超精密中性子集束ミラーによる電極界面のナノ構造解析技術の実用化

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測定精度の劇的な向上に向けた大きなマイルストーン

2020-10-26 高エネルギー加速器研究機構,J-PARCセンター,理化学研究所,京都大学,東京工業大学


多入射反射率法の模式図

概要

高エネルギー加速器研究機構(KEK)物質構造科学研究所の山田 悟史 助教、根本 文也 特任助教(研究当時)、堀 耕一郎 共同研究研究員らのグループは、理化学研究所 光量子工学研究センターの細畠 拓也 研究員、山形 豊 チームリーダー、京都大学 複合原子力科学研究所 日野 正裕 准教授、東京工業大学 科学技術創成研究院 全固体電池研究ユニットの鈴木 耕太 助教、平山 雅章 教授、菅野 了次 教授と共同で、大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設(MLFにおいて表面・界面のナノ構造解析技術である中性子反射率法による、リチウムイオン電池の電極界面の測定に要する時間を大幅に短縮することに成功しました。これは、超精密中性子集束ミラーを実用化することにより達成できた成果です。また、集束ミラーを複数組み合わせることにより、世界で例の無い新技術「多入射反射率法」を既存の装置で実現するための光学系を提案しました。これが実現すれば、電池の充放電過程で生じる電極界面における分子スケールの変化を短時間かつ高精度でリアルタイム計測可能になると期待でき、現在その実現に向けた計画が進行中です。

この研究成果は、10月26日 Journal of Applied Crystallography(オンライン版)にてオープンアクセス出版されました。

研究成果のポイント

  • J-PARC MLFにおいて0.001度の精度を有する中性子集束ミラーを実用化
  • リチウムイオン電池の電極界面評価に適用し、測定時間の大幅な短縮に成功
  • 世界初の「多入射反射率法」実現に向けて複数の集束ミラーによる光学系を提案
  • 充放電過程の高時間・空間分解能リアルタイム計測に向けた計画が進行中

詳しい資料は≫

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