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論文

Saccharide-mediated transformation of Ce during the formation of manganese (hydr)oxide

Deng, G.*; Ma, T.*; 田中 万也; 大貫 敏彦*; Qiu, X.*; Yu, Q.*

Geochimica et Cosmochimica Acta, 286, p.143 - 158, 2020/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Geochemistry & Geophysics)

シデロフォアの一つであるDFOBに代表されるように、微生物が分泌する強いキレート配位子がCe(IV)と錯体を形成して可溶化することは良く知られている。一方で、多糖類はシデロフォアに比べると弱い配位子であるため、これまで研究がされてこなかった。しかし、多糖類は環境中に豊富に存在することからCe(IV)を可溶化する可能性がある。そこで本研究では、多糖類の一つであるデキストランが共存する系においてMn(IV)酸化物へのCe(III)吸着実験を行った。その結果、デキストランもDFOBと同様にCe(IV)を可溶化することが明らかとなった。

論文

Fine structure in the $$alpha$$ decay of $$^{223}$$U

Sun, M. D.*; Liu, Z.*; Huang, T. H.*; Zhang, W. Q.*; Andreyev, A. N.; Ding, B.*; Wang, J. G.*; Liu, X. Y.*; Lu, H. Y.*; Hou, D. S.*; et al.

Physics Letters B, 800, p.135096_1 - 135096_5, 2020/01

 被引用回数:6 パーセンタイル:89.19(Astronomy & Astrophysics)

Fine structure in the $$alpha$$ decay of $$^{223}$$U was observed in the fusion-evaporation reaction $$^{187}$$Re($$^{40}$$Ar,p3n) by using fast digital pulse processing technique. Two $$alpha$$-decay branches of $$^{223}$$U feeding the ground state and 244 keV excited state of $$^{219}$$Th were identified by establishing the decay chain $$^{223}$$U$$rightarrow$$$$^{219}$$Th$$rightarrow$$$$^{215}$$Ra$$rightarrow$$$$^{211}$$Rn. The $$alpha$$-particle energy for the ground-state to ground-state transition of $$^{223}$$U was determined to be 8993(17) keV, 213 keV higher than the previous value, the half-life was updated to be 62$$^{+14}_{-10} mu$$s. Evolution of nuclear structure for $$N$$=131 even-$$Z$$ isotones from Po to U was discussed in the frameworks of nuclear mass and reduced $$alpha$$-decay width, a weakening octupole deformation in the ground state of $$^{223}$$U relative to its lighter isotones $$^{219}$$Ra and $$^{211}$$Th was suggested.

論文

Reduction behaviors of permanganate by microbial cells and concomitant accumulation of divalent cations of Mg$$^{2+}$$, Zn$$^{2}$$+, and Co$$^{2+}$$

加藤 友彰*; Yu, Q.*; 田中 万也; 香西 直文; 斉藤 拓巳*; 大貫 敏彦

Journal of Environmental Sciences, 86, p.78 - 86, 2019/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Environmental Sciences)

本論文では、水溶液中の過マンガン酸カリウム(Mn(VII))とバクテリア細胞が接触したときのマンガンと共存金属イオンの挙動を検討した。細胞とMn(VII)が背食すると、細胞が破砕されるとともに細胞によりMn(VII)が還元されMn酸化物(バイオマスMn酸化物)として沈殿した。Co$$^{2+}$$イオンが共存した場合、CoはCo$$^{3+}$$に酸化されてMn酸化物中に取り込まれることがわかった。この結果は、過マンガン酸カリウムを廃水等に投入すると微生物の殺菌と金属イオンの除去が同時に起こることを示す。

論文

Adsorption of Cs onto biogenic birnessite; Effects of layer structure, ionic strength, and competition cations

Yu, Q.*; 田中 万也; 香西 直文; 坂本 文徳; 谷 幸則*; 大貫 敏彦

ACS Earth and Space Chemistry (Internet), 2(8), p.797 - 810, 2018/08

Mn酸化物の多くは微生物起源であり、Csを吸着することが知られている。本研究では、微生物起源Mn酸化物形成時に環境中の微量元素が取り込まれることによるMn酸化物の構造変化とCsの吸着挙動の関係を調べた。微生物起源Mn酸化物が金属イオン(Zn, Ni等)を取り込んで形成すると、取り込まれた金属イオンはpHが低下すると溶出し、Mn酸化物に空孔が生じる。この空孔がCsの吸着サイトとなることがわかった。

論文

Liquid-like thermal conduction in intercalated layered crystalline solids

Li, B.; Wang, H.*; 川北 至信; Zhang, Q.*; Feygenson, M.*; Yu, H. L.*; Wu, D.*; 尾原 幸治*; 菊地 龍弥*; 柴田 薫; et al.

Nature Materials, 17(3), p.226 - 230, 2018/03

 被引用回数:71 パーセンタイル:96.98(Chemistry, Physical)

As a generic property, all substances transfer heat through microscopic collisions of constituent particles. A solid conducts heat through both transverse and longitudinal acoustic phonons, but a liquid employs only longitudinal vibrations. As a result, a solid is usually thermally more conductive than a liquid. In canonical viewpoints, such a difference also serves as the dynamic signature distinguishing a solid from a liquid. Here, we report liquid-like thermal conduction observed in the crystalline AgCrSe$$_{2}$$. The transverse acoustic phonons are completely suppressed by the ultrafast dynamic disorder while the longitudinal acoustic phonons are strongly scattered but survive, and are thus responsible for the intrinsically ultralow thermal conductivity. This scenario is applicable to a wide variety of layered compounds with heavy intercalants in the van der Waals gaps, manifesting a broad implication on suppressing thermal conduction. These microscopic insights might reshape the fundamental understanding on thermal transport properties of matter and open up a general opportunity to optimize performances of thermoelectrics.

論文

Quantitative analysis of radiocesium retention onto birnessite and todorokite

Yu, Q.*; 大貫 敏彦*; 香西 直文; 坂本 文徳; 田中 万也; 笹木 恵子*

Chemical Geology, 470, p.141 - 151, 2017/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:39.47(Geochemistry & Geophysics)

本研究では、2種類のMn酸化物(トドロカイトとバーネサイト)が持つCs保持能を評価した。トドロカイトには、Csの吸着選択性がバーネサイトよりも高いサイトがあることがわかった。Cs初期濃度10$$^{-9}$$mol/Lで吸着させた後、吸着したCsを1M NaClとNH$$_{4}$$Clで脱離させたところ、約34%のCsが脱離せずにトドロカイトに残った。この値はバーネサイトに残ったCsの割合よりもずっと多かった。これらの結果は、トドロカイトが土壌中の放射性Csの固定に寄与することを強く示唆する。

論文

Fungus-promoted transformation of lanthanides during the biooxidation of divalent manganese

Yu, Q.; 大貫 敏彦; 田中 万也; 香西 直文; 山崎 信哉*; 坂本 文徳; 谷 幸則*

Geochimica et Cosmochimica Acta, 174, p.1 - 12, 2016/02

 被引用回数:15 パーセンタイル:65.4(Geochemistry & Geophysics)

微生物細胞には希土類に対する高い吸着能がある。しかし、環境中での希土類の移行挙動に微生物がどのように影響するのかはわかっていない。本研究では、希土類元素の化学状態に及ぼす微生物活動の影響を調べた。Mn(II)酸化菌であるAeremonium strictumとMn(II)を含む水溶液に希土類元素を入れた。Mn(II)酸化菌からCe(IV)と特異的に結合する生体分子が放出され、その結果、Mn酸化物からのCe(IV)が脱離した。この生体分子は、3価の希土類元素や鉄とは結合しなかったので、休眠細胞から放出されることが知られている、金属に非特異的な有機物とは異なる。

論文

Sorption of trivalent cerium by a mixture of microbial cells and manganese oxides; Effect of microbial cells on the oxidation of trivalent cerium

大貫 敏彦; Jiang, M.*; 坂本 文徳; 香西 直文; 山崎 信哉*; Yu, Q.; 田中 万也; 宇都宮 聡*; Xia, X.*; Yange, K.*; et al.

Geochimica et Cosmochimica Acta, 163, p.1 - 13, 2015/08

 被引用回数:13 パーセンタイル:53.26(Geochemistry & Geophysics)

微生物細胞表面における3価Ceのリン酸塩ナノ粒子の生成により、Mn酸化物によるCeの酸化収着が遅延されることを明らかにした。

論文

Origin of dramatic oxygen solute strengthening effect in titanium

Yu, Q.*; Qi, L.*; 都留 智仁; Traylor, R.*; Rugg, D.*; Morris, J. W. Jr.*; Asta, M.*; Chrzan, D. C.*; Minor, A. M.*

Science, 347(6222), p.635 - 639, 2015/02

 被引用回数:146 パーセンタイル:97.59(Multidisciplinary Sciences)

溶質元素がらせん転位の長距離弾性場と弱い相互作用をすることを考慮して、固溶硬化は可動転位と比較的弱い影響しか持たないとこれまで考えられてきた。この考えは転位芯との強い相互作用を示した第一原理計算によって覆されようとしている。我々は六方晶の$$alpha$$チタンを対象に実験と計算から顕著な強化機構について検討を行った。高解像度その場観察電子顕微鏡を駆使して、柱面を運動するらせん転位と酸素が非常に強い相互作用をすることを示した。また、第一原理計算から、格子間型の溶質酸素が転位芯と短距離ながら強い結合を生じることを明らかにした。これらは酸素原子近傍の転位のピン留め機構を生じ、従来の知見と異なり格子間固溶元素が強化機構に重要な役割を持つことを示している。

論文

In situ X-ray diffraction investigation of the evolution of a nanocrystalline lithium-ion sieve from biogenic manganese oxide

Yu, Q.; 笹木 圭子*

Hydrometallurgy, 150, p.253 - 258, 2014/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:37.7(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

Microbial catalysis, a primary pathway for the generation of Mn oxides in most natural environments, provides potential to fabricate new materials. A microtube-type lithium manganese oxide (LMO-MT) was synthesized through a solid-state transformation using Mn-oxidizing fungus, Paraconiothyrium sp. WL-2. Compared with abiotic precursors, the lithium-ion sieve microtube (HMO-MT) showed better performance for Li+ recovery. In order to clarify the formation process of LMO-MTs, in situ high-temperature X-ray diffraction was used to compare with three synthetic references. The effects of calcination temperature on crystal phase, composition, particle size and lattice parameters of the LMO-MTs were systematically discussed. It was found that the poorly crystalline structure of biogenic precursor as well as high content of organic matter facilitated the formation of highly crystalline LMO-MTs at low temperature. The unique structural properties of LMO-MTs, including high crystallinity and small lattice constant, are attributed to the high Li$$^{+}$$ sorption capacity of HMO-MTs.

論文

Adsorption characteristics of Cs$$^{+}$$ on biogenic birnessite

笹木 圭子*; Yu, Q.; 桃木 大地*; 忰山 卓也*

Applied Clay Science, 101, p.23 - 29, 2014/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:32.69(Chemistry, Physical)

Adsorption of Cs$$^{+}$$ on biogenic birnessite was investigated and compared with (ad)sorption of other heavy metals and also with (ad)sorption on chemically synthesized birnessite. The adsorption density of Cs$$^{+}$$ on biogenic birnessite was smaller than that on chemically synthesized birnessite; however, the (ad)sorption densities of Co$$^{2+}$$ and Ni$$^{2+}$$ on biogenic birnessite were larger than on chemically synthesized birnessite. These phenomena can be interpreted by considering the distinctive nano-structure of biogenic birnessite, which is not only poorly crystalline and includes organic matter but also according to EXAFS contains a greater proportion of vacant central metal sites than is found in synthetic birnessite. Adsorbed Cs$$^{+}$$ ions on both birnessites were mainly in the form of outer sphere complexes, which cannot easily occupy vacant central metal sites in biogenic birnessite. Biogenic birnessite has a greater specific surface area and more fine pores than synthetic birnessite, but these factors do not necessarily lead to more adsorption sites for Cs$$^{+}$$ ions.

論文

Cobalt(II) oxidation by biogenic Mn oxide produced by $$Pseudomonas$$ sp. strain NGY-1

田中 万也*; Yu, Q.; 笹木 圭子*; 大貫 敏彦

Geomicrobiology Journal, 30(10), p.874 - 885, 2013/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:29.25(Environmental Sciences)

生物起源のMn酸化物への2価Coの収着挙動を調べた結果、生物起源Mn酸化物への収着は無機合成Mn酸化物への速度よりも遅かった。2価Coの生物起源及び無機合成Mn酸化物への収着は3価Coへの酸化収着であった。両者の違いの原因は構造の違い及び共存イオンの違いに起因すると考えられる。

論文

Diluted ferromagnetic semiconductor Li(Zn,Mn)P with decoupled charge and spin doping

Deng, Z.*; Zhao, K.*; Gu, B.; Han, W.*; Zhu, J. L.*; Wang, X. C.*; Li, X.*; Liu, Q. Q.*; Yu, R. C.*; 後神 達郎*; et al.

Physical Review B, 88(8), p.081203_1 - 081203_5, 2013/08

 被引用回数:66 パーセンタイル:92.87(Materials Science, Multidisciplinary)

We report the discovery of a diluted magnetic semiconductor, Li(Zn,Mn)P, in which charge and spin are introduced independently via lithium off-stoichiometry and the isovalent substitution of Mn$$^{2+}$$ for Zn$$^{2+}$$, respectively. Isostructural to (Ga,Mn)As, Li(Zn,Mn)P was found to be a ${it p}$-type ferromagnetic semiconductor with excess lithium providing charge doping. First-principles calculations indicate that excess Li is favored to partially occupy the Zn site, leading to hole doping. Ferromagnetism with Curie temperature up to 34 K is achieved while the system still shows semiconducting transport behavior.

論文

Zinc sorption during bio-oxidation and precipitation of manganese modifies the layer stacking of biogenic birnessite

Yu, Q.; 笹木 圭子*; 田中 万也*; 大貫 敏彦; 平島 剛*

Geomicrobiology Journal, 30(9), p.829 - 839, 2013/07

 被引用回数:26 パーセンタイル:68.35(Environmental Sciences)

真菌により生成するMn酸化物の生成過程におけるZnイオンの影響を調べた結果、生成したMn酸化物はバーネサイトであった。バーネサイトの構造をXAFS等により調べたところ、Zn濃度に依存してMn酸化物の積層構造が変化した。ZnのMn酸化物への収着様式により生成するMn酸化物の積層が変化したと考えられる。

論文

Structural factors of biogenic birnessite produced by fungus ${it Paraconiothyrium}$ sp. WL-2 strain affecting sorption of Co$$^{2+}$$

Yu, Q.*; 笹木 圭子*; 田中 万也*; 大貫 敏彦; 平島 剛*

Chemical Geology, 310-311, p.106 - 113, 2012/06

 被引用回数:45 パーセンタイル:81.06(Geochemistry & Geophysics)

生物起源のMn酸化物の層間の空の吸着サイトの存在とMn(III)の存在がCo$$^{2+}$$の特異的な吸着に寄与していることを、吸着実験及びXAFSによる構造解析から明らかにした。

論文

Li(Zn,Mn)As as a new generation ferromagnet based on a I-II-V semiconductor

Deng, Z.*; Jin, C. Q.*; Liu, Q. Q.*; Wang, X. C.*; Zhu, J. L.*; Feng, S. M.*; Chen, L. C.*; Yu, R. C.*; Arguello, C.*; 後神 達郎*; et al.

Nature Communications (Internet), 2, p.1425_1 - 1425_5, 2011/08

 被引用回数:137 パーセンタイル:93.89(Multidisciplinary Sciences)

(Ga,Mn)Asは典型的な強磁性III-V族半導体として知られている。これは3価のGa原子を2価のMnで置き換えたものであるが、化学的溶解度が限られているため準安定であり、薄膜でしか製作できないものであった。また電子ドープも行うことができなかった。この困難な条件を超えるため、Masekらは理論的にI-II-V族半導体LiZnAsを提案した。この物質では原子価が等しい(Zn,Mn)の置き換えによる磁性の発現とLi濃度を過剰あるいは不足させることによるキャリアードープを独立に制御可能である。本研究では世界で初めてバルクな状態でのLi$$_{1+y}$$(Zn$$_{1-x}$$Mn$$_x$$)Asの合成に成功した。わずかにLiを過剰にすることで、50Kまでの温度で強磁性が現れること、またp型のキャリアーを持つことが観測され、これらの結果を報告した。

論文

Guiding and confining fast electrons by transient electric and magnetic fields with a plasma inverse cone

Lei, A. L.*; Cao, L. H.*; Yang, X. Q.*; 田中 和夫*; 兒玉 了祐*; He, X. T.*; 三間 圀興*; 中村 龍史; 乗松 孝好*; Yu, W.*; et al.

Physics of Plasmas, 16(2), p.020702_1 - 020702_4, 2009/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:46.02(Physics, Fluids & Plasmas)

反転コーンにおける高速電子の伝播に関するシミュレーション及び実験的研究を行った。コーン形状ターゲットは高速点火核融合において、高エネルギー発生及びレーザーの集光を目的として利用されている。本研究では、コーンターゲットを電子のガイディングを目的として利用することが可能であることを示した。反転コーンの先端部にレーザーを照射することで、多くの高速電子が発生する。これらの電子はコーンの側面に誘起される電磁場によってガイドされることがシミュレーションにより確認された。この現象を大型レーザーを使った実験により調べ、大電流が発生する場合においても電子のガイディングが起こることが確認された。

口頭

Development of negative Ce anomalies in biogenic Mn oxide; The Role of microorganism on REE mobility during the bio-oxidation of Mn$$^{2+}$$

Yu, Q.; 大貫 敏彦; 田中 万也*; 香西 直文; 山崎 信哉; 坂本 文徳; 谷 幸則*

no journal, , 

Bio-oxidation of Mn$$^{2+}$$ is ubiquitously occurring in most aquatic and terrestrial environments, which strongly affected the migration of trace elements as well as radionuclides under environmental condition. In the present work, sorption of REEs during bio-oxidation and precipitation of Mn$$^{2+}$$ was investigated using Acremonium sp. strain KR21-2 under neutral pH conditions. The sorption ratio of REE decreased with increasing citrate concentration, but more negative Ce anomaly was observed for the sample without citrate, and in citrate concentration higher than 0.4 mM. In both cases, the oxidation of Mn$$^{2+}$$ was suppressed. The analysis of HPLC showed that additional organic molecules were released from hyphae when Mn$$^{2+}$$ bio-oxidation was suppressed. This observation suggests that, microbe activity strongly influences oxidation state as well as chemical speciation of Ce, which consequently affect the migration of Ce in waters system.

口頭

Accumulation and chemical states of radiocesium by fungus Saccharomyces cerevisiae

大貫 敏彦; 坂本 文徳; 香西 直文; 山崎 信哉*; Yu, Q.

no journal, , 

単細胞真核生物である酵母へのCsの濃集について、寒天培地法を用いて検討した。放射性Csを含む培地で生育した酵母のオートラジオグラフィー像から、放射性Csが細胞内に取り込まれるのを確認した。培地に鉱物を添加したところ、鉱物により酵母への濃集量は異なった。添加鉱物の違いによる濃集濃度の序列は、添加鉱物のCsに対する分配係数の逆数の序列と同じになった。この結果から、酵母は、鉱物との競合反応により放射性Csを濃集することが分かった。

口頭

Accumulation of radiocesium in filamentous fungi

大貫 敏彦; 坂本 文徳; 香西 直文; 山崎 信哉*; Yu, Q.

no journal, , 

森林で生息する糸状菌の放射性Csの環境中挙動への影響を調べるため、放射性Csの糸状菌への濃集について実験により検討した。鉱物を培地に添加しない場合には、糸状菌の菌糸は放射性Csを細胞内に取り込んだ。鉱物が存在する場合には、濃集が減少し、濃集の減少は鉱物のKdが大きいほど大きかった。

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