First-principles simulation of an ejected electron produced by monochromatic deposition energy to water at the femtosecond order

甲斐 健師; 樋川 智洋; 松谷 悠佑; 平田 悠歩; 手塚 智哉*; 土田 秀次*; 横谷 明徳*

RSC Advances (Internet), 13(46), p.32371 - 32380, 2023/11

https://doi.org/10.1039/D3RA05075K

水の光分解・放射線分解の科学的知見は、生命科学などに幅広く利用されるが、水へのエネルギー付与の結果生じる水和電子の空間分布(スパー)の形成メカニズムは未だ良く分かっていない。スパー内に生じる水和電子、OHラジカル及びHOの化学反応時間は、このスパー半径に強く依存する。我々は先行研究において、特定の付与エネルギー(12.4eV)におけるスパー形成メカニズムを第一原理計算により解明した。本研究では付与エネルギーが11-19eVにおけるスパー半径を第一原理計算した。本計算のスパー半径は3-10nmであり、付与エネルギーが8-12.4eVにおける実験予測値(~4nm)と一致し、付与エネルギーの増加に伴いその半径は徐々に拡大することがわかった。本研究で得られたスパー半径は新たな科学的知見であり、放射線DNA損傷の推定などに幅広く活用されることが期待できる。

Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.

Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03

https://doi.org/10.1038/s41550-020-01271-2

2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。

第27回ふげん廃止措置技術専門委員会資料集

忽那 秀樹; 門脇 春彦; 榊原 安英; 平田 智宏

JAEA-Review 2013-027, 40 Pages, 2013/09

JAEA-Review-2013-027.pdf:7.42MB

原子炉廃止措置研究開発センター(以下「ふげん」という。)は、廃止措置技術開発を計画・実施するにあたり、「ふげん」を国内外に開かれた技術開発の場及び福井県が目指すエネルギー研究開発拠点化計画における研究開発拠点として十分に活用するとともに、当該技術開発で得られる成果を有効に活用することを目的として、原子力機構内外の有識者で構成される「ふげん廃止措置技術専門委員会」を設置している。本稿は、平成25年3月14日に開催した第27回ふげん廃止措置技術専門委員会において報告した"廃止措置の状況"、"重水回収・トリチウム除去における除去技術の高度化"及び、福井県エネルギー研究開発拠点化計画へのふげんの取組み状況として報告した"福井県における高経年化調査研究"、"技術課題解決促進事業(公募型)"について、資料集としてまとめたものである。

RBSによる-FeSiのCu拡散挙動の検討

野口 雄也*; 水城 達也*; 川久保 雄基*; 平田 智昭*; 香川 成矢*; 永露 友宏*; 岩本 遼太郎*; 柴原 幸平*; 鳴海 一雅; 前田 佳均

no journal, , 

半導体-FeSiは、石英系光ファイバの伝搬損失が最小となる波長1.55mで固有発光が観測されているため、光通信の光源に用いられている分布帰還レーザの活性層の材料として注目されている。しかし、実用化には発光強度が不十分である。我々はこれまでに-FeSi多結晶薄膜及びナノ結晶にCuを蒸着後、熱処理することで発光増強することを確認している。本研究では、ラザフォード後方散乱(RBS)法を用いて-FeSi多結晶薄膜及びナノ結晶へのCu原子の拡散挙動を拡散距離と拡散係数から検討した。-FeSi多結晶薄膜及びナノ結晶試料は、イオンビーム合成法を用いてCZ-Si(100)基板中に-FeSiを析出させて作製した。その後、試料表面にCu薄膜を蒸着して800Cで2-10時間熱処理した。熱処理前後のRBSスペクトルの変化から、Cu原子がSi基板側へ、-FeSiの膜厚55.3nmよりも深くまで拡散していることを見出した。-FeSi/Cu/Siを熱処理すると、Cu原子は-FeSi同士の結晶粒界やSi基板との界面に偏析し、-FeSi粒内にも微量に存在することが報告されていることから、-FeSi粒内にCu原子がドープされていることがわかった。さらに、RBSスペクトルの解析から得られた多結晶薄膜試料及びナノ結晶試料中のCuの拡散係数は、Si中のCuの拡散係数よりも9桁程度小さくなった。これは、-FeSi中のCuの拡散係数が非常に小さいためであると考えられる。

放射線生物影響の最初期過程に関する計算機シミュレーション; DNA損傷の直接効果と間接効果

甲斐 健師; 樋川 智洋; 松谷 悠佑; 平田 悠歩; 手塚 智哉*; 土田 秀次*; 伊東 祐真*; 横谷 明徳*

no journal, , 

生体への放射線照射は極まれに生物影響を誘発する複雑なDNA損傷を形成する。この複雑なDNA損傷はクラスター損傷と呼ばれ、実験により検出することは非常に困難である。そこで本研究では、DNA損傷を解析するための物理コードと化学コードを開発し、クラスター損傷の形成メカニズム解明に取り組んでいる。今回、DNAにエネルギーが付与され、二次電子が放出されるシンプルな体系における計算結果を解析した結果、クラスター損傷の形成メカニズムはDNAに付与されるエネルギーに強く依存することが示された。この科学的知見はDNA損傷の修復機構の解明に貢献し、放射線生物影響の解明に繋がることが期待される。