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論文

Hydroxyl group/fluorine disorder in deuterated magnesium hydroxyfluoride and behaviors of hydrogen bonds under high pressure

He, X.*; 鍵 裕之*; 小松 一生*; 飯塚 理子*; 岡島 元*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 町田 真一*; 阿部 淳*; 後藤 弘匡*; et al.

Journal of Molecular Structure, 1310, p.138271_1 - 138271_8, 2024/08

https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.138271

重水素化ヒドロキシフルオロマグネシウム[理想組成はMg(OD)F]のO-D$$cdotcdotcdot$$F水素結合の高圧応答を中性子粉末回折とラマン分光法を用いて調べた。常温でのリートベルト解析の結果、化学組成はMg(OD)$$_{0.920(12)}$$F$$_{1.080(12)}$$であり、結晶構造中で水酸基/フッ素(OD/F)が無秩序化して、2つの水素結合配置が生じていることが分かった。構造解析の結果、水素結合配置は9.8GPaまで維持され、圧力による水素結合の強化は見られなかった。常圧でのラマンスペクトルでは、2613, 2694, 2718cm$$^{-1}$$に3つの水酸基伸縮バンドが観測された。O-D伸縮モードの周波数が高いことから、ヒドロキシル基は弱い水素結合相互作用、あるいは水素結合を持たないことが示唆された。20.2GPaまでは、2694cm$$^{-1}$$を中心とするモードは圧力によってブルーシフトを示し、水素結合は圧縮されても強化されないことが明らかになった。これは、中性子回折の結果と一致した。水素結合の存否と、常圧および高圧での水酸基のブルーシフトの原因について議論した。

論文

Hydrogenation of silicon-bearing hexagonal close-packed iron and its implications for density deficits in the inner core

森 悠一郎*; 鍵 裕之*; 青木 勝敏*; 高野 将大*; 柿澤 翔*; 佐野 亜沙美; 舟越 賢一*

Earth and Planetary Science Letters, 634, p.118673_1 - 118673_8, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.epsl.2024.118673

水素による鉄の体積膨張に対するケイ素の効果を調べるため、高圧高温下でのhcp-Fe$$_{0.95}$$Si$$_{0.05}$$の中性子回折実験とX線回折実験を行った。中性子回折実験は重水素化hcp-Fe$$_{0.95}$$Si$$_{0.05}$$に対して13.5GPa, 900K及び12.1GPa, 300Kで行い、得られたプロファイルからリートベルト解析を用いて水素占有率を決定した。hcp-Fe-SiのP-V-T状態方程式を組み合わせることにより、hcp-Fe$$_{0.95}$$Si$$_{0.05}$$の水素による体積膨張が純粋なhcp鉄の体積膨張よりも10%大きいことを示した。得られた値を用いて、内核の密度欠損を再現できる水素量を見積もったところ、シリコンの影響がない場合に比べて50%減少した。hcp-Fe$$_{0.95}$$Si$$_{0.05}$$で内核の密度欠損を再現した場合、内核と外核で可能な水素量xはそれぞれ0.07と0.12-0.15と計算された。

論文

Development of 0.5 mm gauge size radial collimators for high-pressure neutron diffraction experiments at PLANET in J-PARC

服部 高典; 鈴木 浩二*; 三代 達也*; 伊藤 崇芳*; 町田 真一*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1059, p.168956_1 - 168956_9, 2024/02

https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168956
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)

見込み幅0.5mmのラジアルコリメータを高圧中性子回折実験用に特別に設計し、その性能と有効性を調べた。0.75mm, 1.5mm, 3.0mmのラジアルコリメータはそれぞれ0.50mm, 1.07mm, 2.78mmのみこみ幅を示した。3つのラジアルコリメータの透過率はすべて同等であった。Paris-Edinburgh(PE)プレスとdiamond anvil cell (DAC)を使用した評価では、見込み幅0.5mmラジアルコリメータを使用した場合、アンビル散乱はかなり減少し、サンプル/アンビル信号比はPEプレスとDACでそれぞれ0.5と2.0に達した。これらの結果は、見込み幅0.5mmラジアルコリメータが意図したとおりに製作され、高圧中性子回折実験(特に30GPaを超える実験)に有効であることを示している。今回作成されたラジアルコリメータの見込み幅は、これまで世界の中性子散乱実験用に製作されたものの中で、最も小さい見込み幅を持つものである。

論文

Principal preferred orientation evaluation of steel materials using time-of-flight neutron diffraction

徐 平光; Zhang, S.-Y.*; Harjo, S.; Vogel, S. C.*; 友田 陽*

Quantum Beam Science (Internet), 8(1), p.7_1 - 7_13, 2024/01

https://doi.org/10.3390/qubs8010007

Comprehensive information about the ${it in situ}$ microstructure and crystal structure evolution during the preparation/production processes of various materials is in great demand in order to precisely control the microstructure morphology and the preferred orientation characteristics for the excellent strength-ductility-toughness balance of advanced engineering materials. ${it In situ}$ isothermal annealing experiments of cold rolled 17Ni-0.2C (mass %) martensitic steel sheets were carried out by using the TAKUMI and ENGIN-X time-of-flight neutron diffractometers, respectively. The inverse pole figures based on full-profile refinement were extracted to roughly evaluate the preferred orientation features along three principal sample directions of investigated steel sheets using the General Structure Analysis System (GSAS) software with built-in generalized spherical harmonic functions. The consistent rolling direction (RD) inverse pole figures from TAKUMI and ENGIN-X have confirmed that the time-of-flight neutron diffraction has high repeatability and statistical reliability, revealing that the principal preferred orientation evaluation of steel materials is available through 90$$^{circ}$$ TD $$rightarrow$$ ND (transverse direction $$rightarrow$$ normal direction) rotation of the investigated specimen on the sample stage during two neutron diffraction experiments. Moreover, these RD, TD and ND inverse pole figures before and after in situ experiments were compared with the corresponding inverse pole figures recalculated respectively from the MUSASI-L complete pole figure measurement and the HIPPO in situ microstructure evaluation. The similar orientation distribution characteristics suggested that the principal preferred orientation evaluation method can be applied to in situ microstructure evolution of bulk orthorhombic materials and spatially resolved principal preferred orientation mappings of large engineering structure parts.

論文

Recrystallization of bulk nanostructured magnesium alloy AZ31 after severe plastic deformation; An in situ diffraction study

Liss, K.-D.*; Han, J.-K.*; Blankenburg, M.*; Lienert, U.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; 徐 平光; 行武 栄太郎*; Kawasaki, M.*

Journal of Materials Science, 23 Pages, 2024/00

https://doi.org/10.1007/s10853-023-09250-4
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Materials Science, Multidisciplinary)

The magnesium alloy AZ31, which has undergone high-pressure torsion processing, was subjected to in situ annealing micro-beam synchrotron high-energy X-ray diffraction and compared to the as-received rolled sheet material that was investigated through in situ neutron diffraction. While the latter only exhibits thermal expansion and minor recovery, the nanostructured specimen displays a complex evolution, including recovery, strong recrystallization, phase transformations, and various regimes of grain growth. Nanometer-scale grain sizes, determined using Williamson-Hall analysis, exhibit seamless growth, aligning with the transition to larger grains, as assessed through the occupancy of single grain reflections on the diffraction rings. The study uncovers strain anomalies resulting from thermal expansion, segregation of Al atoms, and the kinetics of vacancy creation and annihilation. Notably, a substantial number of excess vacancies were generated through high-pressure torsion, and maintained for driving the recrystallization and forming highly activated volumes for diffusion and phase precipitation during heating. The unsystematic scatter observed in the Williamson-Hall plot indicates high dislocation densities following severe plastic deformation, which significantly decreases during recrystallization. Subsequently, dislocations reappear during grain growth, likely in response to torque gradients in larger grains. It is worth noting that the characteristics of unsystematic scatter differ for dislocations created at high and low temperatures, underscoring the strong temperature dependence of slip system activation.

論文

Gradient residual strain measurement procedure in surface impacted railway steel axles by using neutron scattering

Zhou, L.*; Zhang, H.*; Qin, T. Y.*; Hu, F. F.*; 徐 平光; Ao, N.*; Su, Y. H.; He, L. H.*; Li, X. H.*; Zhang, J. R.*; et al.

Metallurgical and Materials Transactions A, 11 Pages, 2024/00

https://doi.org/10.1007/s11661-024-07352-5
 被引用回数：0

High-speed railway S38C axles undergo surface induction hardening for durability, but are susceptible to fatigue cracks from foreign object impact. The neutron diffraction method was employed to measure the residual strain in S38C axles, obtaining microscopic lattice distortion data, for the gradient layer at a depth of 8 mm under the surface. The results showed that after induction-hardening, the microscopic lattice distortion had a gradient distribution, decreasing with the distance from the surface. However, in the case of impacting speed of 600 km/m, the average microscopic lattice distortion increased with the distance from the surface, reaching a maximum augmentation of 55 pct. These findings indicate a strong experimental basis, and improve our understanding of the relationship between macroscopic residual stress and decision-making, in regard to operation and maintenance.

論文

The Hydrogen-bond network in sodium chloride tridecahydrate; Analogy with ice VI

山下 恵史朗*; 中山 和也*; 小松 一生*; 大原 高志; 宗像 孝司*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 鍵 裕之*

Acta Crystallographica Section B; Structural Science, Crystal Engineering and Materials (Internet), 79(5), p.414 - 426, 2023/10

https://doi.org/10.1107/S2052520623007199
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Chemistry, Multidisciplinary)

最近発見された塩化ナトリウムの超水和物(NaCl$$cdot$$ 13H(D)$$_{2}$$O)の構造を1.7GPa, 298Kでのその場単結晶中性子回折によって決定した。この物質は大きな水素結合ネットワークを持ち、いくつかの水分子は分岐水素結合や5配位水分子のような歪んだ結合の特徴を持つ。水素結合ネットワークは、ネットワークトポロジーと水素結合の無秩序性という点で、氷VIと類似している。擬似対称性によって接続されたネットワークの構成要素を区別しなければ、このハイドレートの全体的なネットワーク構造は、氷VIのネットワーク構造に対応する小さな構造単位に分解することで表現できる。この水素結合ネットワークは、既知の塩水和物とは対照的に、水分子の配向の乱れを含んでいる。ここでは、イオン種を含む水素結合ネットワークに関するさらなる洞察のための例を示す。

論文

Deuterium content and site occupancy in iron sulfide at high pressure and temperature determined using in situ neutron diffraction measurements

Abeykoon, S.*; Howard, C.*; Dominijanni, S.*; Eberhard, L.*; Kurnosov, A.*; Frost, D. J.*; Boffa Ballaran, T.*; 寺崎 英紀*; 坂巻 竜也*; 鈴木 昭夫*; et al.

Journal of Geophysical Research; Solid Earth, 128(9), p.e2023JB026710_1 - e2023JB026710_17, 2023/09

https://doi.org/10.1029/2023JB026710
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Geochemistry & Geophysics)

少量の硫化鉄鉱物は、地球のマントルから産出するほとんどの岩石や、天然のダイヤモンドに内包物として含まれている。水素は高温高圧下で硫化鉄鉱物に溶解している可能性があるが、地表の温度と圧力では失われている。本研究では、高温高圧下における硫化鉄中の重水素量を、11.4GPa, 1300Kまでの条件でJ-PARCのPLANETでの6軸型マルチアンビルプレスを用いたその場観察中性子回折実験により決定した。硫化鉄水素化物中の全重水素含有量は高温高圧下で増加することが明らかになった。この結果を用いて、大陸深部のリソスフェアマントル中の硫化鉄鉱物の水素含有量を見積もったところ、1700-2700ppmの範囲にあることがわかった。これはバルクマントル中の約2-3ppmの水素に相当する。

論文

Strengthening of $$alpha$$Mg and long-period stacking ordered phases in a Mg-Zn-Y alloy by hot-extrusion with low extrusion ratio

Harjo, S.; Gong, W.; 相澤 一也; 川崎 卓郎; 山崎 倫昭*

Acta Materialia, 255, p.119029_1 - 119029_12, 2023/08

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119029
 被引用回数：6 パーセンタイル：95.52(Materials Science, Multidisciplinary)

An as-cast sample and two hot-extruded samples with different extrusion ratios (R) of Mg$$_{97}$$Zn$$_{1}$$Y$$_{2}$$ alloy containing the HCP $$alpha$$ matrix ($$alpha$$Mg) and the long-period stacking ordered phase (LPSO) of about 25-vol%, were used in tensile deformation in situ neutron diffraction experiments, to elucidate the effects of uniquely different microstructural evolutions in $$alpha$$Mg and LPSO with varying the R value to the mechanical properties. $$alpha$$Mg behaved as the soft phase and LPSO as the hard phase, and hot-extrusion improved the strength of both. At the R value of 5.0, a bimodal microstructure was created in $$alpha$$Mg, increasing largely the yield strength of $$alpha$$Mg. With increasing the R value to 12.5, the bimodal microstructure of $$alpha$$Mg collapsed and the yield strength of $$alpha$$Mg decreased. However, the strength of LPSO increased monotonously with increasing the R value due to the developments of kink bands and texture.

論文

Development of an iron(II) complex exhibiting thermal- and photoinduced double proton-transfer-coupled spin transition in a short hydrogen bond

中西 匠*; 堀 優太*; 重田 育照*; 佐藤 寛泰*; 鬼柳 亮嗣; 宗像 孝司*; 大原 高志; 岡澤 厚*; 島田 林太郎*; 坂本 章*; et al.

Journal of the American Chemical Society, 145(35), p.19177 - 19181, 2023/08

https://doi.org/10.1021/jacs.3c06323
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Chemistry, Multidisciplinary)

Multiple proton transfer (PT) controllable by external stimuli plays a crucial role in fundamental chemistry, biological activity, and material science. However, in crystalline systems, controlling multiple PT, which results in a distinct protonation state, remains challenging. In this study, we developed a novel tridentate ligand and iron(II) complex with a short hydrogen bond (HB) that exhibits a PT-coupled spin transition (PCST). Single-crystal X-ray and neutron diffraction measurements revealed that the positions of the two protons in the complex can be controlled by temperature and photoirradiation based on the thermal- and photoinduced PCST. The obtained results suggest that designing molecules that form short HBs is a promising approach for developing multiple PT systems in crystals.

論文

Magnetic ordering and structural phase transitions of Nd$$_{3}$$$$T$$$$_{4}$$Sn$$_{13}$$ ($$T$$ = Rh and Ir)

下田 愛海*; 岩佐 和晃*; 桑原 慶太郎*; 佐賀山 基*; 中尾 裕則*; 石角 元志*; 大原 高志; 中尾 朗子*; 星川 晃範*; 石垣 徹*

JPS Conference Proceedings (Internet), 38, p.011091_1 - 011091_6, 2023/05

https://doi.org/10.7566/JPSCP.38.011091

Synchrotron X-ray diffraction study revealed that Nd$$_{3}$$$$T$$$$_{4}$$Sn$$_{13}$$ ($$T$$ = Rh and Ir) undergo structural phase transitions characterized by the wave vector $$q$$$$_{rm L}$$=(1/2,1/2,0). Neutron diffraction study revealed antiferromagnetic ordering below $$T$$$$_{rm N}$$ = 1.65 and 1.42 K for Nd$$_{3}$$Rh$$_{4}$$Sn$$_{13}$$ and Nd$$_{3}$$Ir$$_{4}$$Sn$$_{13}$$, respectively, which is similar to that previously reported for Nd$$_{3}$$Co$$_{4}$$Sn$$_{13}$$. These compounds show a magnetic susceptibility saturation behavior below approximately 3 K. The results indicate emergence of anomalous electronic correlation in Nd$$_{3}$$$$T$$$$_{4}$$Sn$$_{13}$$ ($$T$$ = Co, Rh, and Ir) above $$T$$$$_{rm N}$$.

論文

Observation of proton-transfer-coupled spin transition by single-crystal neutron-diffraction measurement

中西 匠*; 堀 優太*; 重田 育照*; 佐藤 寛泰*; Wu, S.-Q.*; 鬼柳 亮嗣; 宗像 孝司*; 大原 高志; 佐藤 治*

Physical Chemistry Chemical Physics, 25(17), p.12394 - 12400, 2023/05

https://doi.org/10.1039/D3CP00527E
 被引用回数：1 パーセンタイル：56.86(Chemistry, Physical)

The application of single-crystal neutron diffraction (SCND) to observe proton-transfer phenomena in crystalline compounds exhibiting unusual protonation states or proton dynamics has garnered significant research interest in recent years. However, proton tautomerism, which results in different protonation states before and after proton transfer, has never been observed using the SCND technique. Thus, to observe the proton tautomerism phenomenon by SCND measurements, we developed an iron(II) complex that forms a large crystal and exhibits a proton-transfer-coupled spin transition (PCST). The presence of the two types of proton tautomers was determined by conventional analysis of the proton position by X-ray crystallography, infrared spectroscopy, and density functional theory calculations. Finally, our results confirmed that proton tautomerism was successfully observed for the first time using variable-temperature SCND measurements.

論文

Hydrogen occupation and hydrogen-induced volume expansion in Fe$$_{0.9}$$Ni$$_{0.1}$$D$$_x$$ at high $$P-T$$ conditions

市東 力*; 鍵 裕之*; 柿澤 翔*; 青木 勝敏*; 小松 一生*; 飯塚 理子*; 阿部 淳*; 齋藤 寛之*; 佐野 亜沙美; 服部 高典

American Mineralogist, 108(4), p.659 - 666, 2023/04

https://doi.org/10.2138/am-2022-8348
 被引用回数：1 パーセンタイル：64.83(Geochemistry & Geophysics)

Fe$$_{0.9}$$Ni$$_{0.1}$$H$$_x$$(D$$_x$$)の12GPa, 1000Kまでの高温高圧下における相関係と結晶構造をその場X線及び中性子回折測定により明らかにした。今回実験した温度圧力下において、Fe$$_{0.9}$$Ni$$_{0.1}$$H$$_x$$(D$$_x$$)ではFeH$$_x$$(D$$_x$$)とは異なり、重水素原子は面心立方構造(fcc)中の四面体サイトを占有しないことが明らかになった。単位重水素あたりの水素誘起膨張体積$$v_mathrm{D}$$は、fcc相で2.45(4) $AA$^3$$、hcp相で3.31(6) $AA$^3$$であり、FeD$$_x$$におけるそれぞれの値より著しく大きいことが明らかになった。また、$$v_mathrm{D}$$は温度の上昇に伴いわずかに増加した。この結果は、鉄に10%ニッケルを添加するだけで、金属中の水素の挙動が劇的に変化することを示唆している。$$v_mathrm{D}$$が圧力に関係なく一定であると仮定すると、地球内核の最大水素含有量は海洋の水素量の1-2倍であると推定される。

論文

Incommensurate helimagnetic structure of Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ determined by single-crystal neutron diffraction

田中 誠也*; 鬼柳 亮嗣; 石川 喜久*; 天児 寧*; 飯山 拓*; 二村 竜祐*; 丸山 建一*; 内海 重宣*

Physical Review Materials (Internet), 7(1), p.014403_1 - 014403_11, 2023/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.7.014403
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)

Sc-substituted hexagonal ferrite Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ has an incommensurate helimagnetic structure. However, the incommensurate helimagnetic structure has not been sufficiently determined, and the mechanism via which the helimagnetism develops has not been studied. Time-of-flight single-crystal neutron diffraction measurements were performed on single-crystal samples of Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ with Sc concentrations of x = 0, 0.128, 0.153, and 0.193. The magnetic structure analyses revealed that the helimagnetic structure of Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ is a cone type whose base is in the ab plane and height is in the c-axis direction. The magnetic moments of Fe2(4$$e$$), Fe4(4$$f_{2}$$), and Fe5(12$$k$$) are aligned with distinct angles, leading to the helimagnetic structure of Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$, and can be explained by assuming that there is an antiferromagnetic superexchange interaction $$J_{5}$$ between Fe2(4$$e$$) and Fe5(12$$k$$) that is negligible in the x = 0 crystal. The shorter bond distance of Fe2-O1 in Sc-rich crystals revealed by the crystal structure analyses enhances the superexchange interaction $$J_{5}$$. The relatively strong $$J_{5}$$ leads to competition among the three superexchange interactions, $$J_{3}$$, $$J_{4}$$, and $$J_{5}$$, resulting in the development of the helimagnetic structure. These findings facilitate the understanding of the essentials of the basic magnetic material BaFe$$_{12}$$O$$_{19}$$.

論文

Revisit deformation behavior of lath martensite

Harjo, S.; Gong, W.; 川崎 卓郎; 諸岡 聡; 山下 享介*

ISIJ International, 62(10), p.1990 - 1999, 2022/10

https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2022-207
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

Two mechanisms inconsistent each other, a relaxation of type II internal stress and a presence of mobile dislocation, were previously proposed to describe the low elastic limit of as-quenched lath martensite steels. In this study, neutron diffraction experiments were performed to revisit the deformation behavior of lath martensite steel. The highly dense random arrangement dislocations easily moved at the beginning of deformation, then accumulated, annihilated and changed the arrangement differently depending on the orientation of the packet with respect to the deformation direction. The movement of highly dense random arrangement dislocations played an important role as a mechanism at the beginning of deformation, and can be a true feature of mobile dislocations.

論文

Magnetic and structure transition of Mn$$_{3-x}$$Fe$$_x$$O$$_4$$ solid solutions under high-pressure and high-temperature conditions

山中 高光*; 平尾 直久*; 中本 有紀*; 三河内 岳*; 服部 高典; 小松 一生*; Mao, H.-K.*

Physics and Chemistry of Minerals, 49(10), p.41_1 - 41_14, 2022/10

https://doi.org/10.1007/s00269-022-01215-4
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Materials Science, Multidisciplinary)

Mn$$_{3-x}$$Fe$$_x$$O$$_4$$固溶体の磁性と結晶構造を高温高圧下で中性子回折と放射光メスバウアー分光によって調べた。Mn$$_2$$FeO$$_4$$スピネルのフェリ磁性-常磁性転移は100$$^circ$$C、正方晶-立方晶転移は180$$^circ$$Cで起こり、これら2つの転移は直接関連していないことが分かった。構造相転移の転移温度は圧力とともに減少する。メスバウアー分光と中性子回折から、四面体サイトでのFe$$^{2+}$$の占有率が圧力とともに増加することがわかり、Mn$$_2$$FeO$$_4$$相は逆スピネルに近づくことが示唆された。磁気構造解析により、MnFe$$_2$$O$$_4$$とMn$$_2$$FeO$$_4$$の常磁性とフェリ磁性の構造を明らかにした。これらのスピネルはそれぞれ18.4GPaと14.0GPaで斜方高圧相に変化し、Mn含有量の増加とともに転移圧力が低下することがわかった。

論文

Atomic distribution and local structure in ice VII from in situ neutron diffraction

山下 恵史朗*; 小松 一生*; Klotz, S.*; Fabelo, O.*; Fern$'a$ndez-D$'i$az, M. T.*; 阿部 淳*; 町田 真一*; 服部 高典; 入舩 徹男*; 新名 亨*; et al.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 119(40), p.e2208717119_1 - e2208717119_6, 2022/10

https://doi.org/10.1073/pnas.2208717119
 被引用回数：2 パーセンタイル：22.35(Multidisciplinary Sciences)

氷の多形体は、圧力や温度により驚くほど多様な構造を示す。水素結合の乱れは、その構造多様性の重要な要因であるだけでなく、その物性をも支配している。しかし、観測可能な逆格子空間が限られていることや、高圧下で測定されたデータの不確かさにより、高圧下において氷多形体の乱れた構造を明らかにすることは困難であった。今回、単結晶および粉末中性子回折の両方を用いて、2.2GPa, 298Kにおいて主要な高圧氷である氷VIIの乱れた構造を初めて明らかにした。最大エントロピー法を用いることにより3次元的な原子分布を導くことに成功し、水素がこれまで言われていた離散的なサイトではなく、リング状に分布をしていることを発見した。また、274Kでの全散乱実験により、氷VIIの水素秩序相である氷VIIIとは、同じ分子構造を持つにもかかわらず、その分子間構造が異なることを明らかにした。今回の単結晶と粉末回折の相補的な構造解析によって、氷VIIのユニークな無秩序構造が明確に示された。今回の発見は、圧力によって大きく変化するプロトンダイナミクスと関連しており、圧力下における氷VIIの異常な物性の構造的な起源を理解することに役立つと考えられる。

論文

異形鉄筋の表面形状が鉄筋コンクリートの付着性能に及ぼす影響

小林 謙祐*; 安江 歩夢*; 諸岡 聡; 兼松 学*

コンクリート工学年次論文集(DVD-ROM), 44(1), p.208 - 213, 2022/07

異形鉄筋の表面形状がコンクリートとの付着性能に及ぼす影響を明らかにすることを目的とし、引抜試験および中性子回折法による鉄筋応力測定を実施した。実験結果より、引抜試験における付着応力-自由端すべり量曲線では、表面形状の違いによって大きく異なる結果となった。一方、鉄筋応力の測定では、各水準の応力分布に差異は見られなかった。したがって、鉄筋に自由端すべりが生じる条件下においては、鉄筋の表面形状が付着性能に影響を及ぼすことが推察された。

論文

Deformation texture of bulk cementite investigated by neutron diffraction

足立 望*; 上野 春喜*; 諸岡 聡; 徐 平光; 戸高 義一*

Materials, 15(13), p.4485_1 - 4485_7, 2022/07

https://doi.org/10.3390/ma15134485
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Chemistry, Physical)

Understanding of deformation mechanism of cementite such as slip plane are quite important to reveal and improve mechanical property of steels. However, deformation behavior of cementite has not been well investigated because of the difficulty of sample preparation having single phase cementite structure. In this study, by fabricating bulk single phase cementite samples using the method developed by the authors, deformation texture formed by uniaxial compression was investigated using both electron back scatter diffraction and the neutron diffraction. The fabricated sample had a random texture before the compression. After applying compressive strain of 0.5 at 833 K, (010) fiber texture was formed along compressive axis. It has been suggested from this trend that the primary slip plane of cementite is (010).

論文

六軸型マルチアンビルプレス「圧姫」を用いたJ-PARC PLANETにおける高圧下中性子実験

服部 高典

油空圧技術, 61(7), p.29 - 35, 2022/07

油圧技術の応用例として、6軸型マルチアンビルプレス「圧姫」とそれを擁するJ-PARC超高圧中性子回折装置PLANET、そこで行われた地球中心核の水素に関する研究を紹介する。

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