An X-ray and neutron scattering study of aqueous MgCl solution in the gigapascal pressure range

山口 敏男*; 福山 菜美*; 吉田 亨次*; 片山 芳則*; 町田 真一*; 服部 高典

Liquids, 3(3), p.288 - 302, 2023/09

https://doi.org/10.3390/liquids3030019

圧力0.1MPaから4GPa、温度300Kから500Kにおける2mol/kg MgCl水溶液の構造をX線と中性子散乱測定によって明らかにした。この散乱データを経験的ポテンシャル構造精密化(EPSR)モデリングにより解析し、圧力と温度の関数としてペア分布関数、配位数分布、角度分布、空間密度関数を導出した。Mgは第3殻まで広がったリジッドな溶媒和殻を形成している。つまり、0GPaで約6個の水分子を含む6配位八面体の第1溶媒和殻は、ギガパスカルの圧力領域では、近接イオン対を形成し、約5個の水分子と1個のClとなる。また、Clの溶媒和も、圧力によって大きく変わる。つまり、Clイオンまわりの水分子の配位数は、0.1MPa/300Kでの8から、4GPa/500Kでの10に増加する。また溶媒(水)も、0.1MPa/300Kでの四面体ネットワーク構造から、ギガパスカルの圧力領域では、密に詰まった構造へと変化する。このとき、中心水分子1個まわりの隣接酸素原子数は、0.1MPa/298Kでの4.6個から4GPa/500Kでの8.4個へと徐々に増加する。

The Translational, rotational, and phonon dynamics of water in ZrO/water nanofluid

吉田 亨次*; 真田 雄介*; 山口 敏男*; 松浦 直人*; 玉造 博夢; 内山 裕士*

Journal of Molecular Liquids, 366, p.120218_1 - 120218_9, 2022/11

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.120218

The translational, rotational, and phonon dynamics of water in zirconium oxide (ZrO) nanofluid were investigated by quasi-elastic neutron scattering, O NMR relaxation, and inelastic X-ray scattering, respectively. The particle size of ZrO is 3 100 nm, and the concentration of ZrO nanoparticles is 5, 10, 20, and 30 wt%. The translational and rotational motions of water molecules become retarded with increasing the concentration of ZrO. This indicates that there is an attractive interaction between water molecules and the surface of the nanoparticles. The high-frequency sound velocity of the nanofluid obtained from phonon dynamics measurements is slightly larger than that of pure water although it is not much difference compared to the case of the translation and rotation. These findings indicate that water dynamics in the nanofluid is different from that of the bulk. It might be reasons for the enhancement of the thermal conductivity of the nanofluid.

The Effect of alkyl ammonium ionic liquids on thermal denaturation aggregation of -lactoglobulin

吉田 亨次*; 禪院 知寛*; Fujiyoshi, Ayako*; 真田 雄介*; 山口 敏男*; Murata, Kunihiko*; 高田 慎一; 廣井 孝介; 竹清 貴浩*; 吉村 幸浩*

Journal of Molecular Liquids, 293, p.111477_1 - 111477_9, 2019/11

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111477

Differential scanning calorimetry (DSC), small-angle X-ray scattering (SAXS), small-angle neutron scattering (SANS) measurements, and scanning and transmission electron microscope (SEM and TEM) of -lactoglobulin (-LG) are performed in alkyl (methyl, ethyl, and propyl) ammonium nitrate ionic liquids (RAN-ILs)-water mixtures at 25-100C. The addition of these RANs decreased the thermal denaturation temperature of -LG, and the effect is larger with an increase of the hydrophobic part of the cation of the ILs. In ethyl ammonium nitrate (EAN) and propyl ammonium nitrate (PAN) mixtures, the fractal aggregate structure of -LG was found after the thermal denaturation occurred. These results are similar to those of alcohol-water mixtures. The nanoheterogeneous structure of the RAN-water mixture which consists of the hydrophobic and hydrophilic parts might affect the aggregation structure of -LG.

Thermal behavior, structure, dynamic properties of aqueous glycine solutions confined in mesoporous silica MCM-41 investigated by X-ray diffraction and quasi-elastic neutron scattering

吉田 亨次*; 井上 拓也*; 鳥越 基克*; 山田 武*; 柴田 薫; 山口 敏男*

Journal of Chemical Physics, 149(12), p.124502_1 - 124502_10, 2018/09

https://doi.org/10.1063/1.5039892

異なる幾つかの、グリシン濃度, pH、および充填率(=グリシン溶液の質量/MCM-41の乾燥質量))をパラメーターとして、メソポーラスシリカ(MCM-41)に閉じ込められたグリシン水溶液の示差走査熱量測定、X線回折および準弾性中性子散乱(QENS)を305-180Kの温度範囲で実施して、グリシン水溶液の熱的挙動, 構造、および動的特性に対する閉じ込め効果を検討した。

Structure of water from ambient to 4 GPa revealed by energy-dispersive X-ray diffraction combined with empirical potential structure refinement modeling

山口 敏男*; 藤村 恒児*; 内 和哉*; 吉田 亨次*; 片山 芳則

Journal of Molecular Liquids, 176, p.44 - 51, 2012/12

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2012.08.021

実験室のX線回折計を用いた水のエネルギー分散型X線回折測定を、298K/30MPa, 473K/30MPa and 573K/30MPaの熱力学条件下で行った。対分布関数,配位数,3次元空間密度関数の温度圧力変化から水素結合の特徴を明らかにするために、これらのX線構造因子と、過去にシンクロトロンX線を用いて298K/1GPa, 473K/0.35GPa and 486K/4GPaで測定されたものに対して、経験ポテンシャル構造精密化(EPSR)によるモデル化を適用した。圧力や温度によって、どの程度、水素結合ネットワークが影響を受けるか明らかになった。

高速実験炉「常陽」性能試験報告; 低出力炉雑音試験(NT-62)

三田 敏男*; 牧戸 正紀*; 佐野 健一*; 山口 幸四郎*; 綱島 幹泰*; 山本 寿*

PNC TN941 80-68, 37 Pages, 1980/05

PNC-TN941-80-68.pdf:3.23MB

高速実験炉「常陽」の動特性試験の一環として炉雑音試験を行った。本報告は,炉雑音試験のうち低出力試験期間に行った試験結果をまとめたものである。本試験では,炉心中,心位置に2本のHe3検出器(電流モード)を挿入し,この2つの出力信号の炉雑音解析をした。炉雑音解析手法として,バンドパスフィルタ法と極性相関法を適用し,原子炉の動特性ペラメータを求めた。主な試験結果は,以下の通りである。即発中性子減衰定数(/-)の測定両解析法による測定値同志は良く一致し,/-=1.73104s-1が得られた。また計算値1.77104s-1とも良い一致を示した。未臨界度の測定バンドパスフィルタ法では,適応可能範囲は1$程度までであったが,極性相関法では6$程度まで測定できた。この範囲で,他の測定法による結果と+-10%以内で一致した。高速炉における極性相関法の有効性が確認できた。炉出力絶対値測定炉雑音法による炉出力絶対値は,核出力較正による値と+-10%以内で一致した。