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1
Pair distribution function analysis of nanostructural deformation of calcium silicate hydrate under compressive stress
Bae, S.*; Jee, H.*; 兼松 学*; 城 鮎美*; 町田 晃彦*; 綿貫 徹*; 菖蒲 敬久; 鈴木 裕士
Journal of the American Ceramic Society, 101(1), p.408 - 418, 2018/01
ケイ酸カルシウム水和物(CSH)に関する原子レベルの構造や変形機構には不明な点が多い。本研究では、X線散乱法に基づく原子対相関関数(PDF)により、ケイ酸三カルシウム(C$$_{3}$$S)ペースト中に存在するCSH相のナノ構造変形挙動を評価した。単軸圧縮負荷を受けるC$$_{3}$$Sペーストの変形を、ひずみゲージ,ブラッグピークシフト, PDFから求められるマクロからミクロな変形より評価した。PDF解析により、0-20${AA}$の範囲ではCSH相の影響が支配的であること、その一方で、20${AA}$を超える範囲では、他の結晶相の影響が支配的であることが明らかとなった。CSHの変形に支配的である20${AA}$以下の範囲では、塑性変形を示すステージI(0-10MPa)と、弾性変形を示すステージIIの2つの変形過程に分けられることが分かった。その一方で、20${AA}$以上の範囲では、水酸化カルシウムに似た変形を示した。10MPa以下では、層間水やゲル水の移動に伴い、CSHの高密度化を生じたと考えられるが、除荷後には、その移動した水がCSH中に戻ることにより、変形が回復している可能性がある。
2
次世代中性子生物学; J-PARCワークショップ「次世代中性子生物学」の報告; 2017年3月22日$$sim$$23日,いばらき量子ビーム研究センター
杉山 正明*; 中川 洋; 井上 倫太郎*; 川北 至信
JAEA-Review 2017-024, 40 Pages, 2017/12
現在、我が国ではJ-PARC・JRR-3等の高強度高品質の中性子源が整備され中性子線を用いた生命科学研究の推進が強く望まれている。そこで、我が国中性子生物学の発展に寄与することを目指して2017年3月22日$$sim$$23日国際Workshop「Neutron biology for next generation」がJ-PARCワークショップとして開催された。このWorkshopには日本国内の中性子分光器の装置研究者及び中性子散乱を精力的に利用している国内外の生命科学者が集まり、上記テーマについて装置・実験手法、最新の研究成果及びその動向について多方面より議論した。本レポートはオーガナイザーによるWorkshopの報告である。
3
レーザー加工プロセスの計算科学シミュレーション
村松 壽晴
光アライアンス, 28(12), p.31 - 35, 2017/12
本論文では、加工材料にレーザー光が照射されてから加工が完了するまでの複合物理過程を定量的に取扱えるようにするために開発中の、計算科学シミュレーションコードSPLICEの概要と評価例、およびオーバーヘッドの大幅低減を目指し、SPLICEコードをディジタルモックアップ装置として利用したフロントローディング実現に対する見通しを紹介した。
4
Comparison of the extractabilities of tetrachloro- and tetrabromopalladate(II) ions with a thiodiglycolamide compound
成田 弘一*; 前田 泰生*; 所 千晴*; 鈴木 智也*; 田中 幹也*; 元川 竜平; 塩飽 秀啓; 矢板 毅
Analytical Sciences, 33(11), p.1305 - 1309, 2017/11
Using $$N,N,N',N'$$-tetra-2-ethylhexyl-thiodiglycolamide (TEHTDGA) in $$n$$-dodecane as the extractant, we compared the percentages of Pd(II) extracted from HCl and HBr solutions, and analyzed the structures of the Pd(II)-extractant complexes. TEHTDGA rapidly extracted Pd(II) from both HCl and HBr solutions, predominantly by formation of a 1:2 Pd(II)/TEHTDGA complex. The extractability of Pd(II) from HBr solution was inferior to that from HCl solution. FT-IR spectroscopy and EXAFS measurements indicated that two of the halide ions in the tetrachloro- or tetrabromopalladate(II) ions were replaced by the sulfur atoms of two TEHTDGA molecules. In the [PdBr$$_{2}$$(TEHTDGA)$$_{2}$$] complex, the Pd-S bond was shorter than the Pd-Br bond. We suggest that this bond length difference resulted in greater steric hindrance during coordination of TEHTDGA to the Pd(II) atom in the HBr system than in the HCl system, leading to the lower extractability in the HBr system.
5
大型加速器を用いた核破砕中性子源
羽賀 勝洋
波紋, 27(4), p.155 - 158, 2017/11
高出力加速器を用いたパルス核破砕中性子源は、物質科学や生命科学の分野において最先端の研究を行うために適した高強度で幅の狭い良質な中性子を供給できる有用な装置である。このシステムでは、高出力加速器で作り出すkWからMWオーダーの陽子ビームを重金属の標的に入射し、標的原子核との核破砕反応により大量の中性子を生成し、この中性子を減速材や反射体で熱・冷中性子に減速し、先端的な中性子実験装置群に供給する。本稿では主にJ-PARCのパルス核破砕中性子源を例に、中性子ビームを生成するしくみと中性子源の構造の概要、水銀標的等の標的の工学的設計手法、パルス陽子ビームの入射により水銀中で発生する最大40MPaにも達する圧力波による標的容器の損傷を低減する方法などの技術課題について、水銀標的システムを例に取りながら解説する。
6
Inter atomic force constants of $$beta$$-PbF$$_{2}$$ from diffuse neutron scattering measurement
Xianglian*; Bao, W.*; Guo, T.*; Li, P.*; 佐久間 隆*; 井川 直樹
International Journal of Innovation in Science and Mathematics, 5(6), p.165 - 167, 2017/11
633Kにて$$beta$$-PbF$$_{2}$$の中性子散漫散乱実験を実施した結果、振動性のある散漫強度が観察された。この振動性散漫散乱は原子の熱振動に起因する相関効果によって説明することができ、この相関効果とDebye-Waller熱因子から計算して得られた、第1、第2最近接原子間の力定数は各々、0.36eV/$AA $^{2}$$ (距離; ${it r}$ = 2.599 $AA )$、0.21eV/$AA $^{2}$$ (${it r}$=3.001 $AA )$と求められた。
7
Martensite phase stress and the strengthening mechanism in TRIP steel by neutron diffraction
Harjo, S.; 土田 紀之*; 阿部 淳*; Gong, W.*
Scientific Reports (Internet), 7, p.15149_1 - 15149_11, 2017/11
Two TRIP-aided multiphase steels with different carbon contents were analyzed in situ during tensile deformation by time-of-flight neutron diffraction to clarify the deformation induced martensitic transformation behavior and its role on the strengthening mechanism. The difference in the carbon content affected mainly the difference in the phase fractions before deformation, where the higher carbon content increased the phase fraction of retained austenite ($$gamma$$). However, the changes in the relative fraction of martensitic transformation with respect to the applied strain were found to be similar in both steels since the carbon concentrations in $$gamma$$ were similar. The stress contribution from martensite was observed increasing during plastic deformation while that from bainitic ferrite hardly changing and that from $$gamma$$ decreasing.
8
Magnetic Bragg dip and Bragg edge in neutron transmission spectra of typical spin superstructures
間宮 広明*; 大場 洋次郎; 寺田 典樹*; 渡邉 騎通*; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 及川 健一
Scientific Reports (Internet), 7, p.15516_1 - 15516_8, 2017/11
結晶構造による中性子回折に由来する中性子透過率の減少であるブラッグディップとブラッグエッジが近年注目を集めているが、スピン配列による磁気回折に由来する磁気ブラッグディップと磁気ブラッグエッジを観測した報告はこれまでなかった。磁気ブラッグディップと磁気ブラッグエッジの観測ができると、スピン配列の解析に従来用いられてきた中性子回折法に比べ、試料環境機器の配置の自由度が格段に向上し、様々な極限環境での実験ができるようになると期待される。そこで本研究では、スピン超格子による磁気ブラッグディップと磁気ブラッグエッジの観測を目的として、典型的なスピン超格子を持つ反強磁性体であるニッケル酸化物の中性子透過率スペクトル測定を行った。その結果、単結晶では磁気ブラッグディップ、多結晶では磁気ブラッグエッジを世界で初めて観測することに成功した。
9
Non-destructive elemental analysis of a carbonaceous chondrite with direct current Muon beam at MuSIC
寺田 健太郎*; 佐藤 朗*; 二宮 和彦*; 川島 祥孝*; 下村 浩一郎*; 吉田 剛*; 河井 洋輔*; 大澤 崇人; 橘 省吾*
Scientific Reports (Internet), 7(1), p.15478_1 - 15478_6, 2017/11
電子やX線を用いた特性X線分析は基礎的化学分析手法として様々な分野で用いられている。近年、その高い透過性からミュオン捕獲特性X線を用いた分析手法が注目を集めている。我々はここに最新の強力なDCミュオン源であるMuSICを用いて行った炭素質コンドライトの分析結果について報告する。炭素を約2%含むJbilet Winselwan隕石を測定した結果、Mg, Si, Fe, O, S, Cからのミュオン捕獲特性X線を検出し、元素存在度のパターンはCMコンドライトとして無矛盾であった。本非破壊分析手法は炭素に高い感度を持つことから、C型小惑星からのサンプルが持ち帰られた場合にも、それを分析する強力な新手法となりえる。
10
偏極中性子と核偏極水素によるナノ構造解析技術の開発
熊田 高之
電子スピンサイエンス, 15(Autumn), p.86 - 91, 2017/10
付加価値の高い機能性材料開発の現場では、物理・化学的性質が異なる複数の素材をナノレベルで混合させることで互いの短所を補い長所を引き出した複合材料の開発が繰り広げられている。その複合材料の開発においては、成分間の相互作用を決定づける絡み合い構造の最適化がカギとなる。スピンコントラスト法とよばれる偏極中性子と水素核偏極試料を用いた構造解析法は、複合材料開発の指針となる成分毎のナノ構造および空間配置の決定を実現するものである。
11
Local structure analysis of (Na$$_{0.5}$$K$$_{0.45}$$Li$$_{0.05}$$)NbO$$_3$$ synthesized by malic acid complex solution method
米田 安宏; 高田 愛梨*; 長井 遥*; 菊池 丈幸*; 森下 正夫*; 小舟 正文*
Japanese Journal of Applied Physics, 56(10S), p.10PB07_1 - 10PB07_7, 2017/10
錯体重合法を用いて作製した(Na$$_{0.5}$$K$$_{0.45}$$Li$$_{0.05}$$)NbO$$_3$$の単射晶相を放射光を用いて構造解析した。(Na$$_{0.5}$$K$$_{0.45}$$Li$$_{0.05}$$)NbO$$_3$$の平均構造は単射晶構造であるが、局所構造はKNbO$$_3$$と同じ菱面体晶構造モデルで再現することができた。この結果から平均構造の単射晶構造は菱面体晶がdisorderして変調されて観測されたと考えられる。
12
中性子回折法による鉄筋コンクリートの付着応力度分布の非破壊測定
鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*; 向井 智久*
コンクリート構造物の補修、補強、アップグレード論文報告集, 17, p.179 - 184, 2017/10
中性子回折法は材料深部の残留応力を非破壊・非接触で測定できる手法の一つとして知られている。われわれは、世界で初めて、鉄筋コンクリートの付着挙動の評価に中性子回折法を応用し、コンクリート内部に埋設された鉄筋の付着応力度分布の非破壊・非接触測定に成功するとともに、コンクリートのひび割れや鉄筋腐食に伴う応力分布の変化を捉えることにも成功した。このように、中性子回折法は鉄筋コンクリートの付着挙動の評価に有効なひずみ測定技術であり、今後、鉄筋コンクリートの構造力学研究や構造材料研究に広く応用されると期待される。本論文では、これまでに得られた成果を総括する。
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Maximizing $$T_c$$ by tuning nematicity and magnetism in FeSe$$_{1-x}$$S$$_x$$ superconductors
松浦 康平*; 水上 雄太*; 新井 佑基*; 杉村 優一*; 前島 尚行*; 町田 晃彦*; 綿貫 徹*; 福田 竜生; 矢島 健*; 広井 善二*; et al.
Nature Communications, 8, p.1143_1 - 1143_6, 2017/10
A fundamental issue concerning iron-based superconductivity is the roles of electronic nematicity and magnetism in realising high transition temperature ($$T_c$$). To address this issue, FeSe is a key material, as it exhibits a unique pressure phase diagram involving nonmagnetic nematic and pressure-induced antiferromagnetic ordered phases. However, as these two phases in FeSe have considerable overlap, how each order affects superconductivity remains perplexing. Here we construct the three-dimensional electronic phase diagram, temperature ($$T$$) against pressure ($$P$$) and iso-valent S-substitution ($$x$$), for FeSe$$_{1-x}$$S$$_x$$. By simultaneously tuning chemical and physical pressures, against which the chalcogen height shows a contrasting variation, we achieve a complete separation of nematic and antiferromagnetic phases. In between, an extended nonmagnetic tetragonal phase emerges, where $$T_c$$ shows a striking enhancement. The completed phase diagram uncovers that high-$$T_c$$ superconductivity lies near both ends of the dome-shaped antiferromagnetic phase, whereas $$T_c$$ remainslow near the nematic critical point.
14
A Quasi-classical trajectory calculation for the cesium exchange reaction of $$^{133}$$CsI (v = 0, j = 0) + $$^{135}$$Cs $$rightarrow$$ $$^{133}$$Cs + I$$^{135}$$Cs
小林 孝徳*; 松岡 雷士*; 横山 啓一
日本エネルギー学会誌, 96(10), p.441 - 444, 2017/10
セシウム交換反応$$^{133}$$CsI (v=0, j=0) + $$^{135}$$Cs $$rightarrow$$ $$^{133}$$Cs + I$$^{135}$$Csの反応断面積を調べるため、ab initio分子軌道法計算により作成したポテンシャルエネルギー面を用いた準古典的トラジェクトリー計算を行った。ポテンシャルエネルギー面から反応中間体Cs$$_{2}$$Iの生成に入口障壁がないこと、2つのCsI結合が等価であることが明らかになった。トラジェクトリー計算により反応断面積は衝突エネルギーの増加と共に単調増加することが分かった。CsI分子の初期内部状態がv=0, j=0の場合の反応速度定数は500-1200Kの温度範囲で3$$times$$10$$^{-10}$$cm$$^{3}$$ molecule$$^{-1}$$s$$^{-1}$$程度と見積もられ、わずかながら負の温度依存性が見られた。
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Quantum twin spectra in nanocrystalline silicon
松本 貴裕*; 大原 高志; 杉本 秀彦*; Bennington, S. M.*; 池田 進*
Physical Review Materials (Internet), 1(5), p.051601_1 - 051601_6, 2017/10
We identified twin split scattering spectra in hydrogen-terminated nanocrystalline silicon by using inelastic neutron scattering spectroscopy. A standard theoretical analysis based on the localized wave function of hydrogen in not sufficient to explain this duality. We show that this duality originates from the cooperative motion of hydrogen and silicon.
16
種々な方法によるMn-Si-C鋼の残留オーステナイト体積率測定の比較
友田 陽*; 関戸 信彰*; 徐 平光; 川崎 卓郎; Harjo, S.; 田中 雅彦*; 篠原 武尚; Su, Y.; 谷山 明*
鉄と鋼, 103(10), p.570 - 578, 2017/10
Various methods were employed to measure the austenite volume fraction in a 1.5Mn-1.5Si-0.2C steel. It has been confirmed that the volume fractions determined by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy/electron back scatter diffraction, X-ray diffraction and neutron diffraction exhibit a general trend to become larger in this order, although the values obtained by X-ray and neutron diffraction are similar in the present steel because austenite is relatively stable. The austenite volume fractions determined by diffraction methods have been found to be affected by the measuring specimen direction, i.e., texture, even by applying the conventional correcting procedure. To avoid this influence, it is recommended to measure both of volume fraction and texture simultaneously using neutron diffraction. Although synchrotron X-ray shows higher angle resolution, its small incident beam size brings poor statistic reliability. The influence of texture cannot be avoided for transmission Bragg edge measurement, either, which must be overcome to realize 2D or 3D volume fraction mapping.
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Magnetic properties of electron-doped LaCoO$$_3$$
富安 啓輔*; 佐藤 美嘉*; 小山 俊一*; 野島 勉*; 梶本 亮一; Ji, S.*; 岩佐 和晃*
Journal of the Physical Society of Japan, 86(9), p.094706_1 - 094706_6, 2017/09
 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)
We studied electron-doped LaCo$$_{1-y}$$Te$$^{6+}_{y}$$O$$_{3}$$ by magnetization measurements and neutron scattering. The effective Bohr magneton, estimated in the Curie-Weiss fitting around room temperature, is independent of $$y$$. This suggests that magnetic Co$$^{3+mathrm{(HS)}}$$, not nonmagnetic Co$$^{3+mathrm{(LS)}}$$, is mainly replaced by doped magnetic Co$$^{2+mathrm{(HS)}}$$. At the lowest temperatures, a Brillouin-function-like saturating behavior persists in the magnetization curves even in the high-$$y$$ samples, and neither clear magnetic reflection nor magnetic dispersion is observed by neutron scattering. These indicate that magnetic correlation is very weak in contrast to the well-known hole-doped LaCoO$$_3$$ accompanied with the transition to ferromagnetic metal. However, we also found that the low-$$y$$ samples exhibit nonnegligible enhancement in saturated magnetization by $$sim$$2 $$mu_B$$/doped-electron. All these characteristics are discussed in the light of activation and inactivation of spin-state blockade.
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Work hardening, dislocation structure, and load partitioning in lath-martensite determined by ${it in situ}$ neutron diffraction line profile analysis
Harjo, S.; 川崎 卓郎; 友田 陽*; Gong, W.*; 相澤 一也; Tichy, G.*; Shi, Z.*; Ungar, T.*
Metallurgical and Materials Transactions A, 48(9), p.4080 - 4092, 2017/09
${it in situ}$ neutron diffraction during tensile deformation of lath martensite steel containing 0.22 mass% of carbon, is performed using TAKUMI of J-PARC. The diffraction peaks at plastically deformed states exhibit asymmetries as the reflection of redistributions of the stress and dislocation densities/arrangements in lath-packets where the dislocation glides are favorable (soft packet) and unfavorable (hard packet). The dislocation density is as high as 10$$^{15}$$ m$$^{-2}$$ at the as-quenched state, and then during tensile straining, the load and the dislocation density become different between the two lath-packets. The dislocation character and arrangement vary also in the hard packet, but hardly change in the soft packet. The hard packet plays an important role in the high work hardening in martensite, which could be understood by taking into account not only the increase of the dislocation density but also the change in dislocation arrangement.
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Electronic structure of ThRu$$_2$$Si$$_2$$ studied by angle-resolved photoelectron spectroscopy; Elucidating the contribution of U 5$$f$$ states in URu$$_{2}$$Si$$_{2}$$
藤森 伸一; 小畠 雅明; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 松本 裕司*; 山本 悦嗣; 立岩 尚之; et al.
Physical Review B, 96(12), p.125117_1 - 125117_9, 2017/09
 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)
The Fermi surface and band structure of $$mathrm{ThRu}_2mathrm{Si}_2$$ have been studied by angle resolved photoelectron spectroscopy (ARPES) with the incident photon energies of $$hnu$$ = 665-735 eV. Detailed band structure and the three-dimensional shape of the Fermi surface were derived experimentally, and they are quantitatively explained by the band-structure calculation based on the density functional approximation. Comparison of the experimental ARPES spectra of $$mathrm{ThRu}_2mathrm{Si}_2$$ with those of $$mathrm{URu}_2mathrm{Si}_2$$ shows that they have considerably different spectral profiles particularly in the energy range of $$E_mathrm{B} = E_mathrm{F}$$ - 1 eV. Some energy bands with their energy dispersions of about 1 eV observed in $$mathrm{URu}_2mathrm{Si}_2$$ are missing in the ARPES spectra of $$mathrm{ThRu}_2mathrm{Si}_2$$ measured along the same high symmetry line of Brillouin zone, suggesting that U 5$$f$$ states form these bands in $$mathrm{URu}_2mathrm{Si}_2$$. The relationship between the ARPES spectra of $$mathrm{URu}_2mathrm{Si}_2$$ and $$mathrm{ThRu}_2mathrm{Si}_2$$ is very different from the case between $$mathrm{CeRu}_2mathrm{Si}_2$$ and $$mathrm{LaRu}_2mathrm{Si}_2$$ where their intrinsic difference is limited only in the very vicinity of the Fermi energy. The present result argues that the U 5$$f$$ electrons in $$mathrm{URu}_2mathrm{Si}_2$$ have strong hybridization with ligand states, and essentially have an itinerant character.
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Electronic structures of U$$X_3$$ ($$X$$=Al, Ga, and In) studied by photoelectron spectroscopy
藤森 伸一; 小畠 雅明; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦*
Physical Review B, 96(11), p.115126_1 - 115126_10, 2017/09
 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)
The electronic structures of U$$X_3$$ ($$X$$=Al, Ga, and In) were studied by photoelectron spectroscopy to understand the the relationship between their electronic structure and magnetic properties. The band structures and Fermi surfaces of UAl$$_3$$ and UGa$$_3$$ were revealed experimentally by angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES), and they were compared with the result of band structure calculations. The topologies of the Fermi surfaces and the band structures of UAl$$_3$$ and UGa$$_3$$ were explained reasonably well by the calculation, although bands near the Fermi level ($$E_mathrm{F}$$) were renormalized owing to the finite electron correlation effect. The topologies of the Fermi surfaces of UAl$$_3$$ and UGa$$_3$$ are very similar to each other, except for some minor differences. Such minor differences in their Fermi surface or electron correlation effect might take an essential role in their magnetism.