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論文

Highlight of recent sample environment at J-PARC MLF

河村 聖子; 服部 高典; Harjo, S.; 池田 一貴*; 宮田 登*; 宮崎 司*; 青木 裕之; 渡辺 真朗; 坂口 佳史*; 奥 隆之

Neutron News, 30(1), p.11 - 13, 2019/05

日本の中性子散乱施設の特徴のひとつとして、循環型冷凍機のように頻繁に使われる試料環境(SE)機器は各装置の担当者が整備していることが挙げられる。装置担当者は、ユーザー実験の際、装置自体だけでなく、これらのSE機器の運用も行う。このような運用には、SE機器を装置にあわせて最適化できユーザーの要求を直接きくことができるというメリットがある。一方で、MLFのSEチームは、より高度なSE機器を使った実験を可能にするため、共通のSE機器を整備している。本レポートでは、最近のMLFにおけるSE機器の現状が紹介される。中性子装置BL11, BL19, BL21, BL17で用いられるSE機器と、SEチームによって最近整備された機器に焦点をあてる。

論文

Kinetics of silver photodiffusion into amorphous Ge$$_{20}$$S$$_{80}$$ films; Case of pre-reaction

坂口 佳史*; 花島 隆泰*; 青木 裕之; 朝岡 秀人; Simon, A.-A. A.*; Mitkova, M.*

Physica Status Solidi (A), 215(12), p.1800049_1 - 1800049_12, 2018/06

Silver photodiffusion into amorphous chalcogenide has attracted much attention because of its potential applications for example in memory devices. For its development, it is important to know how Ag ions diffuse in chalcogenide layers upon light exposure. In this paper, the photo-induced effect on pre-reacted films before light exposure, originating from Ag/Ge$$_{20}$$S$$_{80}$$/Si substrate and Ge$$_{20}$$S$$_{80}$$/Ag/Si substrate is investigated, using neutron reflectivity, X-ray reflectivity, and X-ray diffraction. Two types of pre-reacted films according to the original stacking order are obtained. In both cases, a pure Ag layer almost disappeared, and there is a small amount of monoclinic Ag$$_{2}$$S. The reaction time for the photodiffusion is shorter, in both cases, than that in Ag/Ge$$_{20}$$S$$_{80}$$ with a pure Ag layer, indicating a different reaction process. After prolonged light exposure, a uniform amorphous reaction layer is produced in the films originating from the Ag/Ge$$_{20}$$S$$_{80}$$/Si substrate, while both an amorphous reaction product and the Ag$$_{2}$$S fragments exist in the films originating from Ge$$_{20}$$S$$_{80}$$/Ag/Si substrate. The mechanism of the specific photo-reaction is discussed in terms of the role of the Ag$$_{2}$$S fragments.

論文

Development of high-polarization Fe/Ge neutron polarizing supermirror; Possibility of fine-tuning of scattering length density in ion beam sputtering

丸山 龍治; 山崎 大; 阿久津 和宏*; 花島 隆泰*; 宮田 登*; 青木 裕之; 武田 全康; 曽山 和彦

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 888, p.70 - 78, 2018/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:55.45(Instruments & Instrumentation)

イオンビームスパッタ法で成膜されたFe/Si及びFe/Ge多層膜に対して、X線及び偏極中性子反射率、走査型透過電子顕微鏡と組み合わされたエネルギー分散型X線分光分析等のプローブによって層構造や局所元素分析を行った。その結果、Fe/Ge多層膜のGe層に含まれたスパッタリングガスであるArが含まれることにより、Ge層の散乱長密度が減少し、(-)スピンの中性子に対するFeとGeの散乱長密度のコントラストがほぼ消失し偏極中性子反射において高偏極率となることがわかった。Ge層に含まれるArは、成膜時においてAeがGeターゲットで後方散乱することに起因することが知られており、偏極スーパーミラーの高偏極率化に必要な(-)スピン中性子に対する散乱長密度コントラストを微調整する新たな手法となる可能性を示すものである。この結果を基に、Niの5倍の全反射臨界角をもつFe/Ge偏極スーパーミラーを成膜し偏極反射率測定を行った結果、(+)スピン中性子の反射率が0.70以上、偏極率はビームラインの偏極性能が正しく補正されている領域においては0.985以上という高い偏極率を達成した。

論文

Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12

J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。

論文

Conformation and dynamics of single polymer chain studied by optical microscopy techniques beyond the diffraction limit

青木 裕之

Microscopy, 66(4), p.223 - 233, 2017/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:98.65(Microscopy)

The origin of the unique properties of a polymer material is the large entropic term for a single molecule, which has a chain-like structure with a large molecular weight. For the understanding of the fundamental polymer physics, the conformation of single polymer chain is one of the most important issues; however, it has been difficult to examine the behavior of a single chain because of the limitation of conventional experimental methods. Recent development of optical microscopy allows the fluorescence imaging beyond the diffraction limit of light, and the author's group showed that the conformation and dynamics of a single polymer chain can be examined by the high-resolution fluorescence imaging. This review presents the application of optical microscopy with nanometric spatial resolution to study the polymer materials at the single chain level.

論文

Occurrence and potential activity of denitrifiers and methanogens in groundwater at 140 m depth in Pliocene diatomaceous mudstone of northern Japan

勝山 千恵*; 梨本 裕晃*; 永翁 一代*; 石橋 朋剛*; 古田 一期*; 木下 剛*; 吉川 英樹; 青木 和弘; 浅野 貴博*; 佐々木 祥人; et al.

FEMS Microbiology Ecology, 86(3), p.532 - 543, 2013/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:70.47(Microbiology)

嫌気性微生物活性は地下環境に影響を与える。本研究では140mの深度の2つのボアホールから低酸素濃度の地下水を採取し脱窒菌とメタン生成菌の活性について調査した。脱窒菌活性は$$^{15}$$Nをトレーサとしてボアホール環境にて測定し、メタン生成菌については16S rRNAの遺伝子解析により存在を確認した。メタンの安定同位体の分析値から溶存メタンは微生物活用由来であることが分かったが、本メタン生成菌の培養中には発生が確認できなかった。地下140m深の地下水中には酸素が含まれておらず、Ehが-144から6.8mVを示し、脱窒菌の活性が有意な環境であることが分かった。

論文

High-pressure study of ScH$$_{3}$$; Raman, infrared, and visible absorption spectroscopy

久米 徹二*; 大浦 裕之*; 竹市 知生*; 大村 彩子*; 町田 晃彦; 綿貫 徹; 青木 勝敏; 佐々木 重雄*; 清水 宏晏*; 竹村 謙一*

Physical Review B, 84(6), p.064132_1 - 064132_7, 2011/08

 被引用回数:12 パーセンタイル:47.35(Materials Science, Multidisciplinary)

ScH$$_{3}$$の圧力誘起構造及び電子転移を調べるため、ラマン,赤外・可視光吸収スペクトルを室温下、50GPaまで観測した。hcp-中間相と中間相-fcc転移がそれぞれ25GPaと46GPaで観測された。中間相の構造はYH$$_{3}$$で報告されている長周期構造と同じと思われる。ScH$$_{3}$$の光学ギャップは1.7eVから減少し、50GPa付近でfcc構造への転移を伴って閉じる。

論文

High-pressure study of YH$$_{3}$$ by Raman and visible absorption spectroscopy

久米 徹二*; 大浦 裕之*; 佐々木 重雄*; 清水 宏晏*; 大村 彩子*; 町田 晃彦; 綿貫 徹; 青木 勝敏; 竹村 謙一*

Physical Review B, 76(2), p.024107_1 - 024107_5, 2007/07

 被引用回数:32 パーセンタイル:23.1(Materials Science, Multidisciplinary)

YH$$_{3}$$のラマン及び可視光吸収スペクトルを高圧下で測定し、構造及び電子転移過程を調べた。ラマン測定の結果は9-24GPaの圧力領域に渡って低圧六方晶と高圧立方晶の間の中間相が存在することを示している。Y金属格子構造と水素原子位置は転移を反映して変化する。可視光測定からは転移に伴って光学バンドギャップが閉じ始めることが見いだされた。

口頭

Properties of polymer materials studied by super-resolution optical microscopy

青木 裕之

no journal, , 

高分子化合物は非常に長い鎖状の巨大分子であり、その大きな自由度が高分子材料特有の物性を発現する起源となっている。そのため、一つの巨大分子の形態と運動性を理解することは、高分子材料の設計を行う上で重要な問題である。本講演では高分子材料中の分子鎖一つ一つを直接観察可能とする、最新のナノ光学イメージング法の開発について述べる。また単一分子の直接計測に基づく、高分子の基礎物性研究の例を紹介する。

口頭

ナノ光学イメージングによるバルク材料中における単一高分子鎖のコンホメーション評価

青木 裕之

no journal, , 

高分子の単一分子レベルの構造およびダイナミクスを評価する新しい手法として、光を用いながら回折限界を超える分解能を有するナノ光学イメージング法について述べる。同手法として近接場光学顕微鏡および超解像光学顕微鏡の基礎原理を紹介するとともに、高分子材料の基礎物性研究における応用について議論する。

口頭

粒子追跡マイクロレオロジーによる架橋ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)の局所粘弾性評価

鈴木 啓介*; 青木 裕之

no journal, , 

蛍光顕微鏡を用いることで、架橋ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)に分散させた蛍光性ナノ粒子の運動を追跡し局所的な粘弾性を評価した。網目構造内部には力学特性に分布が存在し、その構造は時間とともに揺らいでいることを示した。

口頭

Polarized neutron reflectometer SHARAKU with 2-D MWPC in J-PARC

山崎 大; 曽山 和彦; 宮田 登*; 笠井 聡*; 阿久津 和宏*; 花島 隆泰*; 久保田 正人; 青木 裕之; 鈴木 淳市*; 藤 健太郎; et al.

no journal, , 

試料垂直型偏極中性子反射率計「SHARAKU」では、薄膜試料の表面や界面で起こるoff-specular反射、Grazing angle SANSの測定を目指して2次元MWPC中性子検出器を整備している。MWPCは、0.5mmピッチのワイヤーによる個別読み出し方式を採用し、各々の信号ラインにASD-ASICを配置することで、高速・高効率を実現している。本実験では、BL17ビームラインにおいて、Ni/Ti多層膜を試料として中性子反射率実験を行った。その結果、1.8mmの空間分解能を確認し、qz-qx方向について明瞭なシグナルを記録した。本報告では、2次元MWPCの特性とその中性子反射率測定への応用について述べる。

口頭

Structural analysis of single macromolecule in polymer thin films by super-resolution fluorescence microscopy

青木 裕之

no journal, , 

Spin-cast thin films of polymer materials are used for various applications such as surface coating. Recent studies that the polymer films prepared by the spin-cast methods have unique properties different from bulk materials. However, the origin of the modified properties of thin films has been unclear. In this work, single molecule localization microscopy (SMLM) was employed to examine the structure of spin-cast thin films at the single molecule level. The direct observation of the single poly(methyl methacrylate) (PMMA) chains showed the PMMA chain in the spin-cast film takes an expanded conformation compared to that in a bulk state. Because of the rapid evaporation rate of the solvent in the spin-casting process, the PMMA chain is frozen before the relaxation from an expanded conformation in the solution state to the unperturbed conformation, resulting in the large chain dimension in the spin-cast film.

口頭

ナノ光学顕微鏡による単一高分子鎖のコンホメーション解析

青木 裕之

no journal, , 

光を用いながら回折限界を超える分解能を有するナノ光学顕微鏡の開発によって高分子鎖一本のコンホメーション観察を可能にした。これにより薄膜中や応力印加時などにおける高分子の形態とダイナミクスを単一分子レベルで明らかにした。

口頭

Conformational analysis of single polymer chain in thin films by super-resolution fluorescence microscopy

青木 裕之

no journal, , 

The conformation of a single poly(methyl methacrylate) (PMMA) chain in a spin-cast film by the super-resolution microscopy. The mean-square-root of the radius of gyration (Rg) were 48.7 and 54.0 nm in the spin-cast films prepared from the toluene and chloroform solutions, respectively. On the other hand, Rg in a bulk state (a thermally annealed 10-$$mu$$m-thick sample) was observed to be 43.1 nm. This indicates that the PMMA chain in the spin-cast film takes an expanded conformation compared to the unperturbed chain and that the chain dimension is dependent on the solvent quality. In a good solvent, the PMMA chain has an expanded conformation by the excluded volume effect. The polymer chain is frozen before the relaxation from an expanded conformation in a solution to an unperturbed one by the rapid solvent evaporation.

口頭

Current status of a polarized neutron reflectometer "SHARAKU" in J-PARC

曽山 和彦; 青木 裕之; 山崎 大; 宮田 登*; 阿久津 和宏*; 花島 隆泰*; 笠井 聡*; 鈴木 淳市*

no journal, , 

SHARAKU is a neutron reflectometer using polarized neutron pulses in Materials and Life Science Experiment Facility (MLF) in Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). A polarization reflectometry can probe not only a nanometric layered structure with a contrast of an atomic neutron scattering length but also of a magnetic scattering length; therefore, SHARAKU is a powerful tool to analyze a magnetic structure in a magnetic thin film. SHARAKU has large flexibility of the sample environment. In addition to a 1-T magnet and a 4-K refrigerator for the magnetic samples, we have recently developed a liquid immersion cell and atmosphere control chamber for soft-matters. The user experimental programs have been carried out in various fields such as solid state physics, polymer physics, and electro-chemistry.

口頭

東電福島第一原子力発電所作業者の水晶体の等価線量評価,1; 概要及び個人線量測定結果

横山 須美*; 江崎 巌*; 青木 克憲; 立崎 英夫*; 平尾 一茂*; 立木 秀一*; 吉富 寛; 星 勝也; 谷村 嘉彦; 大口 裕之*; et al.

no journal, , 

本研究では、放射線業務従事者の適切な水晶体の等価線量モニタリング、管理及び防護の在り方を探ることを目的とし、各分野の実態調査を実施している。この一環として、東京電力福島第一原子力発電所において、作業者の水晶体の被ばくの実態調査において、個人線量及び場の測定・評価分析を行うとともに、校正場での実験研究を実施した。その概要及び個人線量測定結果について発表する。

口頭

東電福島第一原子力発電所作業者の水晶体の等価線量評価,2; 個人線量測定概要と線量計比較

江崎 巌*; 青木 克憲; 立崎 英夫*; 立木 秀一*; 平尾 一茂*; 吉富 寛; 星 勝也; 谷村 嘉彦; 大口 裕之*; 辻村 憲雄; et al.

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所の作業者の水晶体の被ばくの実態把握のため、$$beta$$線による被ばくが主となるSr-90/Y-90汚染水タンク解体作業を行う作業者及び$$gamma$$線による高線量被ばくを伴う可能性のある作業者の線量測定を実施した。個人線量の測定にあたっては、頭部3か所に水晶体等価線量測定用熱ルミネッセンス線量計(DOSIRIS)、頭部及び胸部1か所に蛍光ガラス線量計(ガラスバッジ)及び胸部または上腕部1か所に電子線量計(APD)を所定の期間着用してもらった。本発表では、各種個人線量計の装着方法を示すとともに、線量計の特性を踏まえ、線量計間での測定結果を比較する。

口頭

Segmental dynamics in a polymer material studied by single molecule imaging

青木 裕之

no journal, , 

Polymer materials have been used widely in our daily life, and they are used often as an ultra thin film with a thickness less than 100 nm. Such the thickness is comparable to the size of a single polymer chain; therefore, the conformation and molecular motion in an ultra-thin film should be constrained. Because the unique properties of polymer materials originate from the large degree of freedom of a polymer chain, various properties of an ultra-thin film would be different from those in a bulk state. However, the details on the polymer dynamics in a confined space is still unclear because the limitation of experimental methods. In this work, the dynamics in polymer thin films was studied by experiment techniques using quantum beams.

口頭

Nano-particle of $$pi$$-conjugated polymer for near-infrared bio-imaging

青木 裕之

no journal, , 

The objective of the current study is the development of a fluorescent imaging agent with high brightness for the tumor imaging of a mouse. The strategy to enhance the fluorescence signal of a bio-imaging agent is the increase of the absorption of the excitation light and the fluorescence conversion efficiency. We developed a nano-particle fluorescence imaging agent consisting of a $$pi$$-conjugated polymer emitting a fluorescence signal in a near infrared region. A large absorption coefficient and high emission intensity at a near infrared optical window for biological tissue enabled highly sensitive in vivo imaging with a tumor-targeting ability by an EPR effect. The signal intensity from the $$pi$$-conjugated fluorescence imaging agent is larger by two orders of magnitude compared to a quantum dot, which has been known as a brightest imaging agent. The $$pi$$-conjugated polymer nano-particle would be a promising candidate in the in vivo imaging of small animals.

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