中性子科学研究施設

京都大学の北川進京都大学特別教授を含む3名に「多孔性金属錯体（MOF）の開発」により、ノーベル化学賞の受賞が決まりました。
MOFの最大の特徴は無数にある小さな穴に特定の分子を取り込めることです。物性研では、益田教授（2008年当時、横浜市大所属）が北川特別教授との共同研究で、MOF内に酸素分子を閉じ込めその磁気励起状態を調べる研究が行われていました。
この時活躍したのが、研究用原子炉JRR-3に設置されている物性研の中性子共同利用装置PONTAで、MOFのような金属フレームの中にある酸素分子のスピン運動や分子振動を観測することができます。

Three researchers, including Professor Susumu Kitagawa of Kyoto University, have been awarded the Nobel Prize in Chemistry
for their “development of porous metal-organic frames (MOFs). ” The most distinctive feature of MOFs is their ability to trap specific molecules in their countless tiny pores. At the Institute for Solid State Physics (ISSP), Professor Masuda (then affiliated with Yokohama City University in 2008), in collaboration with Professor Kitagawa, was conducting research to confine oxygen molecules within MOFs and investigate their magnetically excited states.
The ISSP neutron shared-use instrument PONTA, installed in the JRR-3 research reactor, played a crucial role in this research, enabling the observation of the spin motion and molecular vibrations of oxygen molecules within metal frames like MOFs.

参考情報／References
１．論文情報：Magnetic Excitation in Artificially Designed Oxygen Molecule Magnet | Journal of the Physical Society of Japan
２．科学新聞による紹介記事：酸素分子の磁気励起中性子散乱実験で観測 – 科学新聞
３．日本物理学会JPSJ誌での紹介：酸素分子からなる磁性体の設計とその中性子散乱実験
４．JPSJ News and comments：One-Dimensional Molecular Oxygen Magnet —A New Type of Low-Dimensional Molecular Crystal— | JPSJ News and Comments

東京大学工学系研究科物理工学専攻の関研究室と中島研究室などの共同研究が2024年4月1日にNature Phsics誌に掲載され、プレスリリースされました。
中性子と放射光散乱実験においては当時中島研に修士学生として在籍していた周芝苑さんが大きく貢献しました。

金属間化合物GdRu2Ge2において、磁場を印加することによって二つの対称性のことなる磁気スキルミオン格子を含む多彩な磁気秩序が現れることを明らかにしました。
中性子の吸収が大きい元素であるGdを含んだ物質ですが、J-PARC MLFにおいて物性研とKEKによって運営されているHRC分光器（BL12）における高エネルギー・高分解能中性子を用いることで磁気ピークの観測に成功しました。磁気構造の精密な決定にはKEK Photon Factory BL-3Aにおける共鳴X線磁気散乱も合わせて用いられました。