中性子構造物性研究室

物質の性質を中性子線をつかって原子レベルで調べて理解することを目指している物性物理学、磁性物理学のグループです。工学部の物質科学工学科に所属してます。J-PARCを中心に中性子施設を利用するのが特色なので、東海キャンパスを拠点にしています。詳しくは→About Us

このサイトでは、工学部３年生むけに研究室の様子を伝えます。

研究室を探している学生さんへ

3年生への先輩からのメッセージ　2020年度版
研究室パンフレット2020年度版あります。(PDF: ただし12MB)

　News!

星くん（M1）が日本中性子科学会科学会年会で、優秀ポスター賞を受賞しました！！

小林くん(B4）が、物質科学工学科材料工学系の中間発表会で、優秀発表賞（３位）をいただきました。

結晶学の世界でものすごくえらい先生に研究を説明する杉本くん（当時４年）

J-PARC実験の装置の前で（2019年11月）。　　

最近の学生さんの活躍

2021年12月23日　　茨城大物性物理グループ５研究室連合で、終始２年の中間発表会をやり、修士２年の荒瀬くん、石﨑くん、野田新太くんが発表しました。
2021年12月19-22日　４年生のKeikoさん、小林くん、富松さんが量子線科学専攻のご支援で、SPring-8　秋の学校に参加しました。普段はできない実験実習でいろいろな経験ができたようです。
2021年12月15日　　４年生の物性勉強会やりました。担当はKeikoさんで、金属の常磁性について議論しました。
2021年12月7日　　４年生の卒研中間発表会をオンラインでやりました。Keikoさん、小林くん、富松さんが発表しました。３人とも立派でした。小林くん(B4）が、物質科学工学科材料工学系の中間発表会で、優秀発表賞（３位）をいただきました。

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2021年12月3日　星くん（M1）が日本中性子科学会科学会年会で、優秀ポスター賞を受賞しました！！

2021年12月2日 12月1-3日の日程で中性子科学会年会が開催され、12月2日に全員がオンラインポスター発表をしました。ポスターといっても、時間無制限の口頭発表と同じ。どの発表も休む間も無くお客さんがきて、ずっと議論していました。この体験が学生さんを成長させます。

　　
みんな離れた場所で発表しています
2021年12月1日　　小林くん(B4）が、自分の試料である希土類ホウ化物の単結晶をFZ炉で作成しました。でも一番大事な結晶成長のところは、エキスパートである理学部の伊賀先生にやっていただきました。職人技なので、簡単には習得できませんが。

2021年11月24日　　４年生の固体物理学勉強会をやりました。担当は理学部奥研究室の小林くんで、遷移金属での軌道角運動量の消失という重要な現象について勉強しました

2021年11月16日　　研究室セミナーをやりました。担当は野田くん（M2）で、以下の英語論文を紹介しました。

Reconciling the Pauling bond length picture and Vegard’s law in a mixed crystal:An x-ray fluorescence holographic study
S. Hosokawa et al.

ZnTeにMnをドープした際のX線回折実験とXAFS実験の結果の矛盾を蛍光X線ホログラフィーをつかって解決する、という論文です。

2021年11月12-16日　　茨城大が管理する中性子分光器T1-1で、４年の富松さん、Keikoさん、小林くんが磁性体での磁気反射測定の実験をしました。最低温度3Kまで冷却して実験します。

2021年11月5日　　　JRR3（東海村）にある中性子分光器T1-1で高野くん(M1)、菅野くん(M1)、小林くん（B4）が実験しました。この装置だと逆格子が実在しているのがよくわかります。安全のため、実験中はヘルメット着用です。

2021年11月2日　　　工学部の3年生の方が研究室見学にきてくれました。すでに学術的な説明はオンラインでいろいろしているので、今回は先輩たちと直接お話することが主です。

2021年10月27-30日　　つくばのFoton Factoryで、蛍光Ｘ線ホログラフィー実験を行いました。小林くん(B4）をリーダーとするの実験で、籠状物質での籠内の希土類の振る舞いを観測します。大山研としての新しいテーマの立ち上げです。

　

2021年10月26日　　　研究室セミナーをやりました。担当はM2の石﨑くん。論文は、共同研究者である広島大鬼丸研の以下の論文です。

「Quantum Phase Transitions in an Yb-based Semiconductor YbCuS2 with an Effective Spin-1=2 Zigzag Chain」

希土類でのジグザグ鎖での特異な磁性の研究です。

2021年10月22日　　　３年生むけ研究室ガイダンスがあり、大山教授が説明しました。

2021年10月21日　　４年生の固体物理勉強会をやりました。担当は富松さん（B4）。二準位系での磁化を量子力学的に理解する議論です。磁性だけでなく、物理の重要なことがつまっている回でした、

2021年10月15日　　１２月に開催される日本中性子科学会で全員が発表します。その発表申し込みをやりました。４年生は発表デビューです。

2021年10月13日　４年生の固体物理勉強会をやりました。担当は小林くん（B4）。今回から磁性の勉強で、反磁性の議論をしました。

2021年10月6日　４年生の固体物理勉強会をやりました。担当はKeikoさん（B4）。バンド構造の視点で、金属と絶縁体、半導体の違いを議論しました。

2021年9月27日～　　日本原子力研究開発機構（東海村）の実験用原子炉JRR-3で、4年生を中心に中性子実験をしました。茨城大が運営に責任をもっている三軸型分光器T1-1です。大山教授が装置責任者をしています。原子炉とJ-PARCの両方で実験経験をつめるのは茨城大の強みです。

原子炉での実験では、安全のためヘルメットをかぶります。

2021年9月24日　　　工学部２、３年生を対象に、オンラインでJ-PARC見学と研究室見学をやりました。６名の学生さんが参加してくれて、研究室での学生さんの生活などについて、大山研の学生さんたちといろいろ話してくれました。
2021年9月22日　　　物理学会秋季大会で、石﨑くん(M2）が希土類磁性体での結晶構造について発表しました。発表も質疑も立派でした。オンラインなので、みんなの勇姿を写真にとれないのが残念です。
2021年9月20日　　　物理学会の秋季大会がはじまりました。荒瀬くん(M2）、野田くん（M2）、菅野くん(M1)、高野くん(M1)、星くん(M1)が発表しました。ホログラフィーのセッションです。みんな発表も質疑応答も立派でした。発表経験は学生さんを大きく成長させてくれます。
2021年9月13日　　４年生の固体物理勉強会をやりました。担当は理学部物理奥研究室の小林さん（B4）。結晶中の伝導電子特有の性質について議論しました。
2021年9月6日　　４年生の固体物理勉強会をやりました。担当は富松さん（B4）。結晶中の伝導電子特有の性質であるブロッホの定理について議論しました。
2021年8月23日　　４年生の固体物理勉強会をやりました。担当は小林くん（B4）。いよいよバンド構造と電気伝導の関係の議論にはいりました。
2021年8月2日　　　４年生の固体物理勉強会をやりました。担当はKeikoさん（B4）。ホール効果と熱伝導といった伝導電子が主役になる重要な現象について議論しました。
2021年7月30日　　４年生の固体物理勉強会をやりました。担当は理学部の奥研究室の小林くん。自由フェルミ気体モデルでの電気伝導の理解がテーマでした。なんでT=0K近くでは電気抵抗が一定になるのか、といった問題を議論しました。
2021年7月23日-７月２６日　　放射光X線施設SPring-8（兵庫県）で蛍光X線ホログラフィーの実験をしました。今回の隊長はM1の星くん。太陽電池材料でのドーパント周りの原子構造を観測しました。全員が協力して取り組むのが大山研のスタイルです。通常の大学生活では見ることのできない先端研究施設での研究体験は学生さんの成長につながります。

2021年7月15日　　日本原子力研究開発機構にある実験用原子炉には茨城大が管理する中性子分光器T1-1があります。大震災以降原子炉が１０年停止してましたが、今年度再稼働し、T1-1もつかえるようになりました。茨城大の学生の実習や卒研実験に用いることができ、茨城大の学生育成のあらたな特色になります。大山研究室と岩佐研究室が協力して運営していきます。

2021年7月３日　　大学院の推薦入学の面接試験がありました。今年は対面での試験です。

2021年７月5日～　　J-PARCの原子核物理学の装置ANNRIで、粉末試料でのホログラフィー開発をおこないました。高野くん（M1）をリーダーとする実験です。

2021年６月３０日～　　夏前最後のJ-PARCのBL10でのホログラフィー実験です。、荒瀬くん(M2）とKeikoさん（B4）をそれぞれリーダーとする実験です。
2021年6月28日　　４年生の固体物理勉強会をやりました。理学部の奥研究室と合同です。今日の担当は富松さん(B4）で、固体の電子比熱を量子力学的に理解する議論をしました。

2021年6月28日　　４年生３人が、Cu単結晶の軸を確認する実験を行いました。茨城高専のX線ラウエカメラを使わせていただきました。

2021年6月24日　　荒瀬くん（M2）、小林くん(B4）が自分たちで作成した希土類ホウ化物YbB6の単結晶の結晶軸をきめる実験をしました。J-PARCでの中性子実験の準備です。茨城高専のX線ラウエカメラを使わせていただきました。たいへん使いやすい装置です。研究はいろいろな方の共同研究ですすんでいきます。

2021年6月21日４年生の固体物理勉強会をやりました。理学部の奥研究室と合同です。今日の担当は小林くんで、ポテンシャルの壁に閉じ込められた電子の振る舞いを議論しました。これは金属の比熱の温度変化が量子力学的現象であることにつながりますが、それは次回。

2021年６月１７日　　理学部物理の伊賀先生の協力で、荒瀬くん(M2）と小林くん(B4）が単結晶成長をやりました。東海にある伊賀研究室のFloating Zone炉を利用します。職人技が必要ですけれど、いい結晶ができました。

　
2021年6月17日　　茨城高専の佐藤先生との共同研究で、偏極中性子実験用試料FeCo合金の磁化過程測定をおこないました。今回は偏極中性子実験のため、FeCo合金が飽和する磁場の大きさを確認する実験です。写真右が、磁場9T、温度1000Kの条件で測定できる優れもののマグネットです。

2021年6月11-19日　　J-PARCの核物理学実験装置ANNRIで実験です。核物理ではなくて、大山研の得意技、ホログラフィーを粉末試料でも実現させようとする世界初の挑戦をしています。今回は４年生ががんばってくれました。
　
試料をセットしてる４年生
2021年6月９日～　　　理学部の伊賀研究室との共同研究で、荒瀬くん（M2）と小林くん（B4）が希土類ほう化物の単結晶作成をおこないました。繊細で丁寧な作業のつみかさねです。写真は荒瀬くんが単結晶の原料棒の焼結をおこなっているところ。

2021年6月5-11日　　つくばの高エネ研の放射光X線施設Photon Factoryで、蛍光X線ホログラフィーの実験をしました。FeCo合金でFeとCoを区別してそれぞれの周りの原子構造をイメージングする実験です。４年生にははじめての本格的な実験でした。

　

2021年6月3日　　日本物理学会秋季大会（オンライン）にM1,M2全員が申し込みました。オンラインなので、全員口頭発表にしました。
2021年５月３１日　　４年生の固体物理勉強会をオンラインでやりました。金属の伝導電子の振る舞いについて、Keikoさんが説明してくれました。理学部物理の奥研と合同です。
2021年５月２４日　　４年生の固体物理勉強会をオンラインでやりました。金属の伝導電子の振る舞いについて、Keikoさんが説明してくれました。理学部物理の奥研と合同で、今回は奥研の小林くんが担当でした。
2021年5月11日　　中性子ホログラフィーの結果を含む論文が学術雑誌ACS Applied Energy Materialsに発表されたのをうけ、プレス発表をしました。東北大他との共同研究です。

Chemical-Pressure-Induced Point Defects Enable Low Thermal Conductivity for Mg2Sn and Mg2Si Single Crystals
Wataru Saito, Kei Hayashi, Zhicheng Huang, Kazuya Sugimoto, Kenji Ohoyama, Naohisa Happo, Masahide Harada, Kenichi Oikawa, Yasuhiro Inamura, Kouichi Hayashi, Takamichi Miyazaki, Yuzuru Miyazaki
ACS Applied Energy Materials
DOI: 10.1021/acsaem.1c00670

安全、安価な熱電材料の高性能化に関する論文で、2020年度卒業の杉本くんがJ-PARCでのホログラフィー実験で発見した現象が鍵となった論文です。
2021年5月10日　　4年生の固体物理勉強会をやりました。オープンスペースで広々と。担当は富松さんで、イオン結合の物理を勉強しました。量子力学的斥力の存在がポイントです。理学部物理の奥研究室との合同です。

2021年5月7日　　中性子実験に使う試料として、こぶし大のCu単結晶を放電加工機でカットを試みました。でも大きすぎて難しい。

2021年5月6日　　４年生の卒研テーマがきまりました。

2021年4月30日　　現状報告会をやりました。菅野くん(M1）、高野くん（M1）が偏極中性子ホログラフィー、粉末ホログラフィーの開発について報告しました。どちらも実現すれば世界初。現情報告会といっても、学生さんの間での議論が中心です。
2021年4月19日-30日　　今年度最初のJ-PARC中性子実験をBL10で行いました。ホログラフィーの検出効率をあげるため、JAEAと協力してマルチ検出器系を構築するのが目的でした。残念ながら４年生は手続きの関係でまだ参加はできません。

2021年4月２６日　　４年生の固体物理勉強会をやりました。小林くんが担当です。
2021年4月20日　　　４年生の実験として、Pd単結晶のラウエ実験をしました。Pdの逆格子の写真を撮影して、結晶軸を確認する実験です。今回はうまくいって、[111]軸の３回対称軸がみえました。

　
2021年4月20日　　　現状報告会をやりました。今回は石﨑くん(M1）が希土類磁性体の構造転移、磁気転移について報告しました。

2021年4月19日　　　４年生の固体物理勉強会がスタートしました。理学部物理の奥研究室の小林くんも参加です。ファンデルワース力について、Keikoさんが詳しく説明してくれました。

2021年4月15日　　　茨城大学量子線科学専攻は、日本原子力研究開発機構の実験用原子炉JRR-3（茨城県東海村）の中性子分光器を管理運営しています。今日は大山教授と理学部物理の岩佐教授が装置の整備をおこない、動作確認をしました。震災以来１０年とまっていましたから。

2021年4月14日　　４年生の初実験としてX線ラウエ実験をしました。左奥がX線装置です。Pd単結晶の逆格子の写真をとる実験でしたが、装置が不調で途中で断念しました。残念　

2021年4月13日　　新４年生への研究室説明をかねて、現状報告会をしました。今回は星君(M1）、野田君（M2）、荒瀬君（M2）。報告会とはいうものの、学生さん同士での議論がメインです。みんな熱心です。

2021年4月９日　　新4年生のKeikoさん、小林くん、富松さんが研究室に参加し１０人になりました。新しい研究室のスタートです！

2021年４月８日　　　新4年生の配属が発表になりました。
2021年４月１日　　　申請していた科学研究費（科研費）が２件とも採択されました！これで学生さん新しい挑戦にとりくみます！

　物質中で孤立した水素の新しい観測法の確立：中性子ホログラフィーの応用（公募研究）
　新しい原子イメージング法を用いたカゴ状構造内ドーパントの孤立振動の定量評価（基盤B）

2021年3月30日　　　　実験の合間に、4年生の記念写真をとりました。ここが学生さんの活躍の場所ですから。卒業おめでとう！！

　
2021年3月24日ー31日　　　今年度最後のJ-PARC実験です。名工大との共同研究で、ホログラフィー実験と偏極度解析実験をします。偏極実験では理学部物理の奥研究室に全面的に協力いただきました。世界的にもそうそうできる実験ではないので、いい経験になります。

　
奥研究室の修士の学生さんと偏極装置を設置する菅野くん（B4）

2021.3.24 2021年3月24日　　山本くん（M2）が、学長から学生表彰をいただきました。山本くんの研究室最後の日でした。おめでとう！

　　
2021.3.23　　卒業式はありませんが、研究室でM2の山本隆文くん、杉本和哉くんの学位記授与式をやりました。二人とも大きな仕事をしてくれました。おめでとう！まさに、ここから始まる新しい世界で活躍してください。

2021.3.22 茨城大量子線科学専攻が運営する三軸型中性子分光器T1-1です。大山教授が装置責任者をしており、卒研、修士研究だけでなく専攻の実習講義などにも活用します。震災以来１０年間停止していましたが、令和３年度6月にユーザー実験が再開されます。今日は再立ち上げ作業をやりました。

　　　
2021.3.18-21 つくばにある放射光X線実験施設Photon Factoryで、希土類磁性体の構造転移を観測する単結晶X線回折実験をしました。この時期は4年生が活躍します。滅多にできない実験なので、新しい経験ができました。

　
2021.3.14　　　大山教授が、日本物理学会７６回年次大会での合同シンポジウム「次世代中性子技術で拓く新しい物理」で招待講演をしました。

2021.3.10　　　星くん（B4）が金属学会・鉄鋼学会の奨学賞を受賞しました。おめでとう！

　 2021.3.5　　　菅野くん（B4）が設計、作成した偏極中性子実験用の磁気デバイスの評価のための磁場分布測定をしました。理学部の奥研究室にご協力いただきました。改良すべき点がみつかりました。
　　　　　
2021.2.24~　　J-PARCで中性子ホログラフィーの実験をやりました。今回の目的は新しく導入したCeBr3型マルチ検出器系と高分解能Ge型検出器を用いての初めての本測定です。

2021.2.15　　修論発表会がハイブリッドで行われ、M2の山本くん、杉本くんが発表しました。ふたりとも立派な発表でした。おめでとう。
2021.2.10　　　４年生の卒研発表会がオンラインで行われました。菅野くん、高野くん、星くんが立派に発表しました。お疲れ様！

2021.2.1-4　　J-PARCで中性子実験を行いました。M1の野田くんが隊長で、主に新兵器のGe型高性能検出器とCeBr3型検出器のテストを行いました。性能が確認できたので、次の実験からはさらに高精度の測定が可能になります！

CeBr3型　多検出器系の設置

高エネルギー分解能のGe型検出器

2020.12.20-23　　SPring-8秋の学校に４年生の高野くん、星くんが参加しました。５０人くらいの参加者にまじり、放射光X線実験の実習をみっちりやりました。研究室だけでは使うチャンスのない装置にも触れることができました。