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Ling, B.-K.*; Chang, M.*; Zhai, Y.-Q.*; Deng, J.*; 古府 麻衣子*; Guo, H.*; Zhao, J.*; Fu, Z.*; Zheng, Y.-Z.*
Journal of the American Chemical Society, 147(13), p.10935 - 10942, 2025/03
The efficient excitation and controlled propagation of nanoscale spin waves remain significant challenges, as their intrinsic dispersion relations are primarily determined by magnetic dipole and exchange interactions. Here we report the first observed coexistence of quantum spin wave excitation and single-molecule magnet behavior in a mixed chromium(III) and dysprosium(III) complex, namely Dy
Cr
(
-F)(mdea)
(piv)
, which shows a large ferrimagnetic ground moment with a restricted quantum tunneling gap (
3.8 
10
cm
) up to nine levels, leading to an axial anisotropic energy barrier of 12 cm and opened hysteresis loop at 0.4 K.
-dependent collective relaxation dynamics of glass-forming liquid Ca
K
(NO)
investigated by wide-angle neutron spin-echoLuo, P.*; Zhai, Y.*; Falus, P.*; Garc
a Sakai, V.*; Hartl, M.*; 古府 麻衣子; 中島 健次; Faraone, A.*; Z, Y.*
Nature Communications (Internet), 13, p.2092_1 - 2092_9, 2022/04
被引用回数：9 パーセンタイル：72.98(Multidisciplinary Sciences)The relaxation behavior of glass formers exhibits spatial heterogeneity and dramatically changes upon cooling towards the glass transition. However, the underlying mechanisms of the dynamics at different microscopic length scales are not fully understood. We measured the -dependent coherent intermediate scattering function of a prototypical ionic glass former CaK(NO), in the highly viscous liquid state. In contrast to the structure modulated dynamics for 2.4 
, i.e., at and below the structure factor main peak, for 
2.4 , beyond the first minimum above the structure factor main peak, the stretching exponent exhibits no temperature dependence and concomitantly the relaxation time shows smaller deviations from Arrhenius behavior. This finding indicates a change in the dominant relaxation mechanisms around a characteristic length of 2.6 AA, below which the relaxation process exhibits a temperature independent distribution and more Arrhenius-like behavior.
Pitcher, C. S.*; Barnsley, R.*; Bertalot, L.*; Encheva, A.*; Feder, R.*; Friconneau, J. P.*; Hu, Q.*; Levesy, B.*; Loesser, G. D.*; Lyublin, B.*; et al.
Fusion Science and Technology, 64(2), p.118 - 125, 2013/08
被引用回数：5 パーセンタイル：36.52(Nuclear Science & Technology)ITERにおいて計測装置を設置するための基盤構造である上部及び水平ポートプラグの共通部分に関する統合設計をまとめたものである。本設計は、ITER機構が組織した各国数名からなる設計タスクフォースにより実施され、ポートプラグの成立に必要なすべての作業を網羅したものである。検討の結果、一つのポートプラグに複数の計測装置が入る水平ポートプラグでは、計測器毎の干渉を避けると同時に保守を考慮した3から6のユニット構造を提案し、さらに発生する電磁力の低減をはかった。また、真空容器外のインタースペースやポートセルへの設置についても考慮し、ポートプラグ及び計測装置の一体化の検討を行った。会議では懸案となっている中性子遮蔽性能の改善策についても併せて報告する。
Pitcher, C. S.*; Barnsley, R.*; Feder, R.*; Hu, Q.*; Loesser, G. D.*; Lyublin, B.*; Padasalagi, S.*; Pak, S.*; Reichle, R.*; 佐藤 和義; et al.
Fusion Engineering and Design, 87(5-6), p.667 - 674, 2012/08
被引用回数：12 パーセンタイル：64.33(Nuclear Science & Technology)The nuclear engineering infrastructure for port-based diagnostics on ITER is presented, including the equatorial and upper port plug generic designs, the adopted modular concept, the loads and associated load response and the remote handling.
Chen, J.; Li, D.; 越川 博; Zhai, M.*; 浅野 雅春; 奥 浩之*; 前川 康成
Journal of Membrane Science, 344(1-2), p.266 - 274, 2009/11
被引用回数：15 パーセンタイル：45.42(Engineering, Chemical)直接メタノール燃料電池(DMFC)用電解質膜を開発するために、超薄膜フィルムポリエーテルエーテルケトン(PEEK)を用い、モノマーであるジビニルベンゼン(DVB)及びエチルスチレンスルホンファイド(ETSS)をそれぞれ熱重合及び放射線重合によるグラフトを行った。DVBグラフト率は7%未満にもかかわらず、その後のETSSグラフトを大幅に促進させることがわかった。熱水による加水分解により超薄膜電解質膜を得た。得られた電解質膜は、フーリエ変換型赤外分光(FT-IR),熱重量(TG)分析又はイオン交換容量,含水率,導電性,機械強度及びメタノール透過性の測定により評価した。さらに、得られた電解質膜は燃料電池評価により、優れた電池性能を有することがわかった。したがって、このように作製した電解質膜はDMFCへ適用できることがわかった。
Qiu, J.*; Zhai, M.*; Chen, J.; Wang, Y.*; Peng, J.*; Xu, L.*; Li, J.*; Wei, G.*
Journal of Membrane Science, 342(1-2), p.215 - 220, 2009/10
被引用回数：79 パーセンタイル：90.89(Engineering, Chemical)二段階放射線グラフト法によるETFEをベースにした両性イオン交換膜を作製した。まず、スチレンモノマーをETFEフィルムに放射線グラフトした後、スルホン化反応によりカチオン型イオン交換膜とした。次に、得られたカチオン型イオン交換膜をベースフィルムとして、メタクリル酸ジメチルアミノエチル(DMAEMA)を放射線グラフトし、プロトン化反応により両性イオン交換膜を作製した。作製した両性イオン交換膜は、高いイオン交換容量と伝導率、低いバナジウムイオンの透過率を有することがわかった。さらに、このような両性イオン交換膜のレドックスフロー電池評価から、300時間以上の耐久性があり、ナフィオン117膜より高いエネルギー効率を示すこともわかった。
CChen, J.; Zhai, M.*; 浅野 雅春; Huang, L.*; 前川 康成
Journal of Materials Science, 44(14), p.3674 - 3681, 2009/07
被引用回数：25 パーセンタイル：58.31(Materials Science, Multidisciplinary)放射線グラフト後加水分解することにより、ポリエーテルエーテルケトン高分子電解質膜を合成した。合成した電解質膜を燃料電池に組み込み、高温で長期耐久性を評価した。その結果、0.3A/cm
の燃料電池密度で1000時間以上の耐久性があることが確認できた。同時に、そのセル電圧の劣化率も時間あたりわずかに18マイクロボルトであることがわかった。耐久性実験後、電解質膜と触媒層の劣化メカニズムを調べたところ、炭化水素系電解質膜では、高濃度酸素の環境で熱劣化が起こり、これが電圧低下につながることがわかった。また、触媒層では、白金微粒子の粗大化が起こり、これが電圧低下につながることもわかった。
Zhai, M.; Chen, J.; 長谷川 伸; Li, D.; 奥 浩之*; 前川 康成
European Polymer Journal, 45(6), p.1668 - 1673, 2009/06
被引用回数：6 パーセンタイル：20.86(Polymer Science)放射線を用いた同時照射グラフト法において、その線量,温度,環境を検討することで、官能基を有する全フッ素系高分子膜の合成に初めて成功した。
線550kGy照射することで、化学変換できる臭素を含む全フッ素系モノマーである2-bromotetrafluoroethyl trifluorovinyl etherを、全フッ素系高分子膜であるテフロン膜にグラフト率20%以上でグラフト重合できた。グラフト鎖は膜内均一に導入されていることが赤外分光法やSEM-EDS法により確認できた。さらに、熱重量分析より、グラフト鎖が相分離しているが高い耐熱性を維持していることがわかった。
Qiu, J.*; Zhang, J.*; Chen, J.; Peng, J.*; Xu, L.*; Zhai, M.*; Li, J.*; Wei, G.*
Journal of Membrane Science, 334(1-2), p.9 - 15, 2009/05
被引用回数：95 パーセンタイル：93.29(Engineering, Chemical)放射線グラフト重合法により、モノマーであるスチレン(St)とメタクリル酸ジメチルアミノエチル(DMAEMA)をポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルムへグラフトした後、そのグラフトフィルムをスルホン化とプロトン化反応により両性イオン交換膜とした。グラフト率は、照射線量とともに増加し、約60kGyで最大グラフト率が得られた。両性イオン交換膜の特性はグラフト組成に密接に依存することが確認できた。すなわち、グラフト鎖中DMAEMAの成分が高いほど、バナジウムイオン透過性とプロトン導電性は低くなった。また、作製した両性イオン交換膜をレドックスフロー電池に組み込んで、電池性能をテストした結果、両性イオン交換膜は、1.2Vの開路電圧の状態で68時間の耐久性があるのに対し、ナフィオン117膜では14時間であった。
Zhai, M.; Chen, J.; 長谷川 伸; 前川 康成
Polymer, 50(5), p.1159 - 1165, 2009/03
被引用回数：30 パーセンタイル：67.29(Polymer Science)放射線グラフト法と原子移動ラジカル重合法を連続して行うことで、新たなるフッ素系高分子電解質膜の合成に初めて成功した。まず、臭素含有の全フッ素系グラフト鎖を放射線グラフト重合によりフッ素系高分子基材に導入した。次に、開始剤となる臭素,臭化銅,塩基触媒の組成を最適化することで、グラフト率100%以上でポリスチレンブランチを全フッ素系グラフト鎖上に構築した。熱重量分析より、フッ素系グラフト鎖はフッ素系高分子基材と相溶化するのに対し、ポリスチレンブランチはフッ素系グラフト鎖/高分子基材と相分離していることが確認できた。ポリスチレンをスルホン化することで、ナフィオンよりも高い導電性を示す電解質膜が調製できた。さらに、この電解質膜は従来の放射線グラフト法で作製した電解質膜よりも高い化学安定性を示した。
Li, D.*; Chen, J.; Zhai, M.; 浅野 雅春; 前川 康成; 奥 浩之*; 吉田 勝
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(1), p.103 - 107, 2009/01
被引用回数：29 パーセンタイル：85.80(Instruments & Instrumentation)本研究では、メタノール透過性を抑制した直接メタノール型燃料電池用電解質膜を開発するため、優れたバリア性を持つ芳香族ポリアミドNMDX6を基材フィルムとして、放射線グラフトによりスルホン酸基を有するp-スチレンスルホン酸ナトリウム(SSNa)のグラフト重合を試みた。その結果、ジメチルスルホキシドを溶媒に用いたときに、SSNaのグラフト重合性が促進することがわかった。また、このグラフト膜を塩酸処理することにより容易にプロトン電解質膜に変換することができた。得られた電解質膜は、最大イオン交換容量が1.63mmol/gに達したことに加え、高い機械強度を有することがわかった。さらに、メタノール透過性はナフィオンより1/7に抑制した。
Zhai, M.; 長谷川 伸; Chen, J.; 前川 康成
Journal of Fluorine Chemistry, 129(12), p.1146 - 1149, 2008/12
被引用回数：16 パーセンタイル：53.34(Chemistry, Inorganic & Nuclear)同時照射法により、全フッ素系ビニルエーテルモノマーのフッ素系樹脂膜へのグラフト重合に初めて成功した。室温線照射により、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体膜に2-Bromotetrafluoroethyl trifluorovinyl ether(BrTFF)をグラフトすることができた。グラフト率は吸収線量1400kGyまで直線的に増加した。十分に高いグラフト率(約20%)を得るためには、モノマーの低い重合性のため、400kGy以上の吸収線量が必要であった。また、熱重量分析より、フッ素系モノマーとポリマーの相溶性のため、グラフト膜においてほとんど相分離していないことが確認できた。
Xu, L.*; Yue, Z.*; Wang, M.*; Zhai, M.*; 吉井 文男; 瀬古 典明; Peng, J.*; Wei, G.*; Li, J.*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 265(1), p.394 - 398, 2007/12
被引用回数：5 パーセンタイル：40.44(Instruments & Instrumentation)水に対して不溶性のヒドロキシプロピルメチルセルロースのフタル酸エステルをナトリウム型に転化した後、ペースト状態で線照射することにより橋かけさせることに成功した。また、メチル
ビスアクリルアミド(MBA)やエチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)などの橋かけ助剤を用いることで、MBAについては架橋後のゲルが剛直になり、EGDMAについては、より柔らかく、加工しやすい特性を有するゲルを作製できることがわかった。
Zhao, L.; 三友 宏志*; Zhai, M.*; 吉井 文男; 長澤 尚胤; 久米 民和
Carbohydrate Polymers, 53(4), p.439 - 446, 2003/09
被引用回数：209 パーセンタイル：99.06(Chemistry, Applied)ポリビニルアルコール(PVA)とカルボキシメチルキトサン(CM-キトサン)のブレンドハイドロゲルを電子線照射により合成し、相溶性やゲルの特性を調べた。CM-キトサンは、PVAゲルのゲル強度を著しく向上させた。その最適濃度は、PVA10/CM-キトサン5/水85の組成である。強度向上の機構は、赤外吸収スペクトルと熱測定の結果から、CM-キトサンがPVA分子鎖にグラフト橋かけ及びからみあい起こすためと考えられる。相溶性については、CM-キトサンが金属イオンと錯体をつくることから、ブレンド中のCM-キトサンが結合した銅の分散性を観察した結果、均一に相溶していることがわかった。ブレンドハイドロゲルには抗菌効果もあることが認められた。
Zhai, M.*; 吉井 文男; 久米 民和; Hashim, K.*
Carbohydrate Polymers, 50(3), p.295 - 303, 2002/11
被引用回数：186 パーセンタイル：98.76(Chemistry, Applied)デンプンがポリビニルアルコール(PVA)ハイドロゲル強度を改善するために添加された。デンプンはPVAを水に溶解した後80-90Cのノリ状態で均一に混合し、照射を行った。デンプンの添加とともにハイドロゲル強度が増大し、8-10%が最も効果的であった。ゲル強度はデンプンを構成しているアミロースとアミノペクチンのうち、アミロースが支配的であることがわかった。このデンプンの効果は放射線分解したデンプンがPVA分子鎖にグラフトし、絡み合いを起こすためと考えられる。
-carrageenan幕内 恵三; 吉井 文男; Aranilla, C. T.*; Zhai, M.*
JAERI-Conf 2000-001, p.192 - 195, 2000/03
ポリエチレンオキサイド(PEO)やポリビニルピロリドン(PVP)水溶液の放射線照射でつくられるハイドロゲルは、不純物を含まず生体親和性にすぐれているが、脆弱であるという問題がある。海藻多糖類である-carrageenan(-CA)は、胞子野戦分解型のポリマーであるが、PEOやPVP水溶液に-CAを添加して照射すると、ポリマーの放射線橋かけを促進することを見いだした。-CAの主鎖切断ラジカルがPEOやPVPの側鎖切断ラジカルと結合すると推定される。-CAの添加でハイドロゲルのゲル強度が高まった。これらのゲル強度は-CAの添加量と線量に依存した。15wt.%のPVPハイドロゲルでは20kGyでゲル強度は10Nであったが、-CAを5wt.%添加したものでは140Nになった。-CA添加ハイドロゲルは、-OSO
基があるため多量の水を吸収できるという特長がある。
Chen, J.; Zhai, M.*; 浅野 雅春; 前川 康成
no journal, ,
電気透析,電気電解及び燃料電池などの電気化学デバイスに適用可能な高性能イオン交換膜の開発を目的として、耐熱性や機械特性に優れる芳香族高分子ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルムを用いて、放射線架橋,熱グラフト重合,放射線グラフト重合により、高いイオン交換性と耐久性を併せ持つイオン交換膜を合成した。開発した電解質膜を組み込んだ単セルにおける発電試験の結果、従来高分子イオン交換膜に比べて優れた電池性能を有することが確認できた。
Chen, J.; Zhai, M.; 浅野 雅春; 前川 康成; 吉田 勝
no journal, ,
高分子型燃料電池は自動車の動力源として有力視されている。特に、高温低湿度において高い性能を持つ燃料電池が望まれている。これまで使用されてきたナフィオンは、高いコストとともに、高温低湿度下での電池作動において性能が著しく低下することが指摘されている。そこで、本研究では、燃料電池実用化を目的として、放射線による低コスト化、かつ高性能化したポリエーテルエーテル系高分子電解質膜を開発した。具体的には、ジビニルベンゼンの熱グラフト重合とエチルスチレンスルホンファイドエステルの放射線グラフト重合からなる二段階グラフト重合により、スルホン酸基へ変換できる官能基を高密度でポリエーテルエーテル基材にグラフトし、それを加水分解処理することにより高分子電解質膜を合成した。得られた高分子電解質膜はナフィオンより優れた導電性,機械的強度があり、高温低加湿の条件における高い電池性能を示した。
長谷川 伸; Zhai, M.; 前川 康成
no journal, ,
高耐久性燃料電池用電解質膜の合成を目的に、スルホン基前駆体を有する全フッ素系ビニルエーテルのフッ素系高分子膜への放射線固相グラフト重合を、線(20kGy/h)を用いた同時照射法で検討した。50C, 1320kGyでグラフト率は24%に達し、全フッ素ビニルエーテルの固相グラフト重合を初めて確認できた。このグラフト膜を加水分解することで、導電率0.03S/cmを示す電解質膜に変換できた。
Chen, J.; 越川 博; 浅野 雅春; 前川 康成; 吉田 勝*; Li, D.; 奥 浩之*; Zhai, M.*
no journal, ,
高分子型燃料電池に適用可能な高性能電解質膜の開発を目的として、耐熱性や機械特性に優れる芳香族高分子ポリエーテルエーテルケトン膜を用いて、熱グラフト重合と放射線グラフト重合を組合せた熱・放射線二段グラフト重合技術により、高い導電性と耐久性を併せ持つ電解質膜を合成した。開発した電解質膜を組み込んだ単セルにおける発電試験の結果、従来高分子電解質膜に比べて優れた電池性能を有することが確認できた。
