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論文

Pulse radiolysis study of ion-species effects on the solvated electron in alkylammonium ionic liquids

近藤 孝文*; 浅野 晃*; Yang, J.*; 法澤 公寛*; 高橋 憲司*; 田口 光正; 永石 隆二; 加藤 隆二*; 吉田 陽一*

Radiation Physics and Chemistry, 78(12), p.1157 - 1160, 2009/12

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2009.07.004
 被引用回数：28 パーセンタイル：85.84(Chemistry, Physical)

ナノ秒及びピコ秒のパルスラジオリシス法を用いて、アンモニア系のイオン液体(DEMMA-TFSI, DEMMA-BF4, TMPA-TFSI, PP13-TFSI, P13-TFSI and P14-TFSI)中の溶媒和電子の吸収スペクトル並びに反応挙動を研究した。吸収スペクトルはすべてのイオン液体で1100nmに吸収ピークをもち、そのモル吸光係数は1.5-2.3$$times$$10$$^{4}$$dm$$^{3}$$mol$$^{-1}$$cm$$^{-1}$$であった。溶媒和電子とピリジンとの反応の速度定数は1.5-3.5$$times$$10$$^{8}$$dm$$^{3}$$mol$$^{-1}$$s$$^{-1}$$で、粘性係数から評価した拡散律速に比べ1桁大きな値を示した。また、溶媒和前の電子もピリジンと反応し、溶媒和電子に比べて3桁も大きい速度定数7.9$$times$$10$$^{11}$$dm$$^{3}$$mol$$^{-1}$$s$$^{-1}$$を得た。

論文

Molar absorption coefficient and radiolytic yield of solvated electrons in diethylmethyl(2-methoxy)ammonium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide ionic liquid

浅野 晃*; Yang, J.*; 近藤 孝文*; 法澤 公寛*; 永石 隆二; 高橋 憲司*; 吉田 陽一*

Radiation Physics and Chemistry, 77(10-12), p.1244 - 1247, 2008/10

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2008.05.032
 被引用回数：25 パーセンタイル：82.53(Chemistry, Physical)

ナノ秒・ピコ秒パルスラジオリシス法を用いて四級アンモニウム塩の疎水性イオン液体(DEMMA-TFSI:N,N-Diethyl-N-methyl-N-(2-methoxyethyl)ammonium-bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)中の溶媒和電子のスペクトル、生成と減衰挙動を観測し、電子捕捉剤(ピレン)との反応などを研究した。ここで、溶媒和電子のモル吸光係数が2.3$$times$$10$$^{4}$$M$$^{-1}$$cm$$^{-1}$$($$lambda$$=1100nm)、その分解収量であるG値が0.8$$times$$10$$^{-7}$$ mol J$$^{-1}$$を明らかにした。

論文

Picosecond pulse radiolysis; Dynamics of solvated electrons in ionic liquid and geminate ion recombination in liquid alkanes

Yang, J.*; 近藤 孝文*; 法澤 公寛*; 永石 隆二; 田口 光正; 高橋 憲司*; 加藤 隆二*; Anishchik, S. V.*; 吉田 陽一*; 田川 精一*

Radiation Physics and Chemistry, 77(10-12), p.1233 - 1238, 2008/10

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2008.05.031
 被引用回数：25 パーセンタイル：82.53(Chemistry, Physical)

レーザー駆動型加速器を用いたパルスラジオリシス法によりイオン液体並びにアルカン中のピコ秒領域の反応挙動の直接観測に成功した。ここで、四級アンモニウムの疎水性イオン液体中ではそのイオン化によって電子が収量1.2$$times$$10$$^{-7}$$mol J$$^{-1}$$で生成し、3.9$$times$$10$$^{10}$$s$$^{-1}$$の速度で溶媒和することを明らかにするとともに、溶媒和前のドライ電子がビフェニルやピレンと3.8$$sim$$7.9$$times$$10$$^{11}$$L mol$$^{-1}$$s$$^{-1}$$で反応することを見いだした。また、n-ドデカンやn-ヘキサン中では電子の対再結合反応を523nmで観測した。

論文

Electron photodetachment from iodide in ionic liquids through charge-transfer-to-solvent band excitation

加藤 隆二*; 吉田 陽一*; 勝村 庸介; 高橋 憲司*

Journal of Physical Chemistry B, 111(18), p.4770 - 4774, 2007/05

https://doi.org/10.1021/jp067107e
 被引用回数：54 パーセンタイル：76.97(Chemistry, Physical)

Solvation of iodide and electrons in an ionic liquid (${it N,N,N}$-trimethyl-$$n$$-propylammonium bis(trifluoromethanesulfonyl) imide; TMPA-TFSI) was studied through the absorption spectra of the charge-transfer-to-solvent(CTTS) state of iodide and of solvated electrons. The interaction between the TMPA cation and iodide was strong, where as electrons were weakly solvated in TMPA-TFSI. We followed electron photodetachment from iodide to the ionic liquid and formation of the solvated electrons by observing absorption in the visible and near-infrared regions using a nanosecond laser flash photolysis method. The quantum yield of the photodetachment in TMPA-TFSI was estimated to be 0.34, which is much higher than that in a high-concentration aqueous salt solution previously reported. We also examined a reaction of the solvated electrons with the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Bmim-TFSI) as a solute in TMPA-TFSI. The reaction rate was determined to be 5.3$$times$$10$$^{8}$$ M$$^{-1}$$s$$^{-1}$$. The electrons before full solvation (dry electrons) reacted with Bmim cations efficiently. These observations suggest that the electrons in TMPA-TFSI can move easily before solvation.

報告書

シビアアクシデントの伝熱流動現象における素過程に関する研究; 微細液滴流の挙動, 原子力基礎研究 H10-027-7 (委託研究)

片岡 勲*; 松浦 敬三*; 吉田 憲司*

JAERI-Tech 2002-015, 83 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-015.pdf:3.62MB

シビアアクシデントの伝熱流動現象の素過程としての微細液滴流の挙動を明らかにするため、液滴流,環状噴霧流についての現象のモデル化並びに数値シミュレーション手法の確立を行うとともに環状噴霧流の乱流構造についての実験的な研究を行った。液滴挙動のシミュレーションについては、まず、乱流中での液滴挙動計算手法として従来から広く用いられているEddy interaction modelに近年Grahamらが提案している渦寿命及び渦大きさに関する確率モデル及びほかの改良モデルを取り入れることより精度の高い液滴挙動解析コードを開発した。また、従来、おもに噴霧流においてのみ行われてきた液滴挙動解析を環状噴霧流も扱うことができるように、流体解析における境界条件として攪乱波を考慮した液膜の取扱、液膜からの液滴発生と乱流拡散による液膜への液滴伝達、さらに液滴の発生と伝達を考慮した液膜流量計算を同時に評価する手法を開発した。さらに液滴挙動解析のシミュレーションプログラムを複雑な幾何学的体系,初期条件,境界条件に適用し解析を行い、実際の原子炉のシビアアクシデント時解析に適用可能であることを示した。環状流,環状噴霧流における液膜流量,液膜厚さが、気相の平均速度分布,乱流速度分布に及ぼす影響についての実験的研究を行った。環状流における乱流速度分布については、気相単相流にくらべ管断面全域で大きな値を示し、液膜の存在により気相乱流は大きく増加することが明らかとなった。また気相乱流の増加の度合いは液相流量に対する気相流量の割合が多くなるに従い増加した。

論文

Improvement of SiO$$_{2}$$/4H-SiC interface by using high temperature hydrogen annealing at 1000$$^{circ}$$C

福田 憲司*; 長井 清子*; 関川 敏弘*; 吉田 貞史*; 新井 和雄*; 吉川 正人

Proceedings of 1998 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 1998), p.100 - 101, 1998/00

近年、SiC単結晶の中でも、4H-SiCが大きな注目を集めるようになった。これは6H-SiCに比較して電子の移動度が倍以上あり3H-SiCに匹敵するからである。この4H-SiC単結晶をもちいてMOS構造を形成すると、しかしながら、多量の固定電荷や界面準位が発生し、素子化への大きな障害となっていた。本研究ではドライ酸化で作製した酸化膜を10torrの水素雰囲気下で400$$^{circ}$$Cから1000$$^{circ}$$Cまで温度を変えながらアニーリングした。その結果、1000$$^{circ}$$C、30分の水素アニーリングにより固定電荷と界面準位が完全に消失し、MOS構造の電気特性に著しい改善が見られた。原因は明確ではなく、今後の研究課題であるが、水素燃焼酸化による電気特性の改善に関する機構解明という観点からも大きな意味を持っている。

口頭

ピコ秒パルスラジオリシス法によるイオン液体中の溶媒和電子の挙動の解明

浅野 晃*; 近藤 孝文*; Yang, J.*; 永石 隆二; 高橋 憲司*; 吉田 陽一*

no journal, , 

イオン液体(IL)に放射線を照射することにより溶媒和電子の生成が観測されており、われわれはILの溶媒和電子の還元性を利用した、化学溶媒への応用に着目している。しかし、IL中の溶媒和電子や反応挙動に関する基礎的理解は乏しいのが現状である。そこでわれわれは、疎水性IL(DEMMA-TFSI: N,N-Diethyl-N-methyl-N-(2-methoxyethyl)ammonium-bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)と親水性IL(DEMMA-BF$$_{4}$$: N,N-Diethyl-N-methyl-N-(2-methoxyethyl)ammonium-tetrafluoroborate)に注目し、IL中の溶媒和電子(e$$_{sol}$$$$^{-}$$)の分光及び反応特性を解明するため、パルスラジオリシス法を用いてIL中のe$$_{sol}$$$$^{-}$$の光吸収スペクトル,生成と減衰挙動を観測し、電子捕捉剤との反応などを研究した。

口頭

イオン液体中の溶媒和電子

高橋 憲司*; 比江嶋 祐介*; 加藤 隆二*; 永石 隆二; 田口 光正; 小嶋 拓治; 近藤 孝文*; Yang, J.*; 吉田 陽一*

no journal, , 

反応体の周囲すべてが高濃度イオンというイオン液体は極めて特異で魅力にあふれた反応場を提供すると同時に、新たな研究戦略をわれわれに要求している。放射線化学が長年対象としてきた溶媒和電子は、イオン液体の物理化学的性質を解明するうえで格好の題材を提供する。また実用的には、イオン液体反応場の酸化還元反応を活用した、廃棄物を生成せずに、還元剤等の化学処理剤を使用しないケミカルフリー処理技術の開発などが環境保全や核燃料サイクルの分野で進められている。ここでは、パルスラジオリシスなどにより得られた最近の結果を紹介するとともに、放射線化学的な手法により解明しなければならない課題などを明確にしたい。

口頭

イオン液体の溶媒和電子の生成と反応のパルスラジオリシスによる研究

浅野 晃*; 近藤 孝文*; Yang, J.*; 田口 光正; 永石 隆二; 高橋 憲司*; 吉田 陽一*

no journal, , 

ナノ秒・ピコ秒パルスラジオリシス法を用いて疎水性イオン液体(DEMMA-TFSI:N,N-Diethyl-N-methyl-N-(2-methoxyethyl)ammonium-bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)と親水性イオン液体(DEMMA-BF$$_{4}$$:N,N-Diethyl-N-methyl-N- (2-methoxyethyl)ammonium-tetrafluoroborate)中の溶媒和電子のスペクトル,生成と減衰挙動を観測し、電子捕捉剤(ピレン)との反応などを研究した。溶媒和電子のモル吸光係数は2.2$$times$$10$$^{4}$$M$$^{-1}$$cm$$^{-1}$$($$lambda$$=1100nm)、G値は0.9#100eV$$^{-1}$$であった。

口頭

アンモニウム系イオン液体中の溶媒和電子への水分効果

近藤 孝文*; Yang, J.*; 吉田 陽一*; 永石 隆二; 田口 光正; 高橋 憲司*; 加藤 隆二*

no journal, , 

アンモニウム系カチオンからなるイオン液体中の溶媒和電子への共存水分量の効果を電子線パルスラジオリシス法により研究した。水の共存により溶媒和電子の光吸収帯は減少し、短波長側に水和電子様の新たな光吸収帯が生成した。親水性のイオン液体ではさらに水分量を増加させることができ、水和電子のスペクトルへと変化することを見いだした。イオン液体-水混合溶液中での溶媒和電子構造や反応性と合わせて議論する。

口頭

フェムト秒パルスラジオリシスによるイオン液体中の溶媒和電子・溶媒和前電子と捕捉剤の反応の研究

近藤 孝文*; Yang, J.*; 吉田 陽一*; 永石 隆二; 田口 光正; 高橋 憲司*; 加藤 隆二*

no journal, , 

イオン対のみで構成されているイオン液体中では特異的なイオン反応や電子移動反応が誘起されることが知られており、新規の放射線化学反応場と期待されている。そこで、放射線照射によって生じた電子の反応挙動を解明することを目的に、近赤外フェムト秒パルスラジオリシスにより、アルキルアンモニウム系イオン液体に電子線を照射した時の電子の溶媒和過程を分光学的な手法により観測した。観測波長1380nmでは溶媒和前電子の減衰が、さらに1200nmでは溶媒和電子の生成過程が観測された。これら吸光度の時間変化は、溶媒和前電子と溶媒和電子の光吸収帯の重なりを考慮することで定量的に解析できた。さらに、添加するニトロメタンの濃度依存性からニトロメタンが溶媒和前電子と反応性が高いことを明らかにした。

口頭

重機を用いた放射能汚染土壌の除染作業時における粉じん濃度と粉じん粒子の放射能濃度

辻村 憲雄; 吉田 忠義; 山田 丸*; 鷹屋 光俊*; 菅野 誠一郎*; 篠原 也寸志*; 中村 憲司*; 甲田 茂樹*

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故後の除染作業では、作業者の内部被ばく防止の観点から放射性物質含有粉じんの適切なモニタリング方法の確立およびばく露防止対策が必要である。除染作業時に舞い上がる粉じん粒子の粒径分布及びそれらに対応する比放射能の関係を明らかにすることを目的に、帰宅困難地域内の道路工事現場において行われた重機による表土はぎ取り作業に際し、作業に由来する粉じんおよび粉じん粒子の放射能濃度を測定するために定点および作業者等の呼吸域で粉じんをフィルター捕集した。秤量後、ゲルマニウム半導体検出器にかけて$$^{137}$$Csを定量した。土壌(粒径2mm以下)の放射能濃度は12Bq/gであった。一方で、粉じんの放射能濃度は100-500Bq/gであり、土壌に比べ比放射能が10倍以上であった。

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