増田亮 原子炉実験所研究員、小林康浩 同助教、北尾真司 同准教授、黒葛真行 同研究員、齋藤真器名 同助教、瀬戸誠 同教授、細井浩平 理学研究科博士課程学生（現九州大学大学院工学研究院）、小林浩和 同特定准教授、北川宏 同教授、および依田芳卓 高輝度光科学研究センター主幹研究員、三井隆也 日本原子力研究開発機構研究員からなる研究グループは、磁性元素として地球上で二番目に多いニッケル（Ni）に対する「放射光メスバウアー吸収分光法」と呼ばれる先端的計測手法を大幅に高度化し、通常のニッケル金属とは異なる構造をしたニッケルナノ粒子の磁性を測定することに成功しました。これにより、ニッケルを含む多くの磁石材料や触媒材料の開発を促進するものと期待されます。
本研究成果は、2月17日（グリニッジ標準時）に英国科学誌「Scientific Reports」誌（電子版）に掲載されました。
研究者からのコメント
増田研究员
ニッケルは磁性体?电极材?水素贮蔵物质?有机反応の触媒など多种多彩に利用される元素です。このニッケルに対する「放射光メスバウアー吸収分光法」と呼ばれる先端的分析法を高度化したことで、こういった机能性材料のにおけるニッケルの状态(価数や磁気モーメント)の分析が従来より容易にかつ试料が少ない场合でも行えるようになりました。さまざまなニッケル成分が含まれる物质に対しても成分ごとに分离できるので、いろいろなニッケル错体や、有机物や金属错体の构造体で被覆されたナノ粒子など、复雑かつ多様なニッケル含有材料の分析における强力なツールになることが期待されます。
概要
ニッケルをナノ粒子化して、バルク（块）のニッケルと全く异なる物质现象を発现させることで新しい高机能材料を创出させるための研究が近年盛んに进められています。このような先端ナノ材料の开発においては、候补物质の机能発现のメカニズムを解明して、高性能化を図った后に大量生产に向けた技术开発が行われます。ところが、多くの场合、开発の初期段阶で得られる候补物质は少量であり、その微量な试料の材料特性を调べられる手法が必要不可欠となっています。このため、レーザーのように微量试料をピンポイントで测定できる指向性の强い放射光を光源に用いたニッケルのメスバウアー分光法の実用化に大きな期待がもたれていました。
本実験では、仅か0.1グラム（従来法で実験を行うのに必要な试料量の10分の1以下）のナノ粒子に放射光をピンポイントで照射することにより、统计性の良いスペクトルを得ることに成功しました。スペクトルの解析から求められたニッケルナノ粒子の磁気モーメントの大きさは0.3μ叠で、バルクのニッケルの半分以下にまで低下していることが分かりました。ニッケルナノ粒子の磁気モーメントが低下する原因としては、结晶构造が异なることに加えて、试料作製の过程で混入した炭素による影响が予想されます。このため、理论计算と実験结果を比较した结果、今回测定を行ったナノ粒子では、ニッケルに対して10％程度の炭素が入り込んでいることを突き止めました。
放射光を用いて测定したニッケル金属（バルク）のメスバウアースペクトル（补）とニッケルナノ粒子のメスバウアースペクトル（产）。吸収线の幅がニッケルの磁力の强さに比例します。これらの试料は、安価な市贩のニッケルで作製されており、高価な同位体富化は行っていません。横轴の速度は、1尘尘/蝉=0.225μ别痴でエネルギーに変换できます。 详しい研究内容について
书誌情报
[DOI]
摆碍鲍搁贰狈础滨アクセス鲍搁尝闭
Ryo Masuda, Yasuhiro Kobayashi, Shinji Kitao, Masayuki Kurokuzu, Makina Saito, Yoshitaka Yoda, Takaya Mitsui, Kohei Hosoi, Hirokazu Kobayashi, Hiroshi Kitagawa & Makoto Seto
" 61 Ni synchrotron radiation-based M?ssbauer spectroscopy of nickel-based nanoparticles with hexagonal structure"
Scientific Reports 6, Article number: 20861 Published: 17 February 2016
