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都留 智仁; Han, S.*; 松浦 周太郎*; Chen, Z.*; 岸田 恭輔*; Lobzenko, I.; Rao, S.*; Woodward, C.*; George, E.*; 乾 晴行*
Nature Communications (Internet), 15, p.1706_1 - 1706_10, 2024/02
被引用回数：44 パーセンタイル：98.99(Multidisciplinary Sciences)耐火ハイエントロピー合金(RHEA)は、超高温用途への応用の可能性から注目されている。しかし、体心立方結晶をもつため面心立方HEAよりも脆く、さらに、主要なNi基超合金やFCC合金系の材料よりも著しく低いクリープ強度を示す。これらの欠点を克服し、RHEAを実用的な構造材料に発展させるためには、強度と延性を制御する要因の基礎的な理解を深める必要がある。本研究では、TiZrHfNbTaとVNbMoTaWという2つのモデルRHEAを調査し、前者は77Kまで塑性圧縮可能であるのに対し、後者は298K以下では圧縮不可能であることを示した。TiZrHfNbTaの六方最密充填(HCP)元素は、すべての構成元素がBCCであるVNbMoTaWと比較して、転位芯エネルギーを下げ、格子歪みを大きくし、せん断弾性率を下げることで、高い延性と相対的に高い降伏強度につながることがわかった。転位芯構造はVNbTaMoWではコンパクトで、TiZrHfNbTaでは拡張しており、2つのRHEAで異なる滑り面が活性化していることがわかった。これらは、いずれもHCP元素の濃度に起因していることが第一原理計算により明らかになった。この結果は、HCP元素とBCC元素の比率に関連した電子構造の変化を利用して、強度、延性、すべり挙動を制御し、より効率的な発電所や輸送のための次世代高温材料を開発できることを実証している。
Wei, D.*; Gong, W.; 都留 智仁; Lobzenko, I.; Li, X.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Do, H.-S.*; Bae, J. W.*; Wagner, C.*; et al.
International Journal of Plasticity, 159, p.103443_1 - 103443_18, 2022/12
被引用回数：117 パーセンタイル：99.80(Engineering, Mechanical)Face-centered cubic single-phase high-entropy alloys (HEAs) containing multi-principal transition metals have attracted significant attention, exhibiting an unprecedented combination of strength and ductility owing to their low stacking fault energy (SFE) and large misfit parameter that creates severe local lattice distortion. Increasing both strength and ductility further is challenging. In the present study, we demonstrate via meticulous experiments that the CoCrFeNi HEA with the addition of the substitutional metalloid Si can retain a single-phase FCC structure while its yield strength (up to 65%), ultimate strength (up to 34%), and ductility (up to 15%) are simultaneously increased, owing to a synthetical effect of the enhanced solid solution strengthening and a reduced SFE. The dislocation behaviors and plastic deformation mechanisms were tuned by the addition of Si, which improves the strain hardening and tensile ductility. The present study provides new strategies for enhancing HEA performance by targeted metalloid additions.
Wang, Q.*; Hu, Q.*; Zhao, C.*; Yang, X.*; Zhang, T.*; Ilavsky, J.*; Kuzmenko, I.*; Ma, B.*; 舘 幸男
International Journal of Coal Geology, 261, p.104093_1 - 104093_15, 2022/09
被引用回数：13 パーセンタイル：70.22(Energy & Fuels)To understanding the spatial heterogeneity of mineral and pore structure variations in fine-grained shale, microscale X-ray fluorescence (micro-XRF) mapping, (ultra-) small-angle X-ray scattering [(U)SAXS] and wide-angle X-ray scattering were applied for two samples from a piece of Eagle Ford Shale in South Texas. Thin section petrography and field emission-scanning electron microscopy, X-ray diffraction (XRD), total organic carbon, and pyrolysis were also utilized to investigate the potential spatial heterogeneity of pore types, mineral and organic matter compositions for both samples. Overall, the siliceous-carbonate mineral contents in these carbonate-rich Eagle Ford Shale vary between laminations at mm scales. By analyzing six selected sub-samples on each of two samples with X-ray scattering and XRD techniques, nm-sized pores are mainly interparticle ones in the higher calcite regions, where the porosity is also relatively lower, while the lower calcite regions consist of both interparticle and intraparticle pore types with higher porosity. Finally, the micro-XRF and (U)SAXS are combined to generate porosity distribution maps to provide more insights about its heterogeneity related to the laminations and fractures at our observational scales.
Kwon, H.*; Pietrasiak, E.*; 大原 高志; 中尾 朗子*; Chae, B.*; Hwang, C.-C.*; Jung, D.*; Hwang, I.-C.*; Ko, Y. H.*; Kim, K.*; et al.
Inorganic Chemistry, 60(9), p.6403 - 6409, 2021/05
被引用回数：1 パーセンタイル：5.43(Chemistry, Inorganic & Nuclear)The synthesis of sandwich-shaped multinuclear silver complexes with planar penta- and tetranuclear wheel-shaped silver units and a central anion is reported, along with complete spectroscopic and structural characterization. An NMR mechanistic study reveals that silver complexes were formed in the following order: 2Ag 
3Ag
5Ag
4Ag. The central hydroxides in 4Ag and 5Ag exhibit exotic physical properties due to the confined environment inside the complex. The size of these silver wheels can be tuned by changing the central anion or extracting/adding one silver atom. This study provides the facile way to synthesize discrete wheel-shaped multinuclear silver complexes and provides valuable insights into the dynamics of the self-assembly process.
assessment in case of the V79 cell line exposed to ions from 
H to 
UParisi, A.*; 佐藤 達彦; 松谷 悠佑; 加瀬 優紀*; Magrin, G.*; Verona, C.*; Tran, L.*; Rosenfeld, A.*; Bianchi, A.*; Olko, P.*; et al.
Physics in Medicine & Biology, 65(23), p.235010_1 - 235010_20, 2020/12
被引用回数：35 パーセンタイル：88.22(Engineering, Biomedical)ミクロ線量分布からV79細胞の10%生存率をエンドポイントとした生物学的効果比(RBE)加重線量を推定する新たな生物学的加重関数を開発した。その開発には、HからUまでの様々なイオン照射に対するV79細胞生存率を格納したデータベースと、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSのマイクロドジメトリ機能を用いて計算したミクロ線量分布が活用された。開発した生物学的加重関数の信頼性は、他のモデルによる計算結果や種々のイオンに関する実験データとの比較により検証した。本成果により、実験により評価したミクロ線量分布からRBE加重線量を誰でも容易に推定可能となり、粒子線治療場におけるマイクロドジメトリ測定の有用性が高まった。
observation and analysis of solid-state diffusion and liquid migration in a crystal growth system; A Segregation-driven diffusion coupleTremsin, A. S.*; Perrodin, D.*; Losko, A. S.*; Vogel, S. C.*; 篠原 武尚; 及川 健一; Bizarri, G. A.*; Bourret, E. D.*; Peterson, J. H.*; Wang, K. P.*; et al.
Acta Materialia, 186, p.434 - 442, 2020/03
被引用回数：8 パーセンタイル：33.58(Materials Science, Multidisciplinary)Energy-resolved neutron imaging is employed for 
measurements of dopant transport in a simple experiment performed before the crystal growth of the scintillator BaBrCl:5%Eu via a vertical gradient freeze technique. During a stabilization period preceding growth, we observed the diffusion of Eu from the solid phase into the melt over a period of approximately 4 h. Comparing the measured centerline concentration profile with a mathematical model for the system, we estimate the solid-state diffusivity of Eu in BaBrCl as 
= 1.9 
10
m
/s and an upper limit for the liquid-phase diffusivity of Eu in the melt as 
= 2.5 10 m/s, at temperatures near the melting point. We compare this experiment, where diffusion is driven by a concentration discontinuity arising from segregation, to the classical diffusion couple technique.
Monti, S.*; Latge, C.*; Long, B.*; Azpitarte, O. E.*; Chellapandi, P.*; Stieglitz, R.*; Eckert, S.*; 大平 博昭; Lee, J.*; Roelofs, F.*; et al.
Proceedings of 2014 International Congress on the Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2014) (CD-ROM), p.474 - 481, 2014/04
In order to address some inconsistencies regarding sodium physical and chemical properties, and internationally agreed standard rules for designing sodium experimental facilities, good practices and safety guidelines, the IAEA recently established a CRP on "Sodium properties and safe operation of experimental facilities in support of the development and deployment of Sodium Cooled Fast Reactors - NAPRO", to be carried out in the period 2013 - 2017. The CRP will be focused on the collection and assessment of sodium properties, and it will lead to a consistent property data set which will be published in the form of a handbook. This work will be carried out by the 11 participating organizations from 10 Member States through the review and evaluation of the existing available data, the identification of the data gaps and the development of recommendations for experimental programmes to support closing these data gaps. The CRP will also focus on the definition of design rules and best practice for sodium experimental facilities and guidelines for the safe handling of sodium, which poses hazard due to its chemical reactivity with water and air. Outcomes of this part of the CRP will include shared functional requirements, good practices, codes and standards and safety criteria for the design, construction and operation of experimental Na loops in support of innovative SFR.
田中 謙治*; 川端 一男*; 徳沢 季彦*; 秋山 毅志*; 横山 雅之*; 庄司 主*; Michael, C. A.*; Vyacheslavov, L. N.*; 村上 定義*; 若狭 有光*; et al.
Fusion Science and Technology, 58(1), p.70 - 90, 2010/07
被引用回数：27 パーセンタイル：84.02(Nuclear Science & Technology)LHDプラズマにおける粒子輸送特性を調べた。密度摂動実験から拡散係数と対流速度を導出し、それらのパラメータ依存性を調べるため磁場配位と衝突周波数をスキャンした。磁場配位の効果を調べるためには、磁気軸をR
=3.5mから3.9mまで変化させた。磁気軸を変化させることにより、新古典輸送が大きく違ってくるために、その効果を広範囲で調べることが可能である。電子温度依存性と1/
領域とプラトー領域を分けるヘリカル捕捉周波数で規格化した衝突周波数(
)依存性について、中性粒子ビーム入射のパワースキャンを行った。その結果、新古典輸送の寄与が大きい場合はホローな密度分布、寄与が小さいときはピークした分布になることを明らかにした。大きな新古典輸送の寄与は、同じ電子温度では外側シフト配位で見られ、同じ磁気軸では高い電子温度、低いで観測された。しかしながら、R=3.5mでは、異なる傾向が観測されており、高い電子温度の時にピークした密度分布が得られた。
Ivanova, T.*; Fernex, F.*; Kolbe, E.*; Vasiliev, A.*; Lee, G. S.*; Woo, S. W.*; Mennerdahl, D.*; 長家 康展; Neuber, J. C.*; Hoefer, A.*; et al.
Proceedings of International Conference on Physics of Reactors; Advances in Reactor Physics to Power the Nuclear Renaissance (PHYSOR 2010) (CD-ROM), 15 Pages, 2010/05
臨界安全関連トピックスの情報交換の促進,不確定性解析のための手法とツールの比較,性能評価,臨界計算妥当性評価のための安全で効率的な手法の選択/開発の支援を目的として、2007年12月、臨界安全に関するOECD/NEAのワーキングパーティにおいて、臨界安全評価のための不確定性解析に関する専門家グループを発足した。現段階では、本グループは臨界計算の妥当性評価手法に着目している。その手法の多様化に伴い、各手法について詳細に調査し、性能評価することは、臨界安全コミュニティにとって有益である。また、これらの手法を評価する人,使用を考えている人,開発者にとっても有益である。フェーズIとして、類似性評価,
バイアスの定義,バイアスの不確定性,類似体系の選択を含む妥当性評価手法についてベンチマーク計算により比較した。手法の説明とベンチマーク結果は、妥当性評価手法の現状レポートとしてまとめる予定である。本論文では、専門家グループの現在と将来の活動、現在用いられている妥当性評価手法,フェーズIベンチマーク結果について報告する。
Ball, J.*; Glowa, G.*; Wren, J.*; Rydl, A.*; Poletiko, C.*; Billarand, Y.*; Ewig, F.*; Funke, F.*; 日高 昭秀; Gauntt, R.*; et al.
NEA/CSNI/R(99)7, p.311 - 325, 1999/00
The ISP No.41 exercise resulted from a recommendation at the fourth iodine chemistry workshop held at PSI, Switzerland in 1996 for an International Standard Problem on iodine behavior models. The test selected for the comparison was a Radio Test Facility experiment. It was conducted in a stainless steel vessel at 25
C and at a dose rate of 1.4 kGy/h
to evaluate the effect of pH on irradiated aqueous solutions containing CsI. This paper discusses the results of ISP 41 exercise, with a primary focus on the evaluation and comparison of calculated results, and what they demonstrate about the aqueous iodine reaction subset within each model. The paper will also discuss the relative importance of mass transfer, surface adsorption and aqueous chemistry, and the sensitivity of each of the models to these phenomena. Finally, it will assess the applicability of the ISP 41 exercise to qualitative validation of the iodine models, and provide recommendations for continuing model evaluation.
山本 卓*; Muller, C.*; McGuinness, L.*; 寺地 徳之*; Naydenov, B.*; 小野田 忍; 大島 武; 小泉 聡*; Wrachtrup, J.*; Jelezko, F.*; et al.
no journal, ,
量子ビットへの応用が期待されるダイヤモンド中の窒素-空孔欠陥(NV)センターの効率的な形成技術の確立を目指し、窒素分子(N
)イオンと炭素(C)イオンの共注入を試みた。試料には
Cを99.998%濃縮したガスを原料に化学気相法で作製した高品質・高純度ダイヤモンドを用い、20keVのエネルギーで
N分子イオン及びCイオンを室温で注入した。注入後に真空中で1000C、2時間の熱処理を行った。共焦点顕微鏡を用いた光検出磁気共鳴(ODMR)評価を行いNVセンターの生成効率を評価したところ、NイオンとCイオンの共注入を行った試料は36%、比較のため作製したNイオン注入のみの試料は20%となり、共注入を行うことで生成効率が向上することが明らかとなった。また、量子ビット応用に重要となるスピン緩和時間を見積もったところ、両試料とも約0.8msであり、従来報告されている表面付近に存在するNVのスピン緩和時間に比べ長いことから、良質なNVが形成できていることも確認された。
小松原 彰*; 寺地 徳之*; 堀 匡寛*; 熊谷 国憲*; 田村 崇人*; 大島 武; 小野田 忍; 山本 卓; Muller, C.*; Naydenov, B.*; et al.
no journal, ,
ダイヤモンド中に発光中心を作製することで、量子計算及び量子通信などに応用することができる。本研究では、ダイヤモンドへシリコン(Si)イオンを格子状に照射することで、シリコン-空孔(Si-V)センターを作製し、SiVセンターの生成収率と位置精度の制御性について検討した。生成収率の測定のため、格子状に照射したSiイオンの数を各格子点あたり、2から1000個で変化させた。共焦点顕微鏡を用いて、SiVセンターの水平方向及び深さ方向の空間分布を測定した。観察の結果、SiVが規則的に格子状に生成されていることがわかった。しかし、1格子点あたり100個の場合、明瞭な格子状パターンを観測することができなかったことから、生成収率が1%以下であることが推定された。
小野田 忍; 阿部 浩之; 山本 卓; 大島 武; 谷口 尚*; 寺地 徳之*; Siyushev, P.*; Tran, T. H.*; Yang, S.*; Fedder, H.*; et al.
no journal, ,
ダイヤモンド中の欠陥の一つであるNV(窒素-空孔)センターは、炭素を置換した窒素と隣接位置の空孔とのペアーであり、量子ビットや磁気センサーとしての応用が期待されている。NVセンターは、電子基底状態と励起状態が三重項状態となっている。縮退している励起準位は、低温(4K)になると二つに分裂することが知られている。それぞれの準位はそれぞれが三重項状態となっているため、6つの準位を持つ。励起準位の分裂の程度は、歪みが大きくなると大きくなり、1GPaの外部圧力によって10THzの分裂が起こる。逆にいえば、励起状態の各エネルギー差を測定することで、NVセンターを取り巻く歪みの大きさを検出することが可能となる。NVセンターは光吸収係数・蛍光量子効率が高く、単一のNVセンターでさえ検出が可能という特徴があることから、本研究では、個々のNVセンターが存在する場所の歪みを、高感度かつ高空間分解能で引き出すことに取り組んだ。その結果、他の方法では得られない感度,空間分解能で、残留歪みの大きさと分布、不純物分布を得ることに成功した。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; Mishchenko, A.*; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 大山 直幸; 浦野 創; et al.
no journal, ,
トロイダルプラズマにおける密度分布と乱流輸送の関係を明らかにするために、LHDヘリカルプラズマとJT-60Uトカマクプラズマの比較研究を行った。両装置において異なる密度分布の衝突周波数依存性が観測された。LHDプラズマでは、衝突周波数が減少するにしたがって磁気軸位置Rax=3.6mでは密度分布のピーキング度が減少した。一方、JT-60Uでは衝突周波数が減少するにしたがって密度分布のピーキング度が増加した。LHDプラズマでは、揺動レベルの増加がホローな密度分布を持つ高パワー加熱時に観測され、拡散の増加を示唆している。JT-60Uでは、密度分布がピーキングした場合に径方向の相関が強くなることが観測された。このことから、粒子拡散と内向き対流速度が増大していることが示唆される。また、湾曲ピンチの効果を両装置で調べた結果、磁気シアの違いからJT-60Uではピークした分布、LHDではホローな分布が得られた。しかしながら、その効果は小さく実験結果を説明するには至っていない。
山本 卓*; Muller, C.*; McGuinness, L.*; 寺地 徳之*; Naydenov, B.*; 小野田 忍; 大島 武; 小泉 聡*; Wrachtrup, J.*; Jelezko, F.*; et al.
no journal, ,
ダイヤモンド中の負に帯電した窒素空孔欠陥(NV)の電子スピンは、初期化・操作・読み出しを室温大気環境下で行なえるほぼ唯一の固体量子ビットである。量子コンピュータ実現のためには、多量子ビット化が重要である。2つのNVスピン間の磁気的結合や量子もつれが観測されているが、ゲート操作時間に比べて短いスピンコヒーレンス時間のために忠実度の高い量子もつれ生成の実証には至っていない。最近、我々は高純度C濃縮結晶を用いて窒素イオン照射で生成したNVにおいて最長のコヒーレンス時間(2ms)を達成した。本研究では、得られたコヒーレンス時間の長いNVを用い、ナノスケールの距離に隔てられた2つのNV量子ビット間の磁気的結合に取り組んだ。二重電子電子共鳴測定とスピンエコー測定を行うことで、作製した2量子ビットを用いて99.9%以上の高い忠実度のスピン操作できる可能性を示した。
山本 卓*; Muller, C.*; McGuinness, L.*; 寺地 徳之*; Naydenov, B.*; 小野田 忍; 大島 武; 小泉 聡*; Wrachtrup, J.*; 磯谷 順一*; et al.
no journal, ,
化学気相成長(CVD)法によって作製した高品質ダイヤモンドに、低エネルギーの窒素分子イオン注入によって窒素と欠陥を導入するとともに、炭素イオン照射によって欠陥を追加で導入した。その後、高温熱処理を施すことで、窒素-空孔(NV)量子ビットを作製した。本研究から、単一のNV量子ビットについては36%の高効率で、NV量子ビットのペアについては4%の効率で作製することに成功し、従来よりも高い収率を実現することができた。また、55kHzの磁気双極子結合強さや0.6msを超える長いコヒーレンス時間を有するNV量子ビットのペアを見いだすことができた。以上のように、本研究では、量子コンピュータへの応用に欠かせない長いコヒーレンス時間を持つ2量子ビット化を実現できた。
