BL02 中性子・計算機の相補利用によるイオン液体のイオン伝導機構の解明

• フランス　Orleans,大学 David L. Price教授, Oleg Borodin博士
• Pierre et Marie Curie大学 Marie-Louise Saboungi教授
• Institut Laue Langevin研究所 Miguel A. Gonzalez博士
• 東京大学物性研究所 山室教授, 古府博士
• JAEA J-PARC 柴田博士
• CROSS 山田博士

イオン液体に少量の水を添加すると、粘度や伝導度が大きく変化する。高エネルギー分解能中性子分光器DNAを用いた準弾性散乱測定と分子動力学シミュレーション計算(MD)を駆使し、イオン液体C8mimBF4の分子ダイナミクスの水添加の影響を調べた。その結果、水の添加により、イオン液体分子の拡散スピードが約7倍になることが明らかになった。これらの結果から、水添加によりイオン伝導度が増加する機構が分子レベルで明らかになった。

今後は、中性子と計算機を相補的に利用し、安全性が高い高性能なリチウムバッテリーの電解液として期待されるリチウム系イオン液体-水混合系の拡散挙動を分子レベルで明らかにし、イオン伝導機構の解明を目指す。

参考文献

1. 1. J. Phys. Chem. Lett. 8, 715-719 (2017).

BL23

POLANOでは小規模な工事として、真空ポンプのメンテナンス、配線工事、増設建屋整備などをおこなった。併せて、機器開発として既に導入済みの相関チョッパー制御の高度化をおこなっている。相関チョッパーは多数のスリットを有する高回転ディスクチョッパーで、様々なタイミングによる開口によって、様々なエネルギーの中性子を取り出す特殊なチョッパーである。取り出された様々なエネルギーの中性子は「同時に」試料に入射され散乱される。散乱中性子を紐解くことによって、各エネルギーでの非弾性散乱スペクトルが同時に観測され、高効率の測定が可能となるのが交差相関法である。この相関チョッパーは円盤状のいわゆるディスクチョッパーが好ましいが、周速度（開口時間）を上げるためにその直径が1000mm程度、回転周波数は400Hzもの性能が求められる。この時の終端部に加わる応力は4000MPaを超え、金属原子を引きちぎるほどの力となる。この応力に耐えられる構造は製作不可能なので、我々POLANOでは相関法のfeasibilityを確認するための実証機として700mm径、回転速度100Hz、255スリット＆スロットシーケンスのディスクチョッパーを製作した（図1）。現在、回転制御の高度化を進めている。

図1　POLANO相関チョッパー用ディスク

シンチレータを用いた中性子検出器及び中性子イメージ検出器

• 登録日: 2017-02-03(日本)
• 中村龍也、片桐政樹、大図章、美留町厚、海老根守澄、寄林豊、筒井紀彰
  [NeuD]

特許番号：6083637