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鈴木 誠也; 根本 善弘*; 椎木 菜摘*; 中山 佳子*; 竹口 雅樹*
Annalen der Physik, 535(9), p.2300122_1 - 2300122_12, 2023/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)Germanene is a two-dimensional (2D) germanium (Ge) analogous of graphene, and its unique topological properties are expected to be a material for next-generation electronics. However, no germanene electronic devices have yet been reported. One of the reasons for this is that germanene is easily oxidized in air due to its lack of chemical stability. Therefore, growing germanene at solid interfaces where it is not oxidized is one of the key ideas for realizing electronic devices based on germanene. In this study, the behavior of Ge at the solid interface at high temperatures was observed by transmission electron microscopy (TEM). To achieve such in situ heating TEM observation, we fabricated a graphene/Ge/graphene encapsulated structure. In situ heating TEM experiments revealed that Ge like droplets moved and coalesced with other Ge droplets, indicating that Ge remained as a liquid phase between graphene layers at temperatures higher than the Ge melting point.
鈴木 庸平*; 今野 祐多*; 福田 朱里*; 小松 大介*; 廣田 明成*; 渡邊 勝明*; 東郷 洋子*; 森川 徳敏*; 萩原 大樹; 青才 大介*; et al.
PLOS ONE (Internet), 9(12), p.e113063_1 - e113063_20, 2014/12
被引用回数：12 パーセンタイル：36.57(Multidisciplinary Sciences)土岐花崗岩が対象として掘削された深層ボーリング孔において、深部地下水中の微生物特性の調査を行った。その結果、低硫酸濃度環境下において、微生物的硫酸還元に伴う硫黄同位体分別が認められた。また、硫黄同位体分別の大きな同位体比および炭素同位体比は、メタン生成菌の活性が低いことを示唆した。これらの特徴は、低栄養環境である深部火成岩中の微生物生態系の特徴と考えられた。
長尾 誠也*; 新堀 雄一*; 田中 忠夫; 佐々木 隆之*; 斉藤 拓巳*; 桐島 陽*; 吉川 英樹; 飯島 和毅; 濱 克宏; 岩月 輝希; et al.
原子力バックエンド研究(CD-ROM), 20(1), p.3 - 14, 2013/06
本研究は、放射性廃棄物の地層処分における国内の地下水コロイドの影響評価研究の現状について各研究機関での研究を紹介し、実質的なネットワーク化と性能評価におけるコロイド影響の取り扱い方等について、今後の研究の方向性に関する提案を取りまとめた。具体的には、地下水コロイドの特性、地下環境における真性コロイドや擬似コロイドの移行挙動、国内における地下水コロイド研究の取り組み、コロイド評価の体系化、フィールド調査と実験室研究の連携、研究ネットワーク構築の必要性などについて解説するとともに、コロイド研究を展開するにあたって専門家が共有化しておくべき方向性を示した。
長尾 誠也; 松永 武; 鈴木 康弘*; 平木 敬三*
地球化学, 35(3), p.107 - 120, 2001/08
天然水における放射性核種の移行挙動に影響を及ぼす要因の1つとして高分子の有機物が考えられる。この影響を定量的に把握するには、有機物そのものの特徴を検討する必要がある。本研究では、溶存有機物の濃縮等の複雑な前処理を行わずに、河川水を直接、高速液体ゲル浸透クロマトグラフィー紫外検出で測定し、これまでの方法に比べて簡便迅速に有機物の分子サイズ特性を調べた。溶存有機炭素濃度0.7~2.6mg/1の久慈川河川水中の紫外吸収有機物は、濃縮・精製した河川水フルボ酸のクロマトグラムとほぼ同じ特徴を有し、大部分がみかけの分子サイズ10,000daltons以下のフルボ酸様物質により構成されていることが明らかとなった。また、フルボ酸様物質の濃度は、溶存有機炭素濃度と同様に上流から下流に向けて増加し、溶存有機物の大部分を占めていると考えられる。
長尾 誠也; 中口 譲*; 鈴木 康弘*; 平木 敬三*; 藤嶽 暢英*; 小川 弘道
Proceedings of International Conference on the Biogeochemistry of Trace Elements (ICOBTE2001), P. 666, 2001/00
地下水中に溶存する高分子電解質の腐植物質は、放射性核種と錯体を形成するために地下環境における放射性核種の移行性に影響を及ぼす可能性が指摘されている。本研究では、沿岸付近での処分場を想定した場合に必要となる塩水地下水におけるAmと腐植物質との錯体特性を把握するために、塩水地下水から分離精製した腐植物質を用いて錯体実験を行い、分子サイズを基に腐植物質が共存した場合のAmの存在形態を調べた。その結果、pH7
10の人工海水において、腐植物質が存在しない場合には85100%のAmは孔径450nmのフィルターに捕集される粒子態として存在したが、腐植物質が存在する場合には、Amは腐植物質と錯体を形成するために粒子態Amの割合は30~60%と減少することが明らかとなった。また、溶存成分のAmは、主に、分子サイズ3万~1万と5千以下に存在し、フミン酸とフルボ酸により違いは認められなかった。これは、フミン酸とフルボ酸の構造特性が比較的似ているためと考えられる。
今中 麻幸代*; 長尾 誠也; 中口 譲*; 山口 善高*; 鈴木 康弘*; 村上 雅洋*; 平木 敬三*
Proceedings of International Conference on the Biogeochemistry of Trace Elements (ICOBTE2001), P. 662, 2001/00
高分子電解質の有機酸である腐植物質は天然水中に存在し、微量元素との錯形成能が高いために、微量元素の移行性及び分布状況に関与していることが報告されている。したがって、微量元素の移行動態を把握するためには、腐植物質との錯体の特性を検討する必要がある。本研究では、限外濾過法と3次元蛍光分光法とを組み合わせ、銅と地下水フルボ酸との錯体の特徴を分子サイズの観点より検討した。銅とフルボ酸を共存させた場合、フルボ酸の蛍光ピークの強度は約70%減少した。銅の添加前後でフルボ酸の分子サイズはそれほど大きな違いは認められないが、分子サイズ1万以下の画分の蛍光強度は70~80%減少した。添加した銅の大部分はこれらの分子サイズに存在したことから、フルボ酸の蛍光消光は主に分子サイズ1万以下の低分子の構成有機物と銅との錯形成により起こることが明らかとなった。
長尾 誠也; 田中 忠夫; 中口 譲*; 鈴木 康弘*; 村岡 進; 平木 敬三*
Understanding and Maraging Organic Matter in Soils, Sediments and Waters, p.525 - 532, 2001/00
地下水に存在する有機物はアクチニド元素と錯形成し、地層中における放射性核種の移行挙動に影響を及ぼす可能性が指摘されている。本研究では、アクチニド元素(Np,Pu及びAm)を対象に地下水に存在する有機物との錯体の特性を分子サイズの観点から考察した。実験には有機物濃度が高く、海水の化学組成に近い地下水を用いた。地下水にアクチニド元素を添加し、有機物と錯体を形成させた後、限外ろ過により5つの分子サイズフラクションに分離し、上記核種の分子サイズ分布を見積もった。その結果、地下水中のNp,Pu及び有機物は分子サイズ3,000以下のフラクションに70~80%存在した。一方、Amについては分子サイズ10,000~5,000と3,000以下のフラクションにそれぞれ33%と29%存在した。これらの結果は、核種による有機物と重炭酸との錯体の選択性の違い、有機物の分子サイズフラクションとの錯体の選択性の違いを反映している。
鈴木 康弘*; 中口 譲*; 平木 敬三*; 長尾 誠也; 工藤 充雄*; 木村 宗人*
地球化学, 32, p.21 - 30, 1998/00
本研究では、地層における放射性核種の移行挙動の支配因子の1つと考えられている腐植物質の特徴を調べる方法として、腐植物質の構造、官能基等の情報が得られる3次元蛍光スペクトルに着目し、天然水の腐植物質を濃縮することなく直接測定する方法の妥当性及び定量性を検討した。地下水の腐植物質の特徴に比較的良く似ている河川水試料に適用し、濃縮した腐植物質の測定結果と比較した。その結果、直接測定した河川水試料には2つのピークが検出され、濃縮した河川水腐植物質のピーク位置とほぼ一致した。また、採取地点により検出されるピークの蛍光強度が溶存有機物の有機炭素濃度と同様な変動傾向を示すことから、腐植物質は溶存有機物の大部分を占め、ピークの蛍光強度は腐植物質の濃度を反映していると考えられる。以上の結果は3次元蛍光スペクトルの直接測定法の有効性を示唆するものである。
長尾 誠也; 鈴木 康弘*; 中口 譲*; 妹尾 宗明; 平木 敬三*
分析化学, 46(5), p.335 - 342, 1997/00
天然水の腐植物質は重金属、超ウラン元素及び疎水性有害有機物のキャリアまたはトリハロメタンの前駆物質と考えられている。本測定法は、天然水に存在する腐植物質の蛍光特性を濃縮することなく簡易に測定するためのものである。天然水をグラスファイバーフィルターでろ過後、3次元分光蛍光光度計により腐植物質の蛍光特性を測定した。天然水の化学特性のうち、腐植物質の蛍光スペクトルに影響を及ぼす腐植物質濃度、pH及びイオン強度について検討した結果、陸水(腐植物質濃度0.5~10mg/l、pH6~9、イオン強度0.04M以下)及び海水(イオン強度0.75M)に適用可能であることがわかった。本測定法を河川水、湖水、湖底堆積物間隙水に適用した結果、これらの天然水腐植物質の3次元励起-蛍光スペクトルには、土壌フルボ酸に相当するピークが検出された。
鈴木 康弘*; 長尾 誠也; 中口 譲*; 松永 武; 村岡 進; 平木 敬三*
地球化学, 31, p.171 - 180, 1997/00
久慈川水系の河川水中に存在する蛍光物質の蛍光特性を濃縮等の試料前処理を行うことなく、3次元励起・蛍光光度計により調べた。河川水試料は久慈川から7点及び支流の3点で採取した。河川水の3次元励起・蛍光スペクトルは2ヶ所に蛍光強度ピークを有し、励起波長220
5nm/蛍光波長42515nm及び励起波長32510nm/蛍光波長43010nmに蛍光強度ピークを示した。河川水試料中の蛍光強度ピーク位置及び蛍光強度比は、久慈川の中・下流域に分布する黒ボク土から抽出したフルボ酸のものとほぼ一致した。これらの結果より、久慈川水系の河川水中に溶存する蛍光物質は、主に、久慈川流域から供給されたフルボ酸様物質により構成されていることが示唆される。
今野 祐多*; 小松 大祐*; 西村 周作*; 福田 朱里; 青才 大介; 水野 崇; 長尾 誠也*; 角皆 潤*; 鈴木 庸平*
no journal, ,
水理・地球化学環境と地下微生物の代謝活動を担うエネルギー源の関係性を把握するため、花崗岩中の地下水試料を用いて、微生物のエネルギー源となり得る物質の分析により、微生物の代謝様式の推定を行った。瑞浪超深地層研究所の地上及び研究坑道内から掘削したボーリング孔より採取した地下水中の腐植物質様有機物の定量・定性,水素ガスの定量,硫酸・硫化物イオン,溶存無機炭素の定量及び安定同位体組成の分析を行った。その結果、腐植様物質は深度100から300mに向けて濃度が減少した。透水性の低い断層の両側に位置し、透水係数が異なる深度300mの2つのボーリング孔の酸化還元状態は、硫酸還元環境と二酸化炭素還元環境で異なることが示唆された。地下水流動が遅い場合、水-岩石-微生物反応にとって十分な反応時間が得られ、酸化剤の消費が進み、より還元的な化学環境が形成されると考えられる。したがってこれらの結果は、花崗岩中の地下水流動特性に従い、有機物に依存する硫酸還元(従属栄養)から地下由来のエネルギー源に依存する二酸化炭素還元(独立栄養)へのシフトを示唆し、地下深部において光合成由来物質が影響する限界に近付いていることを意味する。
西村 周作*; 鈴木 庸平*; 福田 朱里; 今野 祐多*; 執印 訓子*; 長尾 誠也*
no journal, ,
地下水中におけるアクチノイドなどの移行に及ぼす有機物の影響を評価するため、地下水溶存有機物を対象にした研究が進められており、フルボ酸などの溶存有機物の蛍光特性が地層などの違いを反映していることが明らかになってきた。一方、微生物活動が溶存有機物に与える影響については明らかになっていない。本研究では、瑞浪超深地層研究所用地内のボーリング孔から採取した花崗岩中の地下水試料と、地下水のろ過により捕集した懸濁物質を用いた培養試料を試料とした。三元次蛍光分光光度計,紫外可視分光光度計,高速液体サイズ排除クロマトグラフにより測定を行い、培養に伴う有機物の生成と分解について検討を行った。培養後の試料は地下水試料に比べ、フルボ酸物質濃度の指標となる励起320nm/蛍光430nmの相対蛍光強度が高く、嫌気培養に伴い微生物活動によりフルボ酸物質が生成されることを明らかにした。生成したフルボ酸物質は、採取した地下水よりも高分子の有機物量が多いが、微生物の種類や代謝活性の違いにより特徴は異なると考えられる。また、この生成において硝酸は微生物活動を促進し、酸素は阻害する可能性が考えられた。
廣田 明成*; 東郷 洋子*; 伊藤 一誠*; 鈴木 庸平*; 福田 朱里*; 今野 祐多*; 角皆 潤*; 小松 大祐*; 長尾 誠也*; 岩月 輝希
no journal, ,
瑞浪超深地層研究所において、地下の微生物活動の影響を評価するため地下水中の各種溶存化学成分の濃度と硫酸イオン、硫化物イオンの硫黄安定同位体比の測定を行った。その結果、硫酸イオンと硫化物イオンの同位体分別係数は20-60‰であることが明らかとなり、地下深部の環境条件下において、硫酸イオン濃度が低い場合でも大きな硫黄同位体分別がおきる場合があることが示された。
落合 伸也*; 長尾 誠也*; 中西 貴宏; 鶴田 忠彦; 御園生 敏治; 渡辺 峻*; 鈴木 究真*; 富原 聖一*
no journal, ,
福島県および周辺地域の河川を対象に、各河川水系における原子力発電所事故由来の放射性セシウムの流出挙動と支配要因を検討した。溶存態
Cs濃度/Cs沈着量比は阿武隈川に比べて、利根川で高く、夏井川では低い傾向であった。また、全般的には指数関数的に減少しているが、阿武隈川に比べて、夏井川では半減期が短く、利根川では長い傾向を示した。
鈴木 誠也
no journal, ,
Germanene is a two-dimensional (2D) allotrope of germanium (Ge), with a honeycomb lattice similar to that of graphene. Theoretical calculations have predicted that germanene is a 2D topological insulator with a moderate spin-orbit bandgap (~24 meV), which is desirable for next-generation electronic devices. The growth of germanene has been reported on single crystal metal surfaces, such as Au, Al, and Ag in ultra-high vacuum. However, there are no reports of electronic devices using germanene. One of the main reasons for this is the chemical instability of germanene, which hinders its device fabrication. To overcome the instability of germanene, we present the direct growth of germanene at the graphene/Ag(111) and hexagonal boron nitride (h-BN)/Ag(111) interfaces. Our growth process consists of transfer a cap layer (graphene or h-BN) on Ag(111)/Ge(111) followed by heating in N
at ambient pressure. The grown germanene is stable in air, so that Raman spectra of germanene can be recorded using an ordinary ex situ Raman microscope. The Raman spectra of the samples after heating up to 550 
C, we found two new Raman peaks at 155 and 255 cm
. With density functional theory calculations, we assigned these Raman peaks are the out-of-plane (155 cm) and in-plane (255 cm) vibrational modes of germanene. It was also found that van der Waals materials as the cap layer are the key to germanene growth, since germanene was not grown with a cap layer of AlO
, which is an ordinary metal oxide insulator.
鈴木 誠也; 根本 善弘*; 椎木 菜摘*; 中山 佳子*; 竹口 雅樹*
no journal, ,
Germanene is a two-dimensional (2D) germanium (Ge) analogous of graphene, and its unique topological properties are expected to be a material for next-generation electronics. Germanene has already been grown on various metal surfaces by molecular beam epitaxy and segregation methods, but transferring it onto insulator surface to fabricate electronic devices is difficult in contrast to graphene. One potential solution is to grow germanene directly on the interface of the insulator. Based on this concept, we have grown germanene at the hexagonal boron nitride (hBN)/Ag(111) interface and demonstrated that germane at the interface is stable. Since hBN is an insulator, direct growth of germanene between hBN provides a promising channel for germanene devices. In this work, we studied the crystallization of Ge between graphene layers at high temperatures using in situ transmission electron microscopy (TEM). Graphene was used as an alternative material for hBN. The Ge sandwiched by 4 layer graphenes was prepared onto an in situ TEM holder using chemical vapor deposited graphene, vacuum deposition of Ge, and wet transfer of graphene. The Raman spectrum of the sample indicated less defective graphene is present after the sample preparation. In situ TEM observation at 1025 degree Celsius revealed that round-shaped Ge moves, deforms, and coalesces at the temperature above the melting point of Ge. The observed motion of Ge indicates that the Ge was in liquid phase and its evaporation was suppressed by graphene layers. Although more novel ideas are needed to achieve 2D crystal growth of Ge at the interface, the present results may provide clues for the future direct growth of germane between hBN layers.
鈴木 誠也; 勝部 大樹*; 矢野 雅大; 津田 泰孝; 寺澤 知潮; 朝岡 秀人; 柚原 淳司*; 吉越 章隆
no journal, ,
ゲルマネンはゲルマニウム(Ge)の単原子ハニカムシートで、トポロジカルな性質を利用した電子デバイス応用が期待される。ゲルマネンは超高真空下でAu, Al, Agなどの単結晶表面に合成できるが、大気中で酸化してしまうため応用が困難である。我々の研究チームでは、ゲルマネンのデバイス化を実現するために絶縁体/ゲルマネン界面の形成に焦点を当てている。本研究では、Ag(111)/Ge(111)基板から超高真空中での加熱(約500
C)で析出したゲルマネン(初期析出: initial growth)を酸化させ、清浄な酸化物/ゲルマネン界面の形成を目指した。さらに初期析出したゲルマネンを一旦酸化後、超高真空中で加熱することでGe酸化物が消失し、ゲルマネンを再度形成できることが分かった。この再形成したゲルマネンの表面は、炭素不純物が初期成長時より少なく、酸化ゲルマネンの加熱還元によって清浄なゲルマネンを形成可能であることが分かった。発表では酸素雰囲気中加熱の影響や、大気曝露の影響についても報告する。
鈴木 誠也; 寺澤 知潮; 勝部 大樹*; 矢野 雅大; 津田 泰孝; 柚原 淳司*; 吉越 章隆; 朝岡 秀人
no journal, ,
Ag薄膜からのゲルマネン析出は加熱時間を長くしてもGe析出量が変化しないことが分かっている。これは、析出したGeが一旦Ag表面を埋め尽くすと、さらなるGe析出が阻害されることを示唆している。ゲルマネンの層数で自己組織的に安定することはメリットである一方、多層化が難しいことは制御性の課題と言える。そこで本研究では偏析ゲルマネン上へのGe薄膜を追加蒸着とアニールを行うことで多層化について検討した。
寺澤 知潮; 鈴木 誠也; 勝部 大樹*; 矢野 雅大; 津田 泰孝; 吉越 章隆; 朝岡 秀人
no journal, ,
Ge原子の単層ハニカム格子であるゲルマネンは直線的なバンド分散と23.9meVのバンドギャップの両立が理論的に予測されており、次世代半導体材料として期待される。Ge(111)基板にAgを蒸着し超高真空下で加熱する手法で高品質ゲルマネンを作製するプロセスにおいて、真空槽内でのその場Raman散乱分光によるGe原子の挙動の観察によるゲルマネン成長機構の解明を目的とした。その結果、300C付近でGe原子がsp3Geとして結晶化するが、500C付近ではまた結晶構造を失い、急冷時にゲルマネンとしてハニカム格子を組む成長機構が示唆された。
鈴木 誠也; 勝部 大樹*; 矢野 雅大; 津田 泰孝; 寺澤 知潮; 朝岡 秀人; 柚原 淳司*; 吉越 章隆
no journal, ,
ゲルマネンは、ハニカム格子を持つゲルマニウム(Ge)の2次元シートである。最近の理論的研究から、ゲルマネンは2次元トポロジカル絶縁体物性をもつなど、興味深い電子物性が予測されている。しかし、グラフェンとは異なり、ゲルマネンは空気中で容易に酸化されるため、ゲルマネンを用いた電気デバイスの実現は困難である。ゲルマネンの化学的安定性という欠点を克服するためには、ゲルマネンがどのように酸化されるかを理解する必要がある。我々の研究チームは、ゲルマネンの酸化に関する研究の中で、酸化したゲルマネンを超高真空(UHV)で加熱するだけで良質のゲルマネンに復元できるという現象を発見した。X線光電子分光スペクトルと低エネルギー電子回折パターンから、酸化したゲルマネンは500Cの加熱で完全に回復することがわかった。発表では、酸化したゲルマネンが復元する詳細なメカニズムについて議論する。
