原子力機構の立岩尚之研究主幹らは、ウラン化合物UGe2において、強磁性と超伝導が協調関係にあることを世界で初めて明らかにしました。従来、 強磁性と 超伝導は相が悪いされてきましたが、近年いくつかのウラン化合物で強磁性と超伝導共存が発見され、その超伝導機構の解明が待たれる状況にありました。高圧下で超伝導と強磁性の２つの現象が現れるウラン化合物 UGe2で、強磁性 ゆらぎと超伝導の密接な関係を世界で初めて発見しました。本研究成果から、強磁性ゆらぎが超伝導出現で重要な役割を果たすと考えられ、 超伝導の機構解明への発展が期待されます。

原子力機構は総合科学研究機構、J-PARCセンターと協力し、鉄リン系超伝導体（LaFePO）で高エネルギーの反強磁性磁気ゆらぎを世界で初めて発見しました。鉄系超伝導体の発見以来、反強磁性磁気ゆらぎの探索が行われ、反強磁性磁気ゆらぎのエネルギーと超伝導転移温度（TC）は関係があり、TC の低い物質では、反強磁性磁気ゆらぎのエネルギーは低いか存在しないと考えられてきました。今回、当研究グループは、酸素濃度の調整条件を最適化することによってて⾼品位鉄リン系超伝導体（LaFePO）試料の⼤量合成に成功し、これを用いてこれまで見過ごされてきた高いエネルギーまで観測領域をひろげることにより、予想よりも約15 倍程度⾼い約40meV に反強磁性磁気ゆらぎが存在することを世界で初めて明らかにしました。⾼エネルギーの反強磁性磁気ゆらぎをもつ超伝導体が必ずしも⾼い超伝導転移温度を⽰さないことがわかり、これまでの常識とは異なる⾼エネルギーの反強磁性磁気ゆらぎの発⾒により、鉄系超伝導体において超伝導機構の鍵となる反強磁性磁気ゆらぎの役割への理解が深まることが期待されます。

原子力機構は理研と協力し、磁石を高速回転させるだけで、磁気の素となる電子の回転運動（角運動量）の温度変化を観測する汎用性の高い角運動量測定装置を開発しました。さらにこの角運動量測定装置を使って角運動量の大きさを調べることで、ある特定の磁性体で、角運動量が消失するのを観測しました。磁気反転プロセスと角運動量は密接に関係しており、角運動量が小さい時に磁気反転が高速化されます。角運動量測定装置でさまざまな物質の角運動量を測定することで、次世代の高速磁気デバイス向けの材料探索を行うことが期待されます。

原子力機構は豊田中研やKEK、阪大やICUと協力し、J-PARCの大強度のミュオンビームと高感度の高集積陽電子検出器システムを組み合わせることで、世界で初めて、負電荷を持つ素粒子ミュオンによって水素が物質内に作る微小磁場を検出しました。これにより固体内の水素の運動を検出できるようになり、高性能な水素貯蔵材料の開発への貢献に期待されます。

原子力機構は東大、理研、阪大、高輝度光科学研究センターと協力し、セリウムモノプニクタイドと呼ばれる物質群において、物質内部に隠れたトポロジーの決定に世界で初めて成功しました。トポロジーとは、連続的に変形できるか否かにより形を分類する数学の学問です。これまで物質内部に潜在するトポロジーは、物質の表面という「見かけ」だけの観測で非直接的に判断されてきましたが、今回、大型放射光施設SPring-8から得られる高輝度の軟X線領域の光と角度分解光電子分光を組み合わせた軟X線固体分光ビームライン BL25SU を用いて、セリウムモノプニクタイドと呼ばれる物質群の電子構造を詳細に調べることにより、「見かけ」の観測を必要としない、物質の内部に隠れたトポロジーの直接的な観測に世界で初めて成功しました。今回確立した実験手法は、物質本来のトポロジーを曖昧なく決定することができるため、多彩なトポロジカル電子相の発見に繋がることが期待されます。

原子力機構の服部研究員らは、原子力機構の施設を活用し、核燃料物質であるウラン化合物URu₂Si₂が、強い磁場環境下でも超伝導を維持できる仕組みを初めて明らかにしました。これまで核燃料物質という性質上取扱いが難しく、実際に測定できたことはありませんでした。このことは、より実用的な超伝導磁石等の開発に役立つと期待されます。

原子力機構は東北大や東大と協力し、スピン流雑音の基礎理論を構築し、スピン流生成に伴って試料に発生する熱量をスピン流雑音測定から決定する手法を発見しました。これによって、スピン流の生成メカニズムを精密に調べることが可能となり、スピン流の高効率制御技術と省電力電子技術の発展につながることが期待されます。

原子力機構は理研と協力し、米国ブルックヘブン国立研究所（BNL）の「RHIC衝突加速器」を使い、偏極陽子と金原子核の衝突反応により生成される中性子の飛び出す方向に、左側へ約15％偏りがあることを発見しました。今後、原子核の電荷依存性を系統的に調べることにより、電磁相互作用介在の裏付けを行い、反応メカニズムの解明を目指します。

原子力機構は東工大や近畿大との共同研究により、核分裂における原子核のさまざまな“ちぎれ方”を捉え、原子核からの中性子放出と核分裂における原子核の“ちぎれ方”の関係を初めて明らかにしました。核分裂は、原子核が変形して２つにちぎれる現象ですが、これまで原子核の中性子放出と“ちぎれ方”の詳細を知ることができませんでした。本研究では、実験と理論を駆使して、これを初めて明らかにしました。原子核の中性子放出と“ちぎれ方”の解明により、核分裂に対する深い理解につながり、さらには核分裂を利用した放射性物質の毒性低減のための核変換技術への貢献が期待できます。

東京大学物性研究所などと協力し、JAEA先端研は、重い電子系超伝導体CeCoIn5の最表面で、電子軌道による新たな秩序状態の存在を、走査トンネル顕微鏡（STM）によって発見しました。これまで間接的な観察しか行われていなかった電子軌道の秩序状態が、初めて実空間で直接的に観察されました。表面で誘起される軌道秩序は、普遍的な現象である可能性があり、今後、未解明の物理現象解明への糸口となることが期待されます。

慶應義塾大学、東北大学、原子力機構の研究グループは銅にレイリー波と呼ばれる音波を注入することにより、磁気の流れである「スピン流」を生成することに成功しました。
本研究で生成したスピン流による実験結果から、スマートフォンなどの携帯情報端末に広く搭載されている磁気デバイスの高性能化・省電力化や安価なレアメタルフリー技術として大きく貢献することが期待されます。

JAEAは米国オークリッジ国立研究所との協力で、アインスタイニウム同位体（²⁵⁴Es）を特別に入手することとなりました。日本がアインスタイニウムを入手するのは初めてとなります。この同位体と、タンデム加速器やSPring-8で開発したJAEA独自の装置を利用することにより、核分裂のメカニズムやアインスタイニウムの水和構造を調べる実験を計画しています。

スピン流とは、物質中の磁気の流れです。スピン流の利用により、電流では不可能であった低消費電力による情報伝導、情報処理、エネルギー変換が可能になるため、次世代のエレクトロニクスの候補「スピントロニクス」の重要な要素と期待されています。本研究は、「量子スピン系」と呼ばれる物質群において、従来とは全く異なるタイプのスピン流が存在することを明らかにしました。

透明磁石の開発は、磁性材料研究において重要なテーマの一つです。室温で透明磁石が実現すれば、磁気・電子および光学デバイスのみならず、様々な産業分野に多くの革新的な技術発展をもたらすことが期待できます。ナノメートル(1/1000000ミリメートル)の微細複合構造を持つナノグラニュラー磁性体の研究開発を進め、可視光領域において高い光透過性を持ち、かつ強磁性併せ持つ薄膜材料の開発に成功しました。

全反射高速陽電子回折（TRHEPD）法を用いて、グラフェンのゲルマニウム版である”ゲルマネン”の原子配置の解明に成功しました。その結果、これまでの予想に反し、ゲルマネンの原子配置の対称性が破れていることが明らかになりました。

核分裂片の質量数収率分布を、重イオンどうしの衝突で生じる多核子移行反応によって取得する新たな方法の開発に成功しました。これにより、中性子過剰核など未測定核種を含む14核種以上のデータを１度に取得できることが可能となりました。また、動力学モデルが核分裂機構を説明できることを示しました。

森林生態系を破壊せず、降雨などの自然の力を利用して穏やかに里山を再生するための、放射性セシウムの移行抑制の新技術を開発しました。セシウムを吸着するベントナイトを森林傾斜地における腐葉土に散布して、セシウムの植物への吸収を防ぐとともに、ポリイオンコンプレックス（反対電荷を持った高分子が静電力によって自己集合したもの）を用いて、雨水の流れで移行するベントナイトを捕捉します。

東京大学、日本原子力研究開発機構などの研究グループは、スーパーコンピュータ「京」を用いた大規模原子核構造計算によって、カルシウム48のゼロニュートリノ二重ベータ崩壊の核行列要素に対する最も信頼度の高い値を得ることに成功しました。ゼロニュートリノ二重ベータ崩壊の半減期が測定されると、この計算からニュートリノの質量に対して極めて大きな制約を与えることが可能となります。

日本原子力研究開発機構（JAEA）と高エネルギー加速器研究機構（KEK）との共同研究チームは、共同開発した全反射高速陽電子回折（TRHEPD）法を用いてグラフェンと金属基板間の境界面の構造（界面構造）を詳細に調べ、金属の元素によるグラフェンとの結合の違いを実験的に明らかにしました。

高エネルギー加速器研究機構（KEK）、北海道大学、日本原子力研究開発機構（JAEA）の共同研究チームは、表面敏感な全反射高速陽電子回折（TRHEPD）法を用いて光触媒として知られている二酸化チタンの表面構造を決定し、最表面に位置する酸素の原子配置が非対称化することを明らかにしました。

東北大学・高エネルギー加速器研究機構(KEK)・日本原子力研究開発機構(JAEA)を中心とする国際グループは、大強度陽子加速器施設J-PARCのハドロン実験施設で行った実験で、原子核のもつ基本的な対称性である「荷電対称性」が、原子核に「奇妙な粒子」と呼ばれるラムダ粒子を加えることで大きく崩れることを発見しました。

磁気の向きが乱雑なまま固化した状態であるスピングラスに、電荷の流れを伴わないスピンのみの流れ（スピン流）を注入することで、現在最高感度の観測装置である超伝導量子干渉計（SQUID）でも観測することのできなかった磁気の揺らぎを高感度に検出することに成功しました。この技術を応用することで、高感度磁気センサへの道が開けると期待されます。

水銀などの液体金属の中で発生する渦運動が、その金属原子中の電子をプロペラのように回転させることで発電する仕組みを世界で初めて発見しました。この発電方法はタービンのような構造物を一切必要としないので、将来は、わずかな電気で動作するナノサイズの超小型ロボットの電源技術への応用などが期待されます。

イオン照射により、結晶状態や構造をコントロールした新奇複合ナノチューブの創製方法の開発に成功しました。本手法は、様々な新奇複合セラミックナノ材料の創製を可能とし、それらを用いた小型化・省電力化された電子・発光デバイスの開発が、今後期待されます。

・超伝導体中でのスピンホール効果の観測に初めて成功した。 ・超伝導状態では常伝導状態に比べスピンホール効果が2000倍以上増大することを発見した。 ・微小なスピン流から大きな信号を取り出せることから、スピン検出素子や次世代スピントロニクス素子の実現への貢献が期待される。

ウラン化合物URhGeでは、磁場でいちど壊された超伝導が、さらに強い磁場をかけると再び出現するという、これまでにない現象が見つかっていました。今回、核磁気共鳴実験からこの新しい超伝導のメカニズムを初めて明らかにしました。

103番元素ローレンシウム（Lr）のイオン化エネルギー測定に成功しました。ローレンシウムを含む超重元素のイオン化エネルギーは生成量の少なさと寿命の短さから今まで測定されたことがありませんでしたが、新たな測定方法を開発し実現しました。測定したイオン化エネルギーは他のアクチノイドと比べて極端に低いこと、この値を理論計算で再現すると、最外殻電子が相対論効果の影響を受けて周期表から期待される軌道と異なることを高い精度で明らかにしました。

最新データを用いて「原子力機構核図表」を大きく改訂しました。3,150核種の原子核崩壊データを掲載し、原子核の理論予測の成果を用いて未発見原子核の性質を収録しています。

特定の金属微粒子への光照射で誘起される「表面プラズモン」と呼ばれる電子の集団運動を磁石の中で励起することで、光のエネルギーをスピン流に変換することに世界で初めて成功しました。

極僅かにイリジウムを添加した銅において、磁気の流れを電気の流れ(もしくはその逆)に変換する物理現象(スピンホール効果)で生じる電圧の符号が、電子同士の互いに反発しあう力によって反転することを理論的に示しました。

フォノンホール効果について、なぜ熱流が磁場によって向きを変えるのかは謎でしたが、今回、当研究グループは、この現象の起源が、非磁性絶縁体に極僅かに含まれた磁気を持ったイオン（磁性イオン）によるものであることを、理論計算によって明らかにしました。

ウラン化合物超伝導体URu₂Si₂の超純良試料を用い、超伝導ゆらぎに起因した「熱磁気効果」を精密に測定した結果、従来の理論値に比べ100万倍にも達する巨大な熱磁気効果を観測しました。

東京電力株式会社福島第一原子力発電所事故によって生成された、放射性セシウムを含む下水汚泥焼却灰の化学状態を分析し、灰を数百ナノメートルサイズの粒子まで粉砕して処理することで、90%以上の放射性セシウムを回収することに成功しました。

重元素イッテルビウム(Yb)化合物において、低温の環境下では異なった状態の電子が共存し、磁場によって電子状態が変化する現象を発見しました。

106番元素「シーボーギウム（Sg）」の有機金属錯体の化学合成に成功しました。また、その揮発性に関する化学データから、Sgが周期表の第6族元素に特徴的な化学的性質を持つことを実証しました。

大型放射光施設（SPring-8）のX線を用いた研究において、生体内のDNAに対して水と放射線が相乗的に働いてDNA損傷の度合いを左右するような新しいプロセスを観測するための技術開発に成功しました。

ナノグ ラニュラー材料と呼ばれるナノ磁性粒子を誘電相中に分散させた金属と絶縁体の２相 からなる薄膜誘電体材料であり、室温で大きな誘電率と磁気-誘電効果を示すことを 見いだしました。

磁性と超伝導が共存する唯一の超伝導体として知られているウラン系強磁性超伝導体において、既存の磁性理論では説明できない全く新しいタイプの磁性現象を発見しました。

ウラン化合物URu₂Si₂の「隠れた秩序」の結晶構造が、わずかに菱形状にひずんでい ることを、SPring-8における放射光を用いた超高分解能結晶構造解析により直接的な 方法で観測して示しました。

ウラン化合物(URu₂Si₂)に対して、世界最高磁場を用いて状態を変化させて出現した磁気状態を、核磁気共鳴(NMR)法により調べた結果、特異な構造を決定しました。

J-PARCのミュオン装置群施設MUSE (MUon Science Establishment)の世界最高強度の パルスミュオンビームを用いて、数mm厚の隕石模擬物質から軽元素(C, B, N, O)の破壊元素分析に成功しました。

核磁気共鳴法を独自に発展させ、１秒間に万回転する物質中の原子核スピンを分析する手法を開発しました。

KEKの高強度低速陽電子ビームを高輝度化して、TRHEPD（Total Reflection High-Energy Positron Diffraction, 全反射高速陽電子回折）法の高度化を実現しました。

大阪府立大学（理事長・学長 奥野武俊）の児玉靖司教授と共同で、DNAが損傷を受けることで、細胞中の被ばくしていない正常な染色体にも異常が生じることを発見しました。

第20回ゴールド・メダル賞　受賞
齊藤グループリーダーらが、第20回ゴールド・メダル賞を受賞しました。

平成26年度 文部科学大臣賞 科学技術賞 受賞
河裾厚男グループリーダーらが、平成26年度の文部科学大臣賞 科学技術賞を受賞しました。