中性子回折測定解析プラットフォーム

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ラボXRD並みの価格を実現！中性子回折の測定･解析サービスを提供しています

中性子回折の特徴

中性子回折は散乱長が原子番号順に関係なく元素毎に異なるため、X線では難しいLiとOやNiとMnの区別が可能です。更に、TOF (Time of Flight) 型中性子回折計は短時間で、高q (高精度) までの測定が可能です。

Li過剰型正極活物質の母材となるLi2MnO3は、焼成温度により容量が変化する。
今回、結晶構造解析により容量発現メカニズムを検討するために中性子回折法を適用した。

X線回折は原子番号が大きいほど回折強度が強いが、中性子回折では異なる。また、核種によって散乱長の符号が反転する。

コントラスト変調を用いた構造解析

⁶Liと⁷Liの同位体置換によりLiの回折コントラストを消失させた中性子回折測定が可能です。Liの散乱を消すことで、遷移金属のミキシングをダイレクトに可視化可能です。更に、第一原理計算と合わせることで、電子構造や骨格構造の解析が可能です。

●同位体置換によるコントラスト変調中性子回折
^naturalLi(⁷Li)と⁶Liでは、Liの散乱長の正負が逆転するため、中性子回折パターンが大きく異なります。

●中性子回折/リートベルト解析結果を用いた第一原理計算
・⁶Liと⁷Liを適切に同位体置換することでLiのコントラストを消すことが可能です。
・低温焼成品と高温焼成品でsite-mixingに差が見られました。
・高温で焼成した活物質は八面体の対称性が高い様子が観測されました。
・中性子回折で解析した結晶構造に基づく第一原理計算により、Liの拡散の推察が可能です。

※本結果は茨城大学石垣徹教授との共同研究結果です。

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