現代社会において、携帯電話や電気自動車の急速な普及に伴い、高性能かつ安全なリチウムイオン電池（LIB）の開発が不可欠である。従来のLIBは液体電解質を使用しているため、発火や爆発のリスクが存在する。この問題を解決するため、液体電解質を固体電解質に置き換えることで安全性と性能の向上を目指した全固体LIBの研究が進行している。近年、全固体LIBにおける界面抵抗の増加やリチウムイオンの拡散速度の遅さといった課題に対し、材料開発や製造プロセスの改良により一定の進展が見られる。特に、新たな固体電解質材料の探索や界面の安定化技術の導入により、電池性能の向上が期待されている。しかし、全固体LIBには界面抵抗の増加やリチウムイオンの拡散速度が遅いといった問題が依然として残っている。特に、充放電サイクル中に界面の接触が劣化し、電池の性能低下を引き起こす。本研究の目標は、ミュオン元素分析法（MIXE）を用いて全固体LIB内のリチウムの３次元可視化技術を創出することにある。負ミュオンは電子と似た性質を持つ素粒子の一種であるが、その質量は電子の約200倍と大きい。物質にミュオンが衝突すると、原子と相互作用し、捕獲されてミュオン原子軌道を形成する。軌道の遷移に伴い、特有のミュオンX線(μX)が放出される。μX線を検出器で測定することにより、エネルギー情報から物質の元素を非破壊的に分析できる。本研究では、高感度イメージング検出器を導入し、ミュオン元素分析技術を進化させ、３次元イメージングに拡張する。これにより、全固体LIB充電中の電池内部における複雑な構造や三次元的な動きを可視化することが可能であり、従来の電池が抱えていた問題、すなわち、動的な異相界面におけるリチウムイオンの挙動を三次元的に可視化する課題を解決する。

第8回茨城テックプラングランプリにおいて、物質科学研究センター階層構造研究グループの大澤 崇人研究主幹のチームラボラトリーオートメーションが、研究開発テーマ「複雑な実験操作を完全に自動化する」について【熱く、高く、そして優しく賞（提供・富士電機株式会社）】を受賞しました。

物質科学研究センター階層構造研究グループの上田祐生研究員は、「有価金属元素の高効率分離のための新規抽出剤及び抽出系の開発、並びにその抽出メカニズムの解明」に係る成果について日本溶媒抽出学会 奨励賞を受賞しました。

物質科学研究センターアクチノイド科学研究グループの下条 晃司郎研究主幹が、学術誌Analytical Sciencesに投稿した論文 “Comprehensive extraction study using N,N-dioctylthiodiglycolamic acid: effect of S donor on metal extraction”について、令和6年8月15日にAnalytical Sciences 8 月号のHot Article Awardに選出されました。

物質科学研究センターエネルギー材料研究グループの津田研究員、吉越研究主幹は、学術誌e-Journal of of Surface Science and Nanotechnology (e-JSSNT)に投稿した論文 “Observation of Chemisorbed O2 Molecule at SiO2/Si(001) Interface During Si Dry Oxidation” について、令和6年7月30日に日本表面真空学会 論文賞を受賞しました。 この賞は、日本表面真空学会発行のe-JSSNT誌に掲載の原著論文が、表面・真空科学の進歩発展に特に大きく貢献したと認められる個人会員に対して贈られるものです。 先端半導体デバイスの作製において重要なシリコンのドライ酸化過程における長年の問題を解決し、表面界面化学分野の発展に寄与する研究成果として評価されました。

物質科学研究センターエネルギー材料研究グループの津田 泰考研究員は、学術誌Journal of Chemical Physicsに投稿した論文 “Roles of excess minority carrier recombination and chemisorbed O2 species at SiO2/Si interfaces in Si dry oxidation: Comparison between p-Si(001) and n-Si(001) surfaces” について、令和6年3月22日に第8回応用物理学会 薄膜・表面物理分科会 奨励賞を受賞しました。 この賞は、当該分野における優れた業績に対して贈られるものです。 半導体プロセスで重要なシリコンの熱酸化反応における長年の未解決問題を解決し、薄膜・表面物理関連分野の進歩向上に寄与する研究成果として評価されました。

階層構造研究グループの諸岡聡研究副主幹らが日本鉄鋼協会澤村論文賞を受賞しました。 本論文は、次世代のハイテンとして注目されている中Mn鋼のリューダース変形挙動をマルチスケールその場観察により明らかにし、学術的、工学的にも価値の高いものであり、澤村論文賞にふさわしいものであると評価されました。

本研究はEuPtSiにおいて、f電子化合物で初めてとなる磁気スキルミオン格子の観測に成功した成果で、異なる手法の中性子回折実験を組み合わせることで実現しました。 典型物質であるMnSiなどと比べて、磁気スキルミオン格子の直径が1桁も小さいことなどf電子系固有の特徴を明らかにしたこと、またその後の希土類化合物における磁気スキルミオン格子の探索や理論研究の発展にも大きく寄与していることが評価されました。

物質科学研究センター階層構造研究グループの柴山由樹博士研究員は、「幅広い応力三軸度を評価する引張試験方法の検討」に係る研究成果について、2023年度X線材料強度に関するシンポジウム最優秀発表賞を受賞しました。 この賞は日本材料学会・X線材料強度部門で優れた講演を行った若手研究者に贈られます。塑性加工部品中に存在する残留応力の三軸性を評価する新たな引張試験手法について中性子応力測定法を用いて検証した結果が評価されました。

物質科学研究センター階層構造研究グループの邱奕寰（I-Huan Chiu）博士研究員は、 「CdTe半導体両面ストリップ検出器を利用した三次元元素分析法の開発」に関する研究業績で、2022年度日本中間子科学会 奨励賞を受賞しました。

この賞は中間子科学の発展に貢献しうる優秀な論文を発表した会員であり、かつ本賞および若手奨励賞をまだ受賞していない者に贈られるものです。負ミュオンを利用したミュオンX線測定による元素分析研究に取り組み、ミュオンX線測定により3次元の元素分布状態を世界で初めて再構成することに成功したことが評価されました。

物質科学研究センター階層構造研究グループの関根 由莉奈研究副主幹は、「ミクロ固液界面を反応場にした階層構造制御による高機能環境材料の開発」に係る成果について日本化学会 女性化学者奨励賞を受賞しました。

この賞は、化学分野で特筆すべき成果をあげた女性研究者に対して、日本化学会の選考委員会が厳正な選考により選定するもので、関根 由莉奈研究副主幹が選ばれました。 構造変化と物性との相関に関する構造解析研究を基軸に、ミクロな固液界面を反応場として活用することで、均一相では見られない階層構造を創り出し、新しい機能性環境材料の開発に成功してきた成果が評価されました。

物質科学研究センター階層構造研究グループの熊田 高之研究主幹は、「多層膜構造解析に向けたスピンコントラスト変調中性子反射率法の開発」に係る論文について、中性子科学会誌 「波紋」President Choice賞を受賞しました。

この賞は、日本中性子科学会誌「波紋」に掲載されたサイエンス記事、特集記事、技術開発記事、入門解説記事及び教育記事から2年ごとに会長が選定するもので、今回は掲載された記事の中から5件が選定され、その1つとして本研究成果が選ばれました。

スピンコントラスト変調を活用して、中性子反射率法を用いて多層膜試料を測定する際に課題となる「面ごとの反射成分の識別」を克服したことが評価されました。