講師 田代　裕靖
  (福岡県商工部新産業・技術振興課（福岡水素エネルギー戦略会議）
日時 2010年7月28日（水）　13:40 - 14:40
場所 広島市まちづくり市民交流プラザ　北棟5階　研修室
要旨 福岡県・水素エネルギー戦略会議では、環境にやさしい水素エネルギー社会を実現するため、「研究開発」「社会実証」「水素人材育成」「世界最先端の水素情報拠点の構築」「水素エネルギー新産業の育成・集積」を総合的に推進する「福岡水素戦略」を展開している。本講演では、最先端の取り組みである「福岡水素戦略」の概要を紹介する

水素機能材料学シリーズ20
担当 小島　由継　（先進機能物質研究センター）・内線5744

 

第378回 物性セミナー

題目 Hydrogen activities in Industrial Technology Research Institute (ITRI)
講師 Dr. Bin-Hao Chen
(New Energy Division, Industrial Technology Research Institute, Taiwa)
日時 2010年7月15日（木）16:00-17:00
場所 先端物質科学研究科302S
要旨 Hydrogen is the most promise energy carrier of the future energy. Our works include the hydrogen production, storage and applications. Current work in fuel cell application is the combined heat and power (CHP) system efforts have been focused on water and heat management. In hydrogen storage, we focus on the solid state storage, especially in advanced metal hydride system. The main sections are shown below:
Fuel Cell development: CHP system
Hydrogen production: steam reformer; plasma reformer; photocatalysis
Hydrogen storage: metal hydride; chemical hydride
Infrastructure: hydrogen station
This is very important and significant topic in hydrogen economy.

水素機能材料学シリーズ19
担当 小島　由継　（先進機能物質研究センター）・内線5744

 

第377回 物性セミナー

題目 I.Static exchange displacements waves in rare-earth hexaborides
II.Magnetic susceptibility and dilatometry as probes of the symmetry lowering in cubic systems: An application to CeB6
講師 M. Amara
（University of Joseph-Fourier and Institut Néel, CNRS, Grenoble, France）
日時 2010年7月15日(木)　16:20−17:50
場所 先端物質科学研究科　405N
要旨 I.
With the development of X-ray diffraction as a tool for the investigation of the magnetic order range of rare-earth compounds, new charge related phenomena have been evidenced. In the case of GdB6, the search for magnetic reflections has revealed the existence of extra reflections, which were latter ascribed to the displacements of the Gd3+ ions. The formation of static displacements waves is not specific to GdB6 as it has also been observed in TbB6.
The features/properties of the antiferromagnetic states of these two compounds will be discussed in the light of the exchange displacements model. This simple mean-field model in particular explains:
- the emergence of displacements <1/2 1/2 0>, <1/2 0 0>, <1/4 1/4 1/2> waves as result of < 1/4 1/4 1/2> antiferromagnetic wave vectors.
- the 1st order magnetic transition at TN.
- the recurrence of the <1/4 1/4 1/2> magnetic wave vector in the R-B6 series.

II.
The point symmetry lowering, occurring as a system orders, is usually investigated by microscopic, diffraction means. These methods can be usefully preceded and complemented by macroscopic investigations. In the case of cubic magnetic systems, the emergence of an anisotropy in the magnetic susceptibility is the direct signature of the symmetry lowering. As an effect of this symmetry lowering, the sample divides into domains, which hampers the determination of the physical properties of the ordered state. However, via a careful investigation of the magnetic susceptibility, the ordered state symmetry can be identified. Thereafter, thanks to the application of a magnetic field along judiciously chosen directions, the domains' distribution ambiguity is solved in any subsequent experimental investigation.
In our case, the method is used in the determination of the spontaneous striction of single crystals below their ordering temperature. Using a high sensitivity capacitive dilatometer and submitting the sample to a magnetic field of adjustable strength and direction, the symmetry conclusions of the magnetic susceptibility can be checked and, via the order parameter coupling with the lattice, brought to a quantitative, high accuracy, determination. To illustrate the efficiency of this approach, the investigation of the "AFQ" and antiferromagnetic states of CeB6 will be presented.
 
担当 松村 武　（先端物質科学研究科）・内線7021

 

第376回 物性セミナー

題目 水と窒素からの常圧アンモニア電解合成
・アンモニアエコノミーの基盤技術・
講師 伊藤靖彦
（同志社大学理工学部環境システム学科）
日時 2010年6月8日（火）15:00-16:30
場所 先端物質科学研究科 302S
要旨 低炭素社会の実現には、アンモニアをエネルギー貯蔵・輸送媒体とするアンモニアエネルギーシステムの確立が望まれる。これを可能にする新技術として、溶融塩を電解質に用いた「水と窒素からの常圧アンモニア電解合成」を提案し開発を進めている。本講では、この技術の原理と開発状況について述べるとともに、アンモニアエネルギーシステムの概念、さらにはアンモニアがキーマテリアルとして活躍の場を一層広げていくであろうと思われる社会システムの未来について展望する。
担当 小島 由継 （先進機能物質研究センター 内線3904）

 

 

 


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