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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02060/
• 关键词: 水素; ドーピング; 酸化亜鉛; 同位体効果; 量子性; イオンビーム; チタン酸ストロンチウム; 金属的伝導性; 薄膜; 電気伝導度; 拡散

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。

は の purpose this study, the most nearly な も body element の つ で あ る に injection water element を material す る こ と で や, physical properties functional を instantaneous に variations in し, novel properties な を shows す こ と で あ り, very intention to に な subject で あ る. こ れ ま で に research representatives は acidification 亜 lead film へ の cryogenic で の プ ロ ト ン ビ ー ム irradiation を い, そ の の after heating process に お け る electric 気 resistance の ヒ ス テ リ シ ス 挙 dynamic を shows し て い た. こ の ヒ ス テ リ シ ス 挙 dynamic origin は の low temperature irradiation さ れ た water element の ト ラ ッ プ サ イ ト か ら の mobile に よ る も の で は な い か と え test, when the annual に お い て, acidification 亜 lead film に す seaborne る heavy water element イ オ ン ビ ー ム irradiation を い, ヒ ス テ リ シ ス 挙 dynamic に す seaborne る extremely め て huge な with a sharper fruit body を 観 measuring す る こ と に successful し た. こ の huge な with a sharper fruit body は ヒ ス テ リ シ ス 挙 dynamic origin に の masato す る 仮 said that in the strong を く け る と と も に と heavy water, water element element の quantum の violations い が color thick く reflect さ れ た results で あ る と said え る. は こ れ ら の results, low temperature で の プ ロ ト ン ビ ー ム に after irradiation the in - situ electric 気 伝 conductance を determination す る と い う の characteristic を live this study か す こ と で must ら れ た extremely め て new rules の high い デ ー タ で あ る. The research results of て に に て て て, molecular science symposium, annual meeting of the Physical Society of Japan, spring annual Meeting of the Chemical Society of Japan にお て oral presentation を ってお た, student lecture award of the chemical Society of Japan を award received た. ま た, open 発 し た water element イ オ ン ビ ー ム radiation device に masato す を る paper since the first author と ら し て penned し, tangle め げ, international volunteers の Review of Scientific Instruments に mining 択 さ れ た. Line こ れ ま で っ て き た acidification 亜 lead film や チ タ ン acid ス ト ロ ン チ ウ ム film へ の irradiation be 験 に masato す る paper も now penned し て お り, volunteers へ contribute の を designated し て い る.

项目成果

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

• 发表时间: 2018
• 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

• 发表时间: 2016
• 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

• 发表时间: 2016
• 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

• 发表时间: 2015
• 作者: Ryo Nakayama;Mitsuhiko Maesato;Takashi Nagaoka;Makoto Arita;Hiroshi Kitagawa
• 通讯作者: Hiroshi Kitagawa

酸化亜鉛に対する低温での重水素分子イオン照射による同位体効果の観測

低温氘分子离子辐照氧化锌同位素效应观察

• 发表时间: 2017
• 作者: 中山 亮;鈴木 直也;前里 光彦;有田 誠;北川 宏
• 通讯作者: 北川 宏