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Meer, H.*; Wust, S.*; Schmitt, C.*; Herrgen, P.*; Fuhrmann, F.*; Hirtle, S.*; Bednarz, B.*; Rajan, A.*; Ramos, R.*; Ni
o, M. A.*; et al.
Advanced Functional Materials, 33(21), p.2213536_1 - 2213536_6, 2023/05
被引用回数：1 パーセンタイル：49.29(Chemistry, Multidisciplinary)The antiferromagnetic order in heterostructures of NiO/Pt thin films can be modified by optical pulses. After the irradiation with laser light, the optically induced creation of antiferromagnetic domains can be observed by imaging the created domain structure utilizing the X-ray magnetic linear dichroism effect. The effect of different laser polarizations on the domain formation can be studied and used to identify a polarization-independent creation of 180
domain walls and domains with 180 different N
el vector orientation. By varying the irradiation parameters, the switching mechanism can be determined to be thermally induced. This study demonstrates experimentally the possibility to optically create antiferromagnetic domains, an important step towards future functionalization of all optical switching mechanisms in antiferromagnets.
Liss, K.-D.*; 徐 平光; 城 鮎美*; Zhang, S. Y.*; 行武 栄太郎*; 菖蒲 敬久; 秋田 貢一*
Advanced Engineering Materials, 9 Pages, 2023/00
In polycrystals, grains with certain orientations grow at high temperatures at the expense of grains with other unfavorable orientations. Grain growth involves a variety of situations and mechanisms that make experimental study, modeling, and understanding extremely complex. Normal grain growth occurs in a self-similar manner, with curved grain boundaries serving as the driving force and a parabolic growth law that scales up the grain size by the square root of time. More complex growth forms include boundary pinning of precipitates and other boundaries, topological transitions that alter driving forces, grain coalescence and anomalous grain growth, but these are considered "erratic" and their initiation is an open question in modern research, without a simple experimental approach on how they should be studied. Here, we show that grain rotation upon coalescence is spontaneously activated between one grain and a favorable neighbor, through the necessary diffusive mass transport at further boundaries of the same grain leading to their activation and a competitive "erratic" reorientation in a zigzag way, while other grains in the matrix remain stable. After two grains have eventually coalesced, their surrounding boundaries are still activated leading to further rotation and growth, filling the missing puzzle stone in thermodynamic theory between normal and abnormal growth, the latter stating that abnormal growth only takes place when the size of the growing grain is already large. Prerequisites and postulates of abnormal grain growth are based on advantageous texture, grain boundary mobility, enhanced diffusion kinetics and coalescence, which can be well explained by our observations. Moreover, our observations have been enabled through a novel experimental approach using the white-beam X-ray Laue diffraction method in bulk transmission mode on a polycrystalline.
Xu, X.*; 大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; 貝沼 亮介*; et al.
Advanced Materials & Processes, 180(7), p.35 - 37, 2022/10
Metallic biomaterials are widely used to replace or support failing hard tissues due to excellent mechanical properties and high wear resistance, with demand increasing as the global population continues to age. It is widely accepted that successful metallic biomaterials should have good biocompatibility, high corrosion resistance, and strong wear resistance. In addition, a low Young's modulus similar to human bone is now recognized as another important factor, in order to avoid bone atrophy due to the stress shielding effect. While the Young's modulus of stainless steels and conventional fcc CoCr alloys is as high as 190-240 GPa, for 
-type Ti-base alloys it is generally in the range of 50-80 GPa. Young's modulus values are as low as 35 GPa for Ti-Nb-Ta-Zr, close to that of human bone at approximately 10-30 GPa. However, Ti-base alloys come with the compromise of low wear resistance. In fact, alloys that feature a low Young's modulus along with high wear resistance have been difficult to realize. This article explores the recently developed bcc CoCr-base alloy Co-Cr-Al-Si as a potential solution to these issues, i.e., the difficulty in combining a low Young's modulus with high wear resistance, and the challenge of realizing large superelastic strains.
大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; Harjo, S.; et al.
Advanced Materials, 34(27), p.2202305_1 - 2202305_11, 2022/07
被引用回数：12 パーセンタイル：87.92(Chemistry, Multidisciplinary)The demand for biomaterials has been increasing along with the increase in the population of elderly people worldwide. The mechanical properties and high wear resistance of metallic biomaterials makes them well-suited for use as substitutes or as support for damaged hard tissues. However, unless these biomaterials also have a low Young's modulus similar to that of human bones, bone atrophy inevitably occurs. Because a low Young's modulus is typically associated with poor wear resistance, it is difficult to realize a low Young's modulus and high wear resistance simultaneously. Also, the superelastic property of shape memory alloys makes them suitable for biomedical applications, like vascular stents and guide wires. However, due to the low recoverable strain of conventional biocompatible shape memory alloys, the demand for a new alloy system is high. The novel body-center-cubic cobalt-chromium-based alloys in this paper provide a solution to both of these problems. We believe our novel alloys are promising candidates for biomedical applications.
temperature measurement for lamp-based heating device墨田 岳大; 須藤 彩子; 高野 公秀; 池田 篤史
Science and Technology of Advanced Materials; Methods (Internet), 2(1), p.50 - 54, 2022/02
Despite a wide variety of its practical applications, handiness, and cost-effectiveness, the advance of lamp-based heating device is obstructed by one technical difficulty in measuring the temperature on a heated material. This difficulty originates in the combination of polychromatic light source and a radiation thermometer that determines temperature from radiation (i.e. light). A new system developed in this study overcomes this intrinsic difficulty by measuring exclusively the radiation from the heated material, allowing us to perform the direct and measurement of temperature in a light-based heating device (an arc image furnace). Test measurements demonstrated the reliability of temperature measurement using the developed system as well as its promising potential for the determination of emissivity at high temperature particularly in the infrared region.
大平 征史*; 片島 拓弥*; 内藤 瑞*; 青木 大輔*; 吉川 祐介*; 岩瀬 裕希*; 高田 慎一; 宮田 完二郎*; Chung, U.-I.*; 酒井 崇匡*; et al.
Advanced Materials, 34(13), p.2108818_1 - 2108818_9, 2022/01
被引用回数：13 パーセンタイル：89.15(Chemistry, Multidisciplinary)DNA duplexes are ideal crosslinkers for building such gels because of their excellent sequence addressability and flexible tunability in bond energy. However, the mechanical responses of most DNA gels are complicated and unpredictable. The melting curve analysis of the DNA gels reveals the good correspondence between the thermodynamic potentials of the DNA crosslinkers and the presimulated values by DNA calculators. Stress-relaxation tests and dissociation kinetics measurements show that the macroscopic relaxation time of the DNA gels is approximately equal to the lifetime of the DNA crosslinkers over 4 orders of magnitude from 0.1-2000 s. Furthermore, a series of durability tests find the DNA gels are hysteresis-less and self-healable after the applications of repeated temperature and mechanical stimuli.
O vapor on GaN surfaces角谷 正友*; 隅田 真人*; 津田 泰孝; 坂本 徹哉; Sang, L.*; 原田 善之*; 吉越 章隆
Science and Technology of Advanced Materials, 23(1), p.189 - 198, 2022/00
被引用回数：4 パーセンタイル：48.81(Materials Science, Multidisciplinary)GaNは、パワーエレクトロニクスデバイスとして注目される材料である。GaNの表面酸化の理解は、金属-酸化膜-半導体(MOS)デバイスを改善するために重要である。本研究では、GaNの結晶面(+c,-c,m-面)毎の酸化特性を、リアルタイムXPSとDFT-MDシミュレーションによって調べた。その結果、HOとGaN表面との間のスピン相互作用によりHO蒸気が最も高い反応性を示すことがわかった。m面では、化学吸着が支配的であった。本研究は、Al
Ga
N原子層成膜時に意図しない酸化を防ぐために、HOおよびO以外の酸化剤ガスを使用する必要があることを示唆している。
Co
Ni
Al
TiMo medium-entropy alloy; In situ neutron diffraction analysisKwon, H.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Gong, W.; Jeong, S. G.*; Kim, E. S.*; Sathiyamoorthi, P.*; 加藤 秀実*; Kim, H. S.*
Science and Technology of Advanced Materials, 23(1), p.579 - 586, 2022/00
被引用回数：6 パーセンタイル：63.54(Materials Science, Multidisciplinary)Metastability engineering is a strategy to enhance the strength and ductility of alloys via deliberately lowering phase stability and prompting deformation-induced martensitic transformation. In this work, the martensitic transformation and its effect on the mechanical response of a FeCoNiAlTiMo medium-entropy alloy (MEA) were studied by in situ neutron diffraction under tensile loading. This work shows how great a role FCC to BCC martensitic transformation can play in enhancing the mechanical properties of ferrous MEAs.
川崎 陸*; 佐々木 善浩*; 西村 智貴*; 片桐 清文*; 森田 圭一*; 関根 由莉奈; 澤田 晋一*; 向井 貞篤*; 秋吉 一成*
Advanced Healthcare Materials, 10(9), p.2001988_1 - 2001988_8, 2021/05
被引用回数：8 パーセンタイル：58.38(Engineering, Biomedical)機能性タンパク質の細胞内送達である「タンパク質形質導入」のためのシステムは、タンパク質治療の送達可能性の課題に対処するために必要であるが、in vivoでのタンパク質導入は依然として困難である。本研究では、酸化鉄ナノ粒子と多糖類ナノゲルで構成される磁性ナノゲルシャペロン(MC)を使用した磁気誘導in vivoタンパク質形質導入システムを開発した。口腔癌モデルを用いた実験により、本MCシステムが癌治療に有用であることが示された。
Kong, L.*; Gong, J.*; Hu, Q.*; Capitani, F.*; Celeste, A.*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; Li, N.*; Yang, W.*; Liu, G.*; et al.
Advanced Functional Materials, 31(9), p.2009131_1 - 2009131_12, 2021/02
被引用回数：23 パーセンタイル：80.82(Chemistry, Multidisciplinary)有機-無機ハロゲン化物ペロブスカイトは非常に柔らかいために、圧力などの外部刺激により格子定数を容易に変化させることができ、有用な光電特性を引き出すのに有効である。一方でこの特性は、多少の加圧でも、格子を歪ませてしまい、光と物質の相互作用を弱め、それによる性能の低下を引き起こす。そこで本研究では、代表的な物質であるヨウ化メチルアンモニウム鉛に対して圧力効果および同位体効果を調べ、それらが格子歪を抑制することが分かった。このことは、それらが、これまで得られなかったような光学的,機械的特性を持つ物質を得る手段として有効であることを示している。
直江 崇; 勅使河原 誠; 二川 正敏; 水谷 春樹; 村松 壽晴; 山田 知典; 牛塚 悠司*; 田中 伸厚*; 山崎 和彦*
Proceedings of 8th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2019) (Internet), 5 Pages, 2019/05
レーザー切断は、J-PARC核破砕中性子源標的容器等の放射性廃棄物の減容処分方法の1つである。レーザーによる切断は、非接触で実施されるため従来の機械切断方法等と比較して遠隔操作による切断作業に適している。しかしながらレーザーは、切断時に生じる放射性物質を含むスパッタやヒュームの飛散が、周囲に汚染を広げるデメリットがある。近年、レーザー溶接において、ビームプロファイルの制御によるスパッタ飛散の低減技術が開発された。レーザー切断に本技術を適用する手始めとして、レーザー切断時における溶融部の挙動について物理モデルを構築するために、高速度ビデオカメラを用いて溶融部を可視化した。その結果、ヒュームとスパッタの発生は、時間的に独立していることを確認した。
末國 晃一郎*; Lee, C. H.*; 田中 博己*; 西堀 英治*; 中村 篤*; 笠井 秀隆*; 森 仁志*; 臼井 秀知*; 越智 正之*; 長谷川 巧*; et al.
Advanced Materials, 30(13), p.1706230_1 - 1706230_6, 2018/03
被引用回数：54 パーセンタイル：89.14(Chemistry, Multidisciplinary)高性能デバイスとしての熱電材料には、高い電気伝導度と低い熱伝導度という相反する要求を同時に満たす必要がある。本研究では、テトラへドライト(Cu,Zn)
(Sb,As)
S
の結晶構造とフォノンダイナミクスを調べ、平面内に配位している銅原子のラットリング運動がフォノンを効率良く散乱することを見出した。これらの知見は、平面配位構造を有する高性能熱電材料の新たな開発指針を与えるものである。
Tremsin, A. S.*; Gao, Y.*; Dial, L. C.*; Grazzi, F.*; 篠原 武尚
Science and Technology of Advanced Materials, 17(1), p.324 - 336, 2016/07
被引用回数：20 パーセンタイル：55.84(Materials Science, Multidisciplinary)Non-destructive testing techniques based on neutron imaging and diffraction can provide information on the internal structure of relatively thick metal samples (up to several cm), which are opaque to other conventional non-destructive methods. Spatially resolved neutron transmission spectroscopy is an extension of traditional neutron radiography, where multiple images are acquired simultaneously, each corresponding to a narrow range of energy. The analysis of transmission spectra enables studies of bulk microstructures at the spatial resolution comparable to the detector pixel. In this study we demonstrate the possibility of imaging (with about 100 
m resolution) distribution of some microstructure properties, such as residual strain, texture, voids and impurities in Inconel 625 samples manufactured with an additive manufacturing method called direct metal laser melting (DMLM).
岩井 紘基; 中村 保之; 水井 宏之; 佐野 一哉; 森下 喜嗣
Proceedings of 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2015) (Internet), 4 Pages, 2015/08
「ふげん」原子炉領域は、約25年間の運転により構造材が放射化され、放射能レベルが比較的高い。また、圧力管とカランドリア管をそれぞれ224本内蔵する二重管で構成される複雑で狭隘な構造であり、原子炉上下部及び側部は厚板部材(最大板厚150mm)からなる積層構造となっている。さらに、この原子炉領域の構造材は、炭素鋼,ステンレス鋼,ジルコニウム合金,アルミニウム,コンクリート等、多種材料から構成される特徴を有する。この原子炉領域の解体は、構造材が放射化していることや酸化しやすいジルコニウム合金を使用していることにも留意して、切断時の放射性粉じん等による被ばく低減及び発火防止対策の観点から、水中にて遠隔で解体する計画としている。原子炉領域の解体工期短縮及び二次廃棄物発生量の低減が可能な切断工法を選定するために、国内外の廃止措置で適用実績のある切断工法を調査するとともに、切断試験によりデータ取得を行い、レーザ切断工法を機関工法として選定した。本発表では、「ふげん」の廃止措置状況及びレーザ技術開発状況について紹介する。
阿部 浩之; 下村 拓也; 徳平 真之介*; 島田 幸洋*; 竹仲 佑介*; 古山 雄太*; 西村 昭彦; 内田 裕久*; 大道 博行; 大島 武
Proceedings of 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2015) (Internet), 4 Pages, 2015/08
短パルスレーザー(ナノ秒,フェムト秒)を水素吸蔵合金表面層に照射し、水素吸蔵能向上を目指す表面改質実験を行った。レーザー条件をパルス幅100fsec、エネルギー0.2-3.4mJ/pulseとして、水素吸蔵合金LaNi
Al
合金に照射することで表面の局所構造を変化させ、この吸蔵合金の初期水素吸蔵反応とレーザー照射との相関について調べた。その結果、フルエンスで2.0mJ/cm
付近でのレーザー照射したサンプルは未照射サンプルに比べ、1.5-3.0倍水素吸蔵初期反応速度が速くなり水素吸蔵能が向上することを見いだした。これによりレーザー照射は水素吸蔵材料の表面改質に有効であると結論づけられる。
Kim, Y.*; Kim, J.*; 山中 暁*; 中島 啓*; 小川 孝*; 芹沢 毅*; 田中 裕久*; 馬場 将亮*; 福田 竜生; 吉井 賢資; et al.
Advanced Energy Materials, 5(13), p.1401942_1 - 1401942_6, 2015/07
被引用回数：18 パーセンタイル：60.17(Chemistry, Physical)空中に廃棄されている自動車排ガスの廃熱の再利用は、現在社会のエネルギー問題の重要な位置を占めるが、その一つとして強誘電体(焦電体)の誘電・焦電効果を応用したエネルギー回生技術の研究が進められている。焦電体を自動車排ガス中に設置するとともに、エンジン運転に伴う熱振動に同期した電場を外部から加えることで、回生エネルギーは大幅に上昇する。本研究ではこの時用いる取り出し電気回路の改良を行うとともに、典型的な焦電体PbZr
TiO
(PZT)を用いて実際に有効活用できる回生エネルギーが非常に小さいながらもプラスであることを初めて確認した。また回生運転と同時測定した時分割X線回折により、焦電体の結晶構造の変化やドメイン比といったミクロな機構に関する知見を得るとともに、さらに実機エンジンを用いた試験でも実際に有効活用できる回生エネルギーの取得を確認できた。
熊谷 正芳*; 秋田 貢一; 今福 宗行*; 大谷 眞一*
Advanced Materials Research, 996, p.39 - 44, 2014/08
被引用回数：6 パーセンタイル：93.33(Engineering, Mechanical)ショットピーニング(SP)およびレーザーピーニング(LP)を施工したオーステナイトステンレス鋼の微視組織をX線ラインプロファイル解析法によって調査した。SP、LPの両試験片ともほぼ同様の残留応力深さ分布を有するが、微視組織はピーニング施工表面のみならず、表面から数ミクロン深さにおいても微視組織は異なっていた。転位密度はSP試験片のほうがLP試験片よりも高く、また、結晶子サイズはSPのほうがLPよりも小さかった。
鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久; 城 鮎美; Zhang, S.*
Advanced Materials Research, 996, p.76 - 81, 2014/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Mechanical)A diffraction spot trace method (DSTM) is very useful to measure internal stresses of materials with coarse grains. In this study, validity of the DSTM was examined using high energy synchrotron X-ray of 70 keV. The specimen was a welded plate of austenitic stainless steel (SUS316L). The thickness of the specimen was 9 mm. The improved spiral slit system was used, and PILATUS was used as an area detector. It was difficult to detect the high energy X-rays due to the reduction of counting efficiency of the PILATUS. However, the residual stress map of the welding specimen was obtained by long exposure time. The residual stresses of the welding specimen were simulated by a finite element method (FEM). The outline of the residual stress measured by the DSTM coincided with that by the FEM.
Xiong, Z.*; 二川 正敏; 直江 崇; 前川 克廣*
Advanced Materials Research, 891-892, p.536 - 541, 2014/03
被引用回数：7 パーセンタイル：94.6(Engineering, Mechanical)核破砕中性子源水銀ターゲットの容器構造材として用いられているオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lの陽子及び中性子照射環境における超高サイクルの疲労強度について調べるために、SUS316L及び照射による硬化を模擬したSUS316Lの冷間圧延材を用いて、水銀ターゲット容器で生じるひずみ速度10
S
に相当する高ひずみ速度での負荷が可能である超音波疲労試験を実施した。その結果、通常の疲労試験(10
10s)と比較して、ひずみ速度効果により疲労強度が2割程度上昇すること、疲労過程で発生する複数の閉じた微小亀裂の周囲で生じる熱弾性効果により、破断直前に急激な温度上昇(約300
C)が生じることを明らかにした。また、微小亀裂が生じた試料の残強度を確認した結果、受け入れ材と同等の残強度があることを確認した。
Chen, J.; 浅野 雅春; 前川 康成
Advanced Materials Research, 881-883, p.1157 - 1160, 2014/01
被引用回数：1 パーセンタイル：53.56(Engineering, Chemical)電気透析では、イオン交換膜と電力を利用してイオン性物質を分離できるため、陽極及び陰極の間に、陰イオンのみを透過させる陰イオン交換膜と陽イオンのみを透過させる陽イオン交換膜を交互に配置し、原水を流すことで、イオン性物質が除去できる。電気透析の最も重要な構成部材であるイオン交換膜は、主として化学的な方法で作製されているが、特性などはほとんど明らかにされておらず、十分に実用的なものが得られているとは言い難い。そこで、我々は、高分子フィルムを基材として、放射線グラフト重合を利用することで、様々な陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を作製し、電気透析用イオン交換膜としての必要性能を評価した。更に、セシウムイオン水溶液を模擬溶液及び電極液とする、模擬溶液を用いてセシウムイオン分離効果を評価した。その結果、作製したグラフト型イオン交換膜のイオン性物質の除去速度はイオン交換容量の増加とともに速くなる一方、イオン性物質の最大除去率はイオン交換容量の減少とともに増加することが分かった。
