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Hydrogen vibration excitations of ZrH$$_{1.8}$$ and TiH$$_{1.84}$$ up to 21 GPa by incoherent inelastic neutron scattering

服部 高典; 中村 充孝; 飯田 一樹*; 町田 晃彦*; 佐野 亜沙美; 町田 真一*; 有馬 寛*; 大下 英敏*; 本田 孝志*; 池田 一貴*; et al.

Physical Review B, 106(13), p.134309_1 - 134309_9, 2022/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

量子調和振動子(QHO)で近似できる蛍石型のZrH$$_{1.8}$$とTiH$$_{1.84}$$の水素の振動励起を非弾性非干渉性中性子散乱によって21GPaおよび4GPaまで調べた。第一励起の振動エネルギー$$E_1$$はそれぞれ$$E_1$$(meV) = 141.4(2) + 1.02(2)$$P$$(GPa)および$$E_1$$(meV) = 149.4(1) + 1.21(8)$$P$$(GPa)で表され、圧力とともに上昇した。格子定数の圧力変化と組み合わせて得られた金属水素原子間距離($$d_{M-H}$$)と$$E_1$$の関係は、$$E_1$$(meV) = 1.62(9)$$times$$ 10$$^3$$ $$d_{M-H}^{-3.31(8)}$$($AA)$および$$E_1$$(meV) = 1.47(21)$$times$$ 10$$^3$$ $$d_{M-H}^{-3.5(2)}$$($AA)$であった。これらのカーブの傾きは、様々な蛍石型の金属水素化物の常圧下のトレンドに比べ、急峻であった。$$E_1$$から得られた水素波動関数の広がりは、格子間サイトよりも縮み易いことが分かった。高圧下における水素の波動関数の優先的な収縮や小さな$$d_{M-H}$$における$$E_1$$の急峻な立ち上がりは金属原子のイオンコアが水素原子よりも堅いために水素原子が高圧下でより狭い領域に閉じ込められるために起こると考えられる。


Layered structure in the crystalline adsorption layer and the leaching process of poly(vinyl alcohol) revealed by neutron reflectivity

宮崎 司*; 宮田 登*; 有馬 寛*; 吉良 弘*; 大内 啓一*; 笠井 聡*; 津村 佳弘*; 青木 裕之

Langmuir, 37(32), p.9873 - 9882, 2021/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:53.65(Chemistry, Multidisciplinary)

We investigated the structure of the crystalline adsorption layer of poly(vinyl alcohol) (PVA) in hot water by neutron reflectivity in two cases: when the adsorption layer is exposed on the substrate by leaching the upper bulk layer and when it is deeply embedded between a relatively thick PVA film and substrate. In both cases, the PVA adsorption layer consists of three layers on the Si substrate. The bottom layer, consisting of amorphous chains that are strongly constrained on the substrate, is not swollen even in hot water at 90$$^{circ}$$C. The middle layer, consisting of amorphous chains that are much more mobile compared with those in the bottom layer, has no freedom to assume a crystalline form. Only the molecular chains in the top layer are crystallizable in the adsorption layer, leading to a heterogeneous layered structure in the film thickness direction. This layered structure is attributed to the crystallizable chains of PVA during the formation of the adsorption layer driven by hydrogen bonding. However, the structure and dynamics in the adsorption layer may differ in both cases because the molecular chains in the vicinity of the surface seem to be affected by surface effects even in the adsorption layer.


Detailed structural study on the poly(vinyl alcohol) adsorption layers on a Si substrate with solvent vapor-induced swelling

宮崎 司*; 宮田 登*; 吉田 鉄生*; 有馬 寛*; 津村 佳弘*; 鳥飼 直也*; 青木 裕之; 山本 勝宏*; 金谷 利治*; 川口 大輔*; et al.

Langmuir, 36(13), p.3415 - 3424, 2020/04

 被引用回数:11 パーセンタイル:66.04(Chemistry, Multidisciplinary)

We investigated in detail the structures in the poly(vinyl alcohol) (PVA) adsorption layers on a Si substrate, which remained on the substrate after immersing the relatively thick 30 - 50 nm films in hot water, by neutron reflectometry under humid conditions. For the PVA with a degree of saponification exceeding 98 mol %, the adsorption layer exhibits a three-layered structure in the thickness direction. The bottom layer is considered to be the so-called inner adsorption layer that is not fully swollen with water vapor. This may be because the polymer chains in the inner adsorption layer are strongly constrained onto the substrate, which inhibits water vapor penetration. The polymer chains in this layer have many contact points to the substrate via the hydrogen bonding between the hydroxyl groups in the polymer chain and the silanol groups on the surface of the Si substrate and consequently exhibit extremely slow dynamics. Therefore, it is inferred that the bottom layer is fully amorphous. Furthermore, we consider the middle layer to be somewhat amorphous because parts of the molecular chains are pinned below the interface between the middle and bottom layers. The molecular chains in the top layer become more mobile and ordered, owing to the large distance from the strongly constrained bottom layer; therefore, they exhibit a much lower degree of swelling compared to the middle amorphous layer. Meanwhile, for the PVA with a much lower degree of saponification, the adsorption layer structure consists of the two-layers. The bottom layer forms the inner adsorption layer that moderately swells with water vapor because the polymer chains have few contact points to the substrate. The molecular chains in the middle layer, therefore, are somewhat crystallizable because of this weak constraint.


Development of a technique for high pressure neutron diffraction at 40 GPa with a Paris-Edinburgh press

服部 高典; 佐野 亜沙美; 町田 真一*; 阿部 淳*; 舟越 賢一*; 有馬 寛*; 岡崎 伸生*

High Pressure Research, 39(3), p.417 - 425, 2019/06


 被引用回数:21 パーセンタイル:85.14(Physics, Multidisciplinary)



分子動力学法によるモンモリロナイト層間中の水とイオンの物性評価; 拡散モデルへの反映

四辻 健治*; 舘 幸男; 河村 雄行*; 有馬 立身*; 佐久間 博*

粘土科学, 58(1), p.8 - 25, 2019/00



Phase-transition kinetics of magnetic skyrmions investigated by stroboscopic small-angle neutron scattering

中島 多朗*; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳*; 大石 一城*; 大池 広志*; 賀川 史敬*; 吉川 明子*; 田口 康二郎*; 加倉井 和久*; 十倉 好紀*; et al.

Physical Review B, 98(1), p.014424_1 - 014424_5, 2018/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:29.93(Materials Science, Multidisciplinary)



Stability of montmorillonite edge faces studied using first-principles calculations

佐久間 博*; 舘 幸男; 四辻 健治; 末原 茂*; 有馬 立身*; 藤井 直樹*; 河村 雄行*; 本田 明

Clays and Clay Minerals, 65(4), p.252 - 272, 2017/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:13.13(Chemistry, Physical)

層電荷0.33及び0.5を有する4種類のモンモリロナイト・エッジ表面(110), (010), (100)及び(130)の構造と安定性を評価するため、密度汎関数理論に基づく第一原理計算手法を用いて調べた。特にモンモリロナイト層状体が積層した場合の影響を調べるため、単層モデルと積層モデルを設定して、エッジ表面の安定性を比較した。ほとんどのケースで、層状体間の水素結合により、表面エネルギーは単層モデルよりも積層モデルの方が低くなり安定化する。このことは、エッジ面の表面エネルギーは膨潤状態に依存することを示唆している。エッジ面(010)及び(130)の最も低い表面エネルギーは、エッジ面近傍にMgイオンが露出することにより実現される。これらのエッジ面は、エッジにおける局所的な負電荷によって、カチオンに対する強い吸着サイトを有する。



服部 高典; 佐野 亜沙美; 有馬 寛*; 舟越 賢一*; 阿部 淳*; 町田 真一*; 岡崎 伸生*; 大内 啓一*; 稲村 泰弘

高圧力の科学と技術, 26(2), p.89 - 98, 2016/06

PLANETはJ-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)のパルス中性子源に建設された高圧ビームラインである。飛行時間型(TOF)中性子回折実験のために設計された6軸型マルチアンビルプレスを用いて、定常的には、約10GPa, 2000Kまでの高温高圧下でのデータ測定が可能である。ビームラインには、高圧セル等からの寄生散乱が混入しないように、シャープな入射スリットとラジアルコリメータが装備されており、きれいな回折パターンが取得できるようになっている。この特徴に加え、高い分解能($$Delta d/d$$$$sim$$0.6%)で広いd範囲(0.2-8.4${AA}$)のデータを取得できるため、高温高圧下における結晶及び液体の構造を高い精度で決定することが可能となっている。



服部 高典; 佐野 亜沙美; 有馬 寛*

波紋, 26(2), p.85 - 90, 2016/05

PLANETは世界初の高温高圧実験を主眼においた中性子粉末回折ビームラインである。このビームライン専用にデザインされた6軸プレスを用いることで、10GPa, 2000Kでのデータ測定が定常的にできるようになっている。本稿では、PLANETがどのようにしてつくられたのか紹介する。


Design and performance of high-pressure PLANET beamline at pulsed neutron source at J-PARC

服部 高典; 佐野 亜沙美; 有馬 寛*; 小松 一生*; 山田 明寛*; 稲村 泰弘; 中谷 健; 瀬戸 雄介*; 永井 隆哉*; 内海 渉; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 780, p.55 - 67, 2015/04

 被引用回数:68 パーセンタイル:99.15(Instruments & Instrumentation)



Six-axis multi-anvil press for high-pressure, high-temperature neutron diffraction experiments

佐野 亜沙美; 服部 高典; 有馬 寛*; 山田 明寛*; 田幡 諭史*; 近藤 真弘*; 中村 昭浩*; 鍵 裕之*; 八木 健彦*

Review of Scientific Instruments, 85(11), p.113905_1 - 113905_8, 2014/11

 被引用回数:38 パーセンタイル:84(Instruments & Instrumentation)

飛行時間法による中性子高温高圧実験のための6軸型マルチアンビルプレス"圧姫"を開発した。プレスは6つの独立した油圧ラムにより中心の立方体空間に荷重をかける。MA6-6セルを用いた試験では9.3GPa, 2000Kまでの温度圧力発生を確認し、MA6-8を用いた試験では16GPa, 1273Kの温度圧力発生を確認した。6軸プレスはガイドブロックをもたないため、試料まわりに空間が確保できることが特徴である。このため入射スリットやラジアルコリメーター、中性子カメラといった周辺機器を試料の近くに置くことが可能となった。6軸プレスとコリメーター機器の組み合わせにより、ヒーターや圧力媒体からの寄生散乱を取り除くことができる。試料からの回折パターンのみを取得することができ、高温高圧下における結晶や液体の構造解析に有効である。


High-quality single crystal growth and unique electronic states under magnetic field and pressure in rare earth and actinide compounds

大貫 惇睦; 摂待 力生*; 竹内 徹也*; 杉山 清寛*; 本多 史憲*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 松田 達磨; 立岩 尚之; 青木 大*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(Suppl.B), p.SB001_1 - SB001_18, 2012/12

Fermi surface properties in rare earth and actinide compounds such as CeSn$$_3$$, USi$$_3$$, NpGe$$_3$$ and PuIn$$_3$$ are clarified by the de Haas-van Alphen experiments on the bases of the energy band calculations. The pressure-induced electronic instability including unconventional superconductivity observed in CeRhIn$$_5$$ is also discussed.


Formation of NaCl-type monodeuteride LaD by the disproportionation reaction of LaD$$_{2}$$

町田 晃彦; 本田 充紀*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 有馬 寛*; 大下 英敏*; et al.

Physical Review Letters, 108(20), p.205501_1 - 205501_5, 2012/05

 被引用回数:15 パーセンタイル:62.73(Physics, Multidisciplinary)



Precise structural analyses of advanced materials under high-pressure and high-temperature

吉朝 朗*; 村井 敬一郎*; 有馬 寛*; 片山 芳則

International Journal of Modern Physics B, 25(31), p.4159 - 4162, 2011/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Physics, Applied)



「J-PARC/MLF JAEAプロジェクト研究に関する研究会」講演資料集; 2010年9月29日,10月28日,10月29日,いばらき量子ビーム研究センター,東海村

梶本 亮一; 前川 藤夫; 有馬 寛; 吉成 静香*; 新井 正敏

JAEA-Review 2011-014, 213 Pages, 2011/06


J-PARC・MLFでは、2008年末より供用を開始し、2010年はおおむね120kWでの安定したビーム供給が続き、実験研究もかなり進んできた。また、2010年12月からはいよいよ英国ISIS施設を超える200kWでの運転が開始された。このような時期を迎え、これまでJAEAのプロジェクト研究を実施した5台の中性子実験装置を対象として、9月29日に「J-PARC/MLF BL19研究会」、10月28日に「J-PARC/MLF BL04+BL10研究会」、そして10月29日に「J-PARC/MLF BL01+BL14研究会」を開催した。研究会では、これらの装置で行われたJAEAプロジェクト研究課題及び一部の一般研究課題の進捗状況の報告とともに、今後の方向性と解決すべき課題について議論が行われた。本報告書は、これら3研究会の講演要旨、及び、講演で使用された発表資料、及び議論の概要を収録したものである。


Stress/strain effects on industrial superconducting composites

伊藤 崇芳; Harjo, S.; 長村 光造*; 辺見 努; 淡路 智*; 町屋 修太郎*; 小黒 英俊*; 西島 元*; 高橋 弘紀*; 松井 邦浩; et al.

Materials Science Forum, 681, p.209 - 214, 2011/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:54.93

The construction of the engineering materials diffractometer TAKUMI at J-PARC has been finished at the end of March 2009, and user programs have been started since January 2009. We proposed a project research with the title of "Stress/strain effects on industrial superconducting composites", and have carried out several preliminary experiments at TAKUMI. This project research aims to clarify internal strains behaviors in industrial superconducting materials generated due to their processes and/or during uses, and to understand the relation between the internal strains and their superconducting properties. Our interests are in developments of superconducting (Nb$$_3$$Sn, Nb$$_3$$Al, etc.) strands and HTC tapes, and in developments of superconducting (ITER and LHC) cables (composing many superconducting strands or tapes and other stabilizing and/or strengthening materials). In this opportunity, we will report our project research status more details.


Aspire to become TAKUMI; TAKUMI present status and research topics

Harjo, S.; 相澤 一也; 伊藤 崇芳; 有馬 寛; 阿部 淳; 盛合 敦; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 中谷 健; 岩橋 孝明; et al.

Materials Science Forum, 652, p.99 - 104, 2010/09

 被引用回数:21 パーセンタイル:99.43



Heavy fermion state and quantum criticality

大貫 惇睦; 摂待 力生*; 本多 史憲*; Dung, N. D.*; 石倉 達朗*; 竹内 徹也*; 松田 達磨; 立岩 尚之; 中村 彰夫; 山本 悦嗣; et al.

Physica B; Condensed Matter, 405(9), p.2194 - 2199, 2010/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:6.76(Physics, Condensed Matter)

The heavy fermion state in the f-electron systems is due to competition between the RKKY interaction and the Kondo effect. To understand the electronic state, we studied the Fermi surface properties via the de Haas-van Alphen (dHvA) experiments and energy band calculations for CeSn$$_{3}$$, CeRu$$_{2}$$Si$$_{2}$$, UPt$$_{3}$$, and nowadays, transuranium compounds of NpGe$$_{3}$$ and PuIn$$_{3}$$, together with YbCu$$_{2}$$Si$$_{2}$$.


A Cubic-anvil high-pressure device for pulsed neutron powder diffraction

阿部 淳; 荒川 雅*; 服部 高典; 有馬 寛; 鍵 裕之; 小松 一生*; 佐野 亜沙美; 上床 美也*; 松林 和幸*; Harjo, S.; et al.

Review of Scientific Instruments, 81(4), p.043910_1 - 043910_5, 2010/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:31.93(Instruments & Instrumentation)



High pressure experiments with the engineering materials diffractometer (BL-19) at J-PARC

阿部 淳; 服部 高典; 小松 一生*; 有馬 寛; 荒川 雅*; 佐野 亜沙美; 鍵 裕之; Harjo, S.; 伊藤 崇芳; 盛合 敦; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 215, p.012023_1 - 012023_6, 2010/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:82.29


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