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論文

X-ray absorption spectroscopy and magnetocaloric study of Pr$$_{1-x}$$Sr$$_{x}$$CoO$$_{3}$$ (0$$leq x leq$$0.5)

松村 大樹; 辻 卓也; 吉井 賢資

Materials Chemistry and Physics, 238, p.121885_1 - 121885_5, 2019/12

ペロブスカイトPr$$_{1-x}$$Sr$$_{x}$$CoO$$_{3}$$(0$$leq x leq$$0.5)についてX線吸収分光測定を行うとともに、x=0.5で観測される110Kの磁気異常の起源を探るため磁気熱量効果測定を行った。Co${it K}$吸収端のX線吸収測定からは、xが増えるとともにCoの原子価が増加し、Co-O結合距離が縮まることが分かった。また、CoO$$_{6}$$多面体の歪みも増大することが分かった。Co-O結合距離の縮み方は、xが大きいほど大きいことも分かった。測定温度範囲である17-300Kでは、Co${it K}$吸収端の吸収スペクトルには異常は見られなかった。磁気熱量効果の結果と合わせ、110Kの異常は磁気構造の変化であることが分かった。

論文

In Situ Time-Resolved XAFS Studies on Laser-induced Particle Formation of Palladium Metal in an Aqueous/EtOH solution

佐伯 盛久*; 松村 大樹; 蓬田 匠; 田口 富嗣*; 辻 卓也; 齋藤 寛之*; 大場 弘則*

Journal of Physical Chemistry C, 123(1), p.817 - 824, 2019/01

 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

PdCl$$_{4}$$$$^{2-}$$水溶液にパルスレーザーを照射した際の、パラジウム(Pd)微粒子の形成反応メカニズムを透過型電子顕微鏡(TEM)、およびエネルギー分散型X線吸収分光法(DXAFS)を用いて調べた。266 nmの波長のナノ秒レーザー照射により形成されたPd微粒子をTEMにより観測した結果、微粒子径が照射レーザーのフルエンスに依存し、高フルエンスのレーザー照射が微粒子形成を促進することを明らかにした。DXAFSの結果よりPd$$^{2+}$$の濃度を算出し、Finke-Watzkyの二段階反応に基づいた解析を行った。その結果、照射するレーザーのフォトンは、1光子過程のPdCl$$_{4}$$$$^{2-}$$の還元と、多光子過程のPd微粒子の自己触媒的な成長に寄与することを見出した。

論文

Ce substitution and reduction annealing effects on electronic states in Pr$$_{2-x}$$Ce$$_x$$CuO$$_4$$ studied by Cu $$K$$-edge X-ray absorption spectroscopy

浅野 駿*; 石井 賢司*; 松村 大樹; 辻 卓也; 伊奈 稔哲*; 鈴木 謙介*; 藤田 全基*

Journal of the Physical Society of Japan, 87(9), p.094710_1 - 094710_5, 2018/09

 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)

We investigated the Ce substitution and reduction annealing effects on the electronic states at copper sites by Cu $$K$$-edge X-ray absorption near-edge structure measurements in Pr$$_{2-x}$$Ce$$_x$$CuO$$_{4+alpha-delta}$$ (PCCO) with varying $$x$$ and $$delta$$ (amount of oxygen loss during annealing). Absorption near-edge spectra were modified by Ce substitution and reduction annealing similarly with increasing $$x$$ and $$delta$$. Considering electron doping by Ce substitution, this similarity indicates an increase in electron number at the copper sites due to annealing ($$n_{AN}$$). Furthermore, quantitative analyses of the spectra clarified that the number of Cu$$^+$$ sites, corresponding to the induced electron number by Ce substitution increases linearly with $$x$$ in the as-sintered PCCO, whereas $$n_{AN}$$ is not exactly equal to 2$$delta$$. For each $$x$$-fixed sample, $$n_{AN}$$tends to exceed 2$$delta$$ with increasing $$delta$$, suggesting the emergence of two types of carrier due to annealing.

論文

Nanoscale spatial analysis of clay minerals containing cesium by synchrotron radiation photoemission electron microscopy

吉越 章隆; 塩飽 秀啓; 小林 徹; 下山 巖; 松村 大樹; 辻 卓也; 西畑 保雄; 小暮 敏博*; 大河内 拓雄*; 保井 晃*; et al.

Applied Physics Letters, 112(2), p.021603_1 - 021603_5, 2018/01

 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

放射光光電子顕微鏡(SR-PEEM)を人工的にCs吸着したミクロンサイズの風化黒雲母微粒子のピンポイント分析に適用した。絶縁物にもかかわらず、チャージアップの影響無しに構成元素(Si, Al, Cs, Mg, Fe)の空間分布を観察できた。Csが粒子全体に分布することが分かった。Cs M$$_{4,5}$$吸収端近傍のピンポイントX線吸収分光(XAS)から、1価の陽イオン状態(Cs$$^{+}$$)であることがわかった。さらに、Fe L$$_{2,3}$$吸収端の測定から、Feの価数状態を決定した。我々の結果は、サンプルの伝導性に左右されること無く、SR-PEEMがさまざまな環境試料に対するピンポイント化学分析法として利用可能であることを示すものである。

論文

時間分解X線吸収分光による水溶液中パラジウムイオンのレーザー微粒子化反応研究

佐伯 盛久*; 田口 富嗣*; 大場 弘則*; 松村 大樹; 辻 卓也; 蓬田 匠

電気学会研究会資料,電子材料研究会(EFM-17-010$$sim$$021), p.15 - 18, 2017/09

パラジウム水溶液にナノ秒パルス紫外レーザーを照射すると、レーザー微粒子化反応により通常の手法ではできにくいサブミクロンサイズのPd微粒子が生成する。本研究ではその生成メカニズムを調べるため、パルスレーザー照射による微粒子化反応を時間分解XAFS分光により追跡した。そして、様々な照射レーザー強度における微粒子化反応速度を比較したところ、レーザー強度増大により反応が1光子から2光子過程に移行することを示唆する結果を得た。

論文

福島の環境回復に向けた取り組み,4; 汚染土壌の除染、減容化および再生利用を目指した物理処理及び新しい熱処理法開発への試み

矢板 毅; 本田 充紀; 下山 巖; 伊藤 健一*; 万福 裕蔵*; 辻 卓也; 松村 大樹

日本原子力学会誌, 59(8), p.483 - 487, 2017/08

福島第一原子力発電所事故後に伴う環境汚染に対して事故からの復興に向けて取り組んだ減容化除染と再生利用に関する研究の取り組みについて、日本原子力研究開発機構と国立環境研究所が取り組んできた吸着機構の基礎から物理的除染および減容化と熱処理に関する研究を紹介した内容である。一般的な物理処理、熱処理に関する紹介に加え、粘土鉱物へのセシウムの取り込みメカニズムや溶融処理のその場観察を放射光X線分光を利用した研究により詳細に解説している。

論文

Calcium-deficient hydroxyapatite as a potential sorbent for strontium

関根 由莉奈; 元川 竜平; 香西 直文; 大貫 敏彦; 松村 大樹; 辻 卓也; 河崎 陸*; 秋吉 一成*

Scientific Reports (Internet), 7(1), p.2064_1 - 2064_8, 2017/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:26.37(Multidisciplinary Sciences)

Ca欠損アパタイト材料を用いた汚染水からのSr$$^{2+}$$の有用性について調べた。最初に、同じ2価イオンであるMg$$^{2+}$$及びCa$$^{2+}$$存在下でのSr$$^{2+}$$ (0.05mmol/L)の吸着率を調べた。Ca欠損アパタイトは他のイオン存在下においても高いSr$$^{2+}$$吸着性を維持した。例えば、0.1から1.0mmol/LのMg$$^{2+}$$及びCa$$^{2+}$$存在下において80%以上の吸着率を示した。一方、通常のアパタイトでは少量のMg$$^{2+}$$及びCa$$^{2+}$$が存在する条件でSr$$^{2+}$$に対する吸着性は著しく低下した。0.01から10mmol/LのSr$$^{2+}$$を含む水溶液を用いた吸着評価においても、Ca欠損アパタイトは通常のアパタイトよりも高い吸着性を示した。EXAFSを用いてCa欠損アパタイトにおけるSr$$^{2+}$$の吸着挙動について評価したところ、通常のアパタイトと比べてSr$$^{2+}$$が選択的に吸着するサイトが存在することが示唆された。

論文

Local structure analysis of ZrN, and Dy$$_{0.5}$$Zy$$_{0.5}$$N surrogate materials for fast reactor nitride fuel

米田 安宏; 辻 卓也; 松村 大樹; 岡本 芳浩; 高木 聖也; 高野 公秀

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 42(2), p.23 - 26, 2017/04

窒化物模擬燃料物質のDyNとZrNの結晶構造解析を行った。DyNとZrNの格子ミスマッチは7%近くありながら、Dy$$_{1-x}$$Zr$$_x$$Nは単相の試料が得られ、平均構造の格子定数はVegard則に従う。局所構造解析は放射光X線を利用したXAFSとPDF解析を併用して行ったところ、Zr-Nの原子間距離が平均構造の格子定数のより大きなDy$$_{0.5}$$Zr$$_{0.5}$$NにおいてZrNよりも縮んでいることがわかった。このような局所的なモジュレーションが熱伝導率などの物性に与える影響を検討した。

論文

Local structure around cesium in montmorillonite, vermiculite and zeolite under wet condition

辻 卓也; 松村 大樹; 小林 徹; 鈴木 伸一; 吉井 賢資; 西畑 保雄; 矢板 毅

Clay Science, 18(4), p.93 - 97, 2014/12

We have observed the local structure around cesium in silicate minerals under wet and dry conditions by using X-ray absorption fine structure (XAFS) technique at Cs ${it K}$-edge. The measurements under wet and dry conditions simulated changes of the actual environment. High transmission ability at Cs ${it K}$-edge provides XAFS measurement under various conditions. Montmorillonite, vermiculite, and zeolite were employed for the study. Vermiculite was obtained by wet classification of the actual soil at Fukushima. The result of XAFS measurement shows that water molecules in interlayer position are removed by cesium adsorption in the interlayer site of vermiculite. Cesium ion was adsorbed on one side of the interlayer site of swelled montmorillonite under wet condition. On the other hand, water molecules were not coordinated with cesium ion in the zeolite even in the case of wet condition.

口頭

高圧下における液体AgIのX線異常散乱

服部 高典; 友政 雅俊*; 桧垣 卓也*; 辻 和彦*

no journal, , 

これまで、二元系液体の部分構造は、その重要性にもかかわらず、実験的困難から常圧下でさえよくわかっていない。液体中の化学元素の違いを区別した構造、すなわち化学的短距離秩序は、Disorder物質中の構造及びその安定性の起源を考えるうえで重要である。また、圧力を加えた場合の化学結合の変化は、その化学的短距離秩序に如実に反映されるため、それを調べることで、液体中の電子状態の変化を知ることができる。このような動機でわれわれは、(1)高圧下における液体のX線異常散乱法の開発及び(2)共有結合とイオン結合が共存したイオン性液体である液体AgIへの応用を行った。測定は、これまで液体AgIにおいて構造が大きく変わると知られている2-3GPaの高圧側(4.6GPa)及び低圧側(0.5GPa)で行った。異常散乱項の比較的小さい28keVのデータは、0.5GPa及び4.6GPaのデータともこれまでわかっている液体AgIの構造因子とconsistentである。また、入射線エネルギーをそれぞれの吸収短近傍に近づけるのに伴い、連続的に強度Profileが変化するのがわかる。これは、Ag-Ag, Ag-I, I-Iの部分構造が異なることに起因するもので、X線異常散乱法による強度測定がうまくいっていることを示している。高圧下において液体の異常散乱実験を行った例はなく、著者の知る限り、世界初のデータである。

口頭

高圧下における液体AgIのX線異常散乱

服部 高典; 友政 雅俊*; 桧垣 卓也*; 辻 和彦*

no journal, , 

これまで、二元系液体の部分構造は、その重要性にもかかわらず、実験的困難から常圧下でさえよくわかっていない。液体中の化学元素の違いを区別した構造、すなわち化学的短距離秩序は、Disorder物質中の構造及びその安定性の起源を考えるうえで重要である。また、圧力を加えた場合の化学結合の変化は、その化学的短距離秩序に如実に反映されるため、それを調べることで、液体中の電子状態の変化を知ることができる。このような動機でわれわれは、高圧下における液体のX線異常散乱法の開発、及び共有結合とイオン結合が共存した液体である液体AgIへの応用を行った。その結果、世界で初めて、高圧下における液体のX線異常散乱に成功し、液体の部分構造の圧力変化を観測できた。

口頭

高圧下における液体AgIのX線異常散乱,2

服部 高典; 友政 雅俊*; 桧垣 卓也*; 辻 和彦*

no journal, , 

これまで、化学結合中のイオン性が与える、液体構造及びその圧力変化への影響を調べてきた。その結果、イオン性によってさまざまな振る舞い(局所構造変化,変化の鋭さ)をすることを明らかにした。しかしながら、これらの研究は、合金液体中の元素の違いを区別しない「平均構造」をもとにした議論であり、多彩な構造変化の原因を明らかにするためには、各元素まわりの環境(化学的短距離秩序)を調べる必要がある。この目的のためにわれわれは、世界に先駆け、異常X線散乱法を高圧下の液体AgIに適用し、その結果を前回の日本物理学会で報告した。得られたデータは、吸収端近傍において顕著なエネルギー変化を示すものの、試料容器からの寄生ピークや試料の劣化により、部分構造を導出するに十分なものではなかった。今回この問題を克服するために、試料容器として密閉性の高く、寄生ピークの比較的少ないパイロリティックBNを使用した。また吸収端近傍での差分強度を精度よく導出するために、データ測定方法を2$$theta$$-scanからQ-scanに変更した。今回得られたデータをもとに作成した各吸収端E周りの差分強度(特定元素周りの環境を反映している)は、上記改善に伴って、各元素周りの環境を反映した強度を示しており、うまく測定できていることがわかった。

口頭

荷電ポリマー修飾電極上におけるcytochrome c3の酸化還元挙動とU(VI)の還元

鈴木 義規; 南川 卓也; 大貫 敏彦; 竹田 翠*; 樋口 芳樹*; 辻村 清也*; 白井 理*; 加納 健司*

no journal, , 

ITO蒸着スラブ型光導波路(ITO-SOWG)及び電気化学セルを組合せた界面分光電気化学分析により、荷電ポリマーで電極上に固定化したcytochrome c3(cyt. c3)の酸化還元挙動とU(VI)の還元について調べた。Cyt. c3を固定化した電極を用いたCV及びSOWGスペクトルの同時測定から、cyt. c3の還元に伴い、cyt. c3が電極から脱離していることが示唆された。U(VI)を含む溶液では、cyt. c3によるU(VI)の還元触媒電流が観測された。

口頭

Chemical studies of Mo and W in preparation of a Seaborgium (Sg) reduction experiment using MDG, FEC, and SISAK

豊嶋 厚史; 宮下 直*; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; 金谷 佑亮; 塚田 和明; 北辻 章浩; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; Lerum, H. V.*; et al.

no journal, , 

生成率が低く短寿命のSgに対して連続電解実験行うため、我々はメンブレンデガッサー(MDG)、フロー電解カラム、連続液液抽出、ならびに液体シンチレーション測定システム(SISAK)から成る新しい化学装置を開発している。最近、Sgの同族元素であるMoとWを用いた様々な準備実験を行った。MoとWの短寿命核種を含むキャリアーガスと水溶液をMDGを用いて混合し、水溶液に効率よく溶解することに成功した。また、CV測定や紫外可視吸光測定により、Mo(VI)/Mo(V)とW(VI)/W(V)の酸化還元反応を同定した。さらに、バッチ法を用いたMo(VI)とW(VI)の塩酸水溶液からヒノキチオールへの抽出実験やSISAKならびにMDGを用いたオンライン抽出実験に成功した。発表ではこれらの結果を含む現状について報告する。

口頭

Electrolytic reduction studies of Mo and W towards the reduction of seaborgium

豊嶋 厚史; 浅井 雅人; Attallah, M. F.*; 後藤 尚哉*; Gupta, N. S.*; 羽場 宏光*; Huang, M.*; 金谷 淳平*; 金谷 佑亮; 笠松 良崇*; et al.

no journal, , 

Sgの還元研究に向け、キャリアフリートレーサー$$^{93m}$$Moと$$^{176,181}$$Wの電解還元挙動をフロー電解カラム(FEC)を用いて調べた。異なる溶媒抽出挙動に基づいて安定なMo(VI)やW(VI)とそれぞれの還元種を分離・同定するために、FECを用いて電解済みのサンプルをTOAやHDEHPを用いた溶媒抽出により化学的に分析した。また、マクロ量のMoやWのサイクリックボルタンメトリーや紫外可視分光測定を行い、それぞれの条件下における酸化還元反応の情報を得た。会議ではMoとWを用いた基礎実験の現状について報告する。

口頭

超アクチノイド元素シーボーギウム(Sg)の還元にむけた同族元素MoとWの電解還元

豊嶋 厚史; 宮下 直*; 大江 一弘*; 北山 雄太*; Lerum, H. V.*; 後藤 尚哉*; 金谷 佑亮; 小森 有希子*; 水飼 秋菜*; Vascon, A.; et al.

no journal, , 

超重元素研究グループでは、超アクチノイド元素シーボーギウム(Sg)の還元実験に向けた準備実験を進めている。本研究では、Sgの同族元素である$$^{93m}$$Moならびに$$^{176}$$Wを用い、これらを電解還元した後、溶媒抽出分離が可能な溶液条件を探索した。原子力機構タンデム加速器施設において$$^{93m}$$Moならびに$$^{176}$$Wを生成した。これらをHe/KClガスジェット法により化学室まで搬送し、3分間捕集した後、数百$$mu$$Lの硫酸水溶液あるいは硫酸と過塩素酸の混合水溶液に溶解した。これを0.4Vから-1.4Vまでの電圧(vs. Ag/AgCl参照電極)を印加したフロー電解カラムに導入した後、溶出液を収集した。さらにこの溶出液をトリイソオクチルアミン(TOA)-トルエン溶液と混合して1分間振とうした後、30秒間遠心分離した。その後、両相から同量分取して$$gamma$$線を測定し、分配比Dを評価した。硫酸/過塩素酸水溶液で電解還元し、0.2M TOAへ抽出した場合、MoのD値は-0.4 V以下で急激な減少を示す一方、WのD値は変化しなかった。このような変化は他の分離条件においても観測されており、WがMoに比べて還元され難いことを示している。討論会では、他の電解条件や抽出条件についても報告する。

口頭

Developments towards aqueous phase chemistry of transactinide elements

豊嶋 厚史; 大江 一弘*; 浅井 雅人; Attallah, M. F.*; 後藤 尚哉*; Gupta, N. S.*; 羽場 宏光*; 金子 政志*; 金谷 佑亮; 笠松 良崇*; et al.

no journal, , 

シーボーギウム(Sg)より重い超アクチノイド元素は重イオン核反応で生成されるが、半減期が十秒以下であり、さらに生成率が低いため一時間に一原子しか生成できない。そのため、これらの元素の溶液化学的研究には迅速な化学分離を連続的に行うことができる分析装置が必要となる。本研究ではSgの化学研究に向け、ガスジェット搬送物を溶液に迅速溶解するために新たに開発したメンブレンデガッサー、酸化還元反応を制御するためのフロー電解カラム、そして連続溶媒抽出装置(SISAK)を連結して用い、Sgの軽同族元素であるMoならびにWの模擬実験を行った。学会ではこれらの開発状況について発表する。

口頭

セシウム含有粘土鉱物の放射光光電子顕微鏡観察

吉越 章隆; 塩飽 秀啓; 小林 徹; 下山 巖; 松村 大樹; 辻 卓也; 西畑 保雄; 矢板 毅; 小暮 敏博*; 甕 聡子*; et al.

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故以降、数$$mu$$m以下の粘土鉱物(アルミノシリケート)中の放射性Csの吸着状態に関する基礎研究が除染などの観点から重要となっている。そのため、サブ$$mu$$mの空間分解能で分析対象物に狙いを定めたピンポイント化学分析が必要となっている。本発表では、SPring-8のBL17SUのPEEM装置を用いたCs含有粘土鉱物に対するナノスケール局所化学状態分析の取り組みを紹介する。

口頭

XAFSによる光誘起パラジウム微粒子化反応へのモリブデン添加効果の研究

佐伯 盛久; 松村 大樹; 蓬田 匠; 田口 富嗣; 辻 卓也; 草野 翔吾*; 宮崎 達也*; 鷹尾 康一朗*; 大場 弘則; 中島 信昭*

no journal, , 

パラジウム水溶液に紫外光を照射すると、パラジウムイオンが光還元され、その結果0価になったパラジウムが自発的に凝集して微粒子が形成されることが知られている。最近、我々はモリブデンイオンを水溶液に添加することにより、このパラジウム微粒子化が促進されることを発見した。そこで、本研究では硝酸水溶液中のパラジウムイオンの光還元速度とモリブデン添加濃度の関係を時間分解XAFS測定により調べた。その結果、(1)モリブデン添加濃度の増加に従って光還元反応が促進される様子を定量的に観察することに成功し、さらに(2)光還元により生成する0価のPd濃度変化を微粒子成長反応モデルで再現できることを見出した。

口頭

XAFSによる光誘起パラジウム微粒子化反応へのモリブデン添加効果の研究

佐伯 盛久; 松村 大樹; 蓬田 匠; 田口 富嗣; 辻 卓也; 草野 翔吾*; 宮崎 達也*; 鷹尾 康一朗*; 大場 弘則; 中島 信昭*

no journal, , 

パラジウム水溶液に紫外光を照射すると、パラジウムイオンが光還元され、その結果0価になったパラジウムが自発的に凝集して微粒子が形成されることが知られている。最近、我々はモリブデンイオンを水溶液に添加することにより、このパラジウム微粒子化が促進されることを発見した。そこで、本研究では硝酸水溶液中のパラジウムイオンの光還元速度とモリブデン添加濃度の関係を時間分解XAFS測定により調べた。その結果、(1)モリブデン添加濃度の増加に従って光還元反応が促進される様子を定量的に観察することに成功し、さらに(2)光還元により生成する0価のPd濃度変化を微粒子成長反応モデルで再現できることを見出した。

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