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論文

$$^{149}$$Sm synchrotron-radiation-based M$"{o}$ssbauer spectroscopy of Sm-based heavy fermion compounds

筒井 智嗣; 東中 隆二*; 水牧 仁一朗*; 小林 義男*; 中村 仁*; 伊藤 孝; 依田 芳卓*; 松田 達磨*; 青木 勇二*; 佐藤 英行*

Interactions (Internet), 245(1), p.9_1 - 9_10, 2024/12

https://doi.org/10.1007/s10751-024-01851-y

$$^{149}$$Sm synchrotron-radiation-based M$"{o}$ssbauer spectroscopy has been applied to Sm-based heavy fermion intermetallics, Sm$$Tr_2$$Al$$_{20}$$ ($$Tr$$ = Ti, V and Cr) and SmOs$$_{4}$$Sb$$_{12}$$. The isomer shifts obtained demonstrate that the Sm valence states in these compounds are intermediate. Since the difference of the isomer shifts in 22.502 keV $$^{149}$$Sm M$"{o}$ssbauer effect between Sm$$^{2+}$$ and Sm$$^{3+}$$ state is comparable to the 2nd order Doppler shift, consideration of the 2nd order Doppler shift is required to precisely discuss Sm valence state through the shifts of the M$"{o}$ssbauer spectra. In addition, the plots of the isomer shifts obtained by the M$"{o}$ssbauer spectroscopy against the Sm valence states estimated from Sm L-edge X-ray absorption spectroscopy exhibit a linear correlation except for that in SmOs$$_4$$Sb$$_{12}$$. This implies that the origin of the intermediate valence state in SmOs$$_4$$Sb$$_{12}$$ differs from that in Sm$$Tr_2$$Al$$_{20}$$ ($$Tr$$ = Ti, V and Cr).

論文

$$^{149}$$Sm synchrotron-radiation-based M$"{o}$ssbauer and $$mu^+$$SR studies of Sm$$_3$$Ru$$_4$$Ge$$_{13}$$

筒井 智嗣; 伊藤 孝; 中村 仁*; 吉田 実生*; 小林 義男*; 依田 芳卓*; 中村 惇平*; 幸田 章宏*; 東中 隆二*; 青木 大*; et al.

Interactions (Internet), 245(1), p.55_1 - 55_9, 2024/12

https://doi.org/10.1007/s10751-024-01900-6

$$^{149}$$Sm SR-based M$"{o}$ssbauer and muon spin relaxation ($$mu^+$$SR) spectroscopies have been applied to Sm$$_3$$Ru$$_4$$Ge$$_{13}$$. The temperature dependence of the $$^{149}$$Sm SR-based M$"{o}$ssbauer spectra in the paramagnetic state implies the presence of dynamical nuclear Zeeman and/or quadrupole interactions. The time differential $$mu^+$$SR spectra also exhibit a marked temperature dependence in the paramagnetic state, indicating the presence of magnetic fluctuation in Sm$$_3$$Ru$$_4$$Ge$$_{13}$$ at least. These results in the present work infer that the dynamical hyperfine interactions observed using the mutually complementary spectroscopic methods are connected with the mechanism of the heavy fermion behavior in Sm$$_3$$Ru$$_4$$Ge$$_{13}$$.

論文

Quantitative evaluation of irradiated ductility degradation using the indentation technique combined with numerical experiments

涌井 隆; 斎藤 滋; 二川 正敏

Materials, 17(23), p.5925_1 - 5925_14, 2024/12

https://doi.org/10.3390/ma17235925

照射された材料の延性特性は、その構造的完全性に関連する重要な指標の1つである。これらの特性は、通常、照射環境下で照射された材料に引張試験を実施することによって決定される。押込み試験は、延性特性を簡単かつ迅速に評価するために使用され、Swift型の材料構成方程式の定数は、カルマンフィルターを使用した逆解析によって同定された。胴体された定数を用いて数値引張実験を実施し、公称応力およびひずみ曲線を取得した。さらに、全伸びを評価するための2つの方法を提案した。2つの方法で評価された最小全伸びはともに10%となった。イオン照射された材料の評価結果は、照射された材料の引張試験結果と同様の結果が得られた。

論文

レーザー駆動中性子源を用いた非破壊分析技術の開発

小泉 光生; 伊藤 史哲*; Lee, J.; 弘中 浩太; 高橋 時音; 鈴木 敏*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; Wei, T.*; 余語 覚文*; et al.

第45回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 4 Pages, 2024/11

Neutron resonance transmission analysis (NRTA) is a non-destructive method applicable for measuring nuclear material using a time-of-flight (TOF) technique with a pulsed neutron source. To realize a high resolution compact NRTA system, use of a short-pulsed neutron source is essential. Laser-driven neutron sources (LDNSs) are well-suit for generating such neutron beams due to their short pulse width. The advances in laser technology will further reduce the system's size and improve practicality. In this study, we demonstrate the measurement of a neutron transmission TOF spectrum of a sample containing indium and silver using the LDNS of the Osaka University. The obtained spectrum was analyzed using the least-square nuclear-resonance fitting program, REFIT, showcasing for the first time the potential of an LDNS for nondestructive areal-density material characterization.

報告書

高速炉燃料用SUS316相当鋼の高温強度及び照射特性評価

宮澤 健; 上羽 智之; 矢野 康英; 丹野 敬嗣; 大塚 智史; 鬼澤 高志; 安藤 勝訓; 皆藤 威二

JAEA-Technology 2024-009, 140 Pages, 2024/10

JAEA-Technology-2024-009.pdf:8.03MB

SUS316相当鋼を用いた高速炉燃料設計の高信頼性化に向けて、SUS316相当鋼被覆管及びラッパ管の高温強度及び照射データを材料学的及び統計学的な観点で評価・解析することで、高温強度及び高照射量までの照射特性に係る設計用強度式を導出した。異常な過渡変化の上限温度を超える900$$^{circ}$$CまでのSUS316相当鋼被覆管及びラッパ管(非照射材)の高温引張試験データ及び高温クリープ試験データを拡充し、0.2%耐力、引張強さ、クリープ破断強度の最適近似式と下限式並びに熱クリープひずみの最適近似式と上下限式を導出した。また、高速実験炉「常陽」、仏国・高速原型炉Phenix及び米国・FFTFで高照射量まで中性子照射したSUS316相当鋼被覆管及びラッパ管の照射後引張試験データ及びSUS316相当鋼被覆管の炉内クリープ破断試験データを解析することで、炉内Na中照射による引張強度及びクリープ強度の低下を表す強度補正係数を導出した。導出した式を実測値と比較することで、その妥当性を確認した。

論文

Oxide particles in oxide dispersion strengthened steel neutron-irradiated up to 158 dpa at Joyo

外山 健*; 丹野 敬嗣; 矢野 康英; 井上 耕治*; 永井 康介*; 大塚 智史; 宮澤 健; 光原 昌寿*; 中島 英治*; 大沼 正人*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 599, p.155252_1 - 155252_14, 2024/10

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2024.155252
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

高速実験炉「常陽」で中性子照射した14Cr-ODS鋼(MA957)中の酸化物の安定性について3D-APとTEMを用いて評価を行った。中性子照射は、(502$$^{circ}$$C, 130dpa)、(589$$^{circ}$$C, 154dpa)及び(709$$^{circ}$$C, 158dpa)の3条件で実施した。709$$^{circ}$$C照射では僅かな数密度の減少が認められたが、酸化物は高い数密度を有しており、相対的に照射前後で顕著な変化は確認されず安定に存在していた。これらのことから、ODS鋼は、700$$^{circ}$$C照射で約160dpaまで照射されたとしても強度は維持されることが示唆された。本研究成果の一部は、文部科学省の原子力システム研究開発事業による委託業務(JPMXD0219214482)として実施した。

論文

Solvent extraction of selenium in nitric acid; Evaluation of multiple extractants and proposal of a novel separation process

伊藤 健吾*; 川上 貴大*; 加藤 千図*; 福谷 哲*; 松村 達郎; 藤井 俊行*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 333(10), p.5183 - 5189, 2024/10

https://doi.org/10.1007/s10967-024-09681-6
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Analytical)

高レベル廃液からのウラン、プルトニウム、マイナーアクチノイド及び希土類元素の分離プロセスで使用される複数の抽出剤を用いて、硝酸溶液からのSe(VI)の溶媒抽出挙動を調べた。すべての抽出剤が分配比$$<$$1であったことから、プロセス中においてSeは残留水溶液中に残存することが明らかとなった。一方、希硝酸($$<$$ 2M HNO$$_{3}$$)、有機相としてオクタノール、濃硝酸(8M HNO$$_{3}$$)中において、抽出剤o-フェニレンジアミンではSeの分配比は1以上であった。濃硝酸(8M HNO$$_{3}$$)で逆抽出したところ、Seの新しい単一分離プロセスと回収の可能性が示唆された。

論文

Demonstration of shape analysis of neutron resonance transmission spectrum measured with a laser-driven neutron source

小泉 光生; 伊藤 史哲*; Lee, J.; 弘中 浩太; 高橋 時音; 鈴木 敏*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; Lan, Z.*; Wei, T.*; et al.

Scientific Reports (Internet), 14, p.21916_1 - 21916_9, 2024/09

https://doi.org/10.1038/s41598-024-72836-8
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)

Laser-driven neutron sources (LDNSs) can generate strong short-pulse neutron beams, which are valuable for scientific studies and engineering applications. Neutron resonance transmission analysis (NRTA) is a nondestructive technique used for determining the areal density of each nuclide in a material sample using pulsed thermal and epithermal neutrons. Herein, we report the first successful NRTA performed using an LDNS driven by the Laser for Fast Ignition Experiment at the Institute of Laser Engineering, Osaka University. The key challenge was achieving a well-resolved resonance transmission spectrum for material analysis using an LDNS with a limited number of laser shots in the presence of strong background noise. We addressed this by employing a time-gated $$^{6}$$Li-glass scintillation neutron detector to measure the transmission spectra, reducing the impact of electromagnetic noise and neutron and gamma-ray flashes. Output waveforms were recorded for each laser shot and analyzed offline using a counting method. This approach yielded a spectrum with distinct resonances, which were attributed to $$^{115}$$In and $$^{109}$$Ag, as confirmed through neutron transmission simulation. The spectrum was analyzed using the least-square nuclear-resonance fitting program, REFIT, demonstrating the possibility of using an LDNS for nondestructive areal-density material characterization.

論文

Measurement of the response of a $$^6$$Li-glass detector to gamma rays by a coincidence method

伊藤 史哲*; Lee, J.; 弘中 浩太; 高橋 時音; 鈴木 敏*; 持丸 貴則*; 堀 順一*; 寺田 和司*; 小泉 光生

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1064, p.169465_1 - 169465_9, 2024/07

https://doi.org/10.1016/j.nima.2024.169465
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)

The response of a gamma-ray spectrometer is generally determined by analyzing full-energy peaks. However, full-energy peaks cannot be measured easily in the case of scintillation detectors that consist of light elements, such as glass scintillators. Only a strong Compton plateau appears in the spectrum of such detectors. Therefore, Compton edgers were used to evaluate the response of these detectors. The response of a low-resolution $$^6$$Li-glass detector to gamma rays was measured for the first time by a coincidence method with a high-resolution LaBr$$_3$$:Ce detector using cascade gamma rays (2.75 and 1.37 MeV) from a $$^{24}$$Na source. Coincidence gates were applied at the peaks of the spectrum of the LaBr$$_3$$:Ce detector at the 0.51 MeV annihilation peak, and the sum peaks of a gamma ray and a backscattered gamma ray. By analyzing the gated spectra of the $$^6$$Li-glass detector, the energy-dependent detector response (i.e., the output strength and its dispersion) was determined.

論文

Lattice dynamics of CH(NH$$_{2}$$)$$_{2}$$PbI$$_{3}$$ and CH(NH$$_{2}$$)$$_{2}$$SnI$$_{3}$$ investigated by inelastic X-ray scattering and comparison of their elastic properties

玉造 博夢; 村上 洋一*; 齋藤 紀子*; 大橋 直樹*; 筒井 智嗣*

Physical Review B, 110(2), p.024301_1 - 024301_8, 2024/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.110.024301
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

Using the inelastic X-ray scattering (IXS) technique, we investigate the lattice dynamics of inorganic-organic hybrid iodide perovskites FAPbI$$_{3}$$ and FASnI$$_{3}$$ (FA $$equiv$$ CH(NH$$_{2}$$)$$_{2}$$, formamidinium) in their cubic $$alpha$$ phase and tetragonal $$beta$$ phase. We find that the IXS spectra of FASnI$$_{3}$$ are highly broad at all momentum points, as has been widely observed in the Pb-based halide perovskites. The speeds of sound (phonon group velocities) and absolute values of elastic constants of FASnI$$_{3}$$ are smaller than those of FAPbI$$_{3}$$ in both phases. In addition, no significant difference in the phonon lifetimes of FAPbI$$_{3}$$ and FASnI$$_{3}$$ is observed. These results correlate better with the reported tendency that the lattice thermal conductivity of ASnX$$_{3}$$ is lower than that of APbX$$_{3}$$. We discuss that our results also favor the up-conversion mechanism by acoustic phonons in the phonon bottleneck effect for the long lifetime of hot carriers.

論文

Creep deformation and rupture behavior of 9Cr-ODS steel cladding tube at high temperatures from 700$$^{circ}$$C to 1000$$^{circ}$$C

今川 裕也; 橋立 竜太; 宮澤 健; 鬼澤 高志; 大塚 智史; 矢野 康英; 丹野 敬嗣; 皆藤 威二; 大沼 正人*; 光原 昌寿*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 61(6), p.762 - 777, 2024/06

https://doi.org/10.1080/00223131.2023.2269178
 被引用回数：2 パーセンタイル：59.55(Nuclear Science & Technology)

日本原子力研究開発機構は、ナトリウム冷却高速炉(SFR)の燃料被覆管材料として9Cr-ODS鋼の開発を進めている。これまでの研究で、650$$^{circ}$$Cから850$$^{circ}$$Cを対象にクリープ破断式が策定されている。本研究では、700$$^{circ}$$Cから1000$$^{circ}$$Cでのクリープ強度評価を目的とし、クリープ試験を実施した。クリープ試験には内圧クリープ試験法と開発中のリングクリープ試験法の2種類の試験方法を使用し、リングクリープ試験方法の妥当性の検証も合わせて実施した。その結果、9Cr-ODS鋼は母相の相変態による強度変化がほとんど起こらず、700$$^{circ}$$Cから1000$$^{circ}$$Cまでを対象に一つの式でクリープ破断傾向を表せることが明らかとなった。リングクリープ試験方法の妥当性検証では、解析により試験片への応力集中の影響を明らかにした。初期応力が高いと塑性変形が起こり、早期破断に至る可能性がある。これらの検討の結果は、今後、中性子照射した9Cr-ODS鋼のクリープ試験の実施と評価をする際に不可欠である。

論文

"Invisible" radioactive cesium atoms revealed; Pollucite inclusion in cesium-rich microparticles (CsMPs) from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

宮崎 加奈子*; 武原 政人*; 蓑毛 健太*; 堀江 憲路*; 竹原 真美*; 山崎 信哉*; 斉藤 拓巳*; 大貫 敏彦*; 高野 公秀; 塩津 弘之; et al.

Journal of Hazardous Materials, 470(15), p.134104_1 - 134104_11, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.134104
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Engineering, Environmental)

Radioactive Cs contamination has been one of the central issues in Fukushima and other legacy sites; however, atomic-scale characterization of radioactive Cs has never been successful. Here we report, for the first time, the direct imaging of radioactive Cs atoms using high-resolution high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy. As inclusions in Cs-rich microparticles, 27-36 wt.% of Cs (as Cs$$_{2}$$O) occurs in a type of zeolite called pollucite. The normalized formula for pollucite are expressed as (Cs,K,Ba)$$_{2.2}$$(Fe$$_{0.84}$$,Zn$$_{0.84}$$,X$$_{0.5}$$)$$_{2.2}$$Si$$_{4.1}$$O$$_{12}$$, (Cs,K,Ba)$$_{1.5}$$(Fe$$_{0.66}$$Zn$$_{0.32}$$X$$_{0.6}$$)$$_{1.6}$$Si$$_{4.6}$$O$$_{12}$$, and (Cs,K,Ba)$$_{1.7}$$(Fe$$_{0.60}$$Zn$$_{0.32}$$X$$_{1.0}$$)$$_{1.9}$$Si$$_{4.4}$$O$$_{12}$$ after normalization with 12 oxygen atoms (X includes other trace cations; Ti, Mn, Rb, Zr, Mo, and Sn). Atomic-resolution image of radioactive Cs atoms are obtained when viewing along the [111] zone axis, a view supported by image simulations using the multi-slice method. The occurrence of pollucite indicates that locally enriched Cs reacted with siliceous substances during meltdowns, presumably through hydrothermal reactions. In case of predominant occurrence of pollucite in debris, incorporation in pollucite structure retards leaching of radioactive Cs. Still, the atomic-resolution imaging of radioactive Cs is an important advance for better understanding the fate of radioactive Cs inside and outside of damaged reactors during severe accidents like Fukushima Daiichi.

論文

Formulation of high-temperature strength equation of 9Cr-ODS tempered martensitic steels using the Larson-Miller parameter and life-fraction rule for rupture life assessment in steady-state, transient, and accident conditions of fast reactor fuel

宮澤 健; 丹野 敬嗣; 今川 裕也; 橋立 竜太; 矢野 康英; 皆藤 威二; 大塚 智史; 光原 昌寿*; 外山 健*; 大沼 正人*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 593, p.155008_1 - 155008_16, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2024.155008
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

This paper discusses the applicability of J.L. Straalsund et al.'s technique for combining the Larson-Miller parameter (LMP) and life-fraction rule to form a single high-temperature strength equation for 9Cr- oxide-dispersion-strengthened (ODS) tempered martensitic steels (TMS). It uses the extensive dataset on creep rupture, tensile, and temperature-transient-to-burst tests of 9Cr-ODS TMS cladding tubes in the $$alpha$$-phase, $$alpha$$/$$gamma$$-duplex, $$gamma$$-phase matrices, which are accumulated by the Japan Atomic Energy Agency so far. The technique is adequately applicable to 9Cr-ODS TMS cladding tubes. A single high-temperature strength equation expressing the mechanical strength in different deformation and rupture modes (creep, tensile, temperature-transient-to-burst) is derived for 9Cr-ODS TMS cladding tubes. This equation can predict the rupture life of the cladding tubes under various stresses and temperatures over time. The applicable range of the high-temperature strength equation is specified in this study and the upper limit temperature for the equation is found to be 1200$$^{circ}$$C. At temperatures higher than 1200$$^{circ}$$C, the coarsening and aggregation of nanosized oxide particles and the $$gamma$$ to $$delta$$ phase transformation are reported in previous studies. The high-temperature strength equation can be well applied to the creep and tensile strength in the $$alpha$$-phase matrix, the creep strength in the $$gamma$$-phase matrix and the temperature-transient-to-burst strength in both phases except for the low equivalent stress (43 MPa) at temperatures exceeding 1050$$^{circ}$$C. The mechanism of the notable consistency between creep and tensile strength in the $$alpha$$-phase matrix is discussed by analyzing the high-temperature deformation data in the light of existing deformation models.

論文

Microbiome analysis of the restricted bacteria in radioactive element-containing water at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

藁科 友朗*; 佐藤 朝子*; 比内 浩; Shaikhutdinov, N.*; Shagimardanova, E.*; 森 宙史*; 玉木 聡志*; 斎藤 元文*; 眞田 幸尚; 佐々木 祥人; et al.

Applied and Environmental Microbiology, 90(4), p.e02113-23_1 - e02113-23_23, 2024/04

https://doi.org/10.1128/aem.02113-23
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Biotechnology & Applied Microbiology)

A major incident occurred at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station following the tsunami triggered by the Tohoku-Pacific Ocean Earthquake in March 2011, whereby seawater entered the torus room in the basement of the reactor building. Here, we identify and analyze the bacterial communities in the torus room water and several environmental samples. Samples of the torus room water (1 $$times$$ 10$$^{9}$$ Bq$$^{137}$$Cs/L) were collected by the Tokyo Electric Power Company Holdings from two sampling points between 30 cm and 1 m from the bottom of the room (TW1) and the bottom layer (TW2). A structural analysis of the bacterial communities based on 16S rRNA amplicon sequencing revealed that the predominant bacterial genera in TW1 and TW2 were similar. TW1 primarily contained the genus Limnobacter, a thiosulfate-oxidizing bacterium. $$gamma$$-Irradiation tests on Limnobacter thiooxidans, the most closely related phylogenetically found in TW1, indicated that its radiation resistance was similar to ordinary bacteria. TW2 predominantly contained the genus Brevirhabdus, a manganese- oxidizing bacterium. Although bacterial diversity in the torus room water was lower than seawater near Fukushima, $$sim$$70% of identified genera were associated with metal corrosion. Latent environment allocation - an analytical technique that estimates habitat distributions and co-detection analyses - revealed that the microbial communities in the torus room water originated from a distinct blend of natural marine microbial and artificial bacterial communities typical of biofilms, sludge, and wastewater. Understanding the specific bacteria linked to metal corrosion in damaged plants is important for advancing decommissioning efforts.

論文

Tensile properties of modified 316 stainless steel (PNC316) after neutron irradiation over 100 dpa

矢野 康英; 上羽 智之; 丹野 敬嗣; 吉武 庸光; 大塚 智史; 皆藤 威二

Journal of Nuclear Science and Technology, 61(4), p.521 - 529, 2024/04

https://doi.org/10.1080/00223131.2023.2243943
 被引用回数：1 パーセンタイル：35.82(Nuclear Science & Technology)

高速実験炉「常陽」で中性子照射したPNC316の引張特性に及ぼす中性子の影響を評価した。PNC316被覆管とラッパ管は、照射温度400ら735$$^{circ}$$Cで照射量21から125dpaで照射された。照射後の引張試験は室温と照射温度で実施された。照射材の著しい硬化と軟化は確認されたが、照射後の引張延性は工学的なレベルを維持できていた。また、400から500$$^{circ}$$Cの範囲で110dpa照射されたPNC316ラッパ管の最大スエリング量は2.5%であり、10%以上のスエリングが生じたPNC316や15Cr-20Ni鋼のような日本の20%冷間加工材は、塑性不安定は小さかったけれども、十分な延性と加工硬化性能を維持していることが分かった。

論文

Pd nanoparticles on the outer surface of microporous aluminosilicates for the direct alkylation of benzenes using alkanes

美崎 慧*; 三輪 寛子*; 伊藤 孝; 吉田 健文*; 長谷川 慎吾*; 中村 由紀奈*; 徳竹 駿太*; 高畠 萌*; 下村 浩一郎*; Chun, W.-J.*; et al.

ACS Catalysis, 13(18), p.12281 - 12287, 2023/09

https://doi.org/10.1021/acscatal.3c02309
 被引用回数：5 パーセンタイル：55.23(Chemistry, Physical)

The direct alkylation of benzenes with simple alkanes is one of the ideal processes for the production of alkylbenzenes. We demonstrated that Pd nanoparticles on the outer surface of H-ZSM-5 are efficient catalysts for direct alkylation. The reaction proceeds through the activation of an alkane on the acid sites present inside the zeolite pores. This process is followed by the nucleophilic addition of an arene to the activated alkane. The spillover of the abstracted hydrogen atoms from the acid sites to the Pd nanoparticles on the outer surface accelerates recombination to H$$_2$$. A maximum toluene conversion of 58.5% and selectivity of 95.6% for the alkylated products are achieved when toluene is reacted with $$n$$-heptane. ${it Para}$-selective alkylation is achieved, due to the effect of the pore size of H-ZSM-5. The $$mu^+$$SR study of muonium, a pseudo-isotope of hydrogen, in aluminosilicates suggested that the formation of atomic hydrogen is possible and its lifetime is in the sub-microsecond range or longer, which is long enough for chemical reactions.

論文

グラフェンとHex-Au(001)再構成表面の軌道混成によるバンドギャップの形成

寺澤 知潮; 松永 和也*; 林 直輝*; 伊藤 孝寛*; 田中 慎一郎*; 保田 諭; 朝岡 秀人

Vacuum and Surface Science, 66(9), p.525 - 530, 2023/09

https://doi.org/10.1380/vss.66.525

Au(001)表面は擬一次元周期性を持つHex-Au(001)に再構成することから、この表面にグラフェンを成長させると、その周期性がグラフェンの電子構造を変化させると予測された。特に、グラフェンとAuの軌道混成により、グラフェンにバンドギャップやスピン偏極が導入されると考えられていた。本研究では、Hex-Au(001)表面上のグラフェンの角度分解光電子分光と密度汎関数理論計算の結果を報告する。グラフェンのDiracコーンとAu 6sp軌道の交点に0.2eVのバンドギャップが観測され、バンドギャップ形成の起源がグラフェンのDiracコーンとAu 6sp軌道の混成であることが示された。この軌道混成の機構について考察し、グラフェンのDiracコーンへのスピン注入を予想した。

論文

First observation of $$^{28}$$O

近藤 洋介*; Achouri, N. L.*; Al Falou, H.*; Atar, L.*; Aumann, T.*; 馬場 秀忠*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Calvet, D.*; Chae, H.*; et al.

Nature, 620(7976), p.965 - 970, 2023/08

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6
 被引用回数：20 パーセンタイル：95.45(Multidisciplinary Sciences)

非常に中性子が過剰な原子核$$^{28}$$Oは、陽子、中性子ともに魔法数であることから古くからその性質に興味が持たれていたが、酸素の最後の束縛核$$^{24}$$Oよりも中性子が4個も多いため、これまで観測されてこなかった。この論文では、理化学研究所RIBFにて$$^{29}$$Fからの1陽子ノックアウト反応によって$$^{28}$$Oを生成し、そこから放出される中性子を測定することによって初めてその観測に成功した。核構造の観点からは、$$^{28}$$Oでは二重閉殻が保たれているか興味が持たれていたが、実験で得られた分光学的因子が殻模型計算で予言されて程度の大きいことから、閉殻構造をもたない可能性が高いことがわかった。

論文

Intruder configurations in $$^{29}$$Ne at the transition into the island of inversion; Detailed structure study of $$^{28}$$Ne

Wang, H.*; 安田 昌弘*; 近藤 洋介*; 中村 隆司*; Tostevin, J. A.*; 緒方 一介*; 大塚 孝治*; Poves, A.*; 清水 則孝*; 吉田 数貴; et al.

Physics Letters B, 843, p.138038_1 - 138038_9, 2023/08

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138038
 被引用回数：3 パーセンタイル：71.80(Astronomy & Astrophysics)

$$^{29}$$Neからの1中性子除去反応を用いて、$$^{28}$$Neの詳細な$$gamma$$線分光を行った。平行運動量分布の解析に基づき、$$^{28}$$Neの準位構造とスピンパリティを決定し、初めて負のパリティ状態を同定した。測定された断面積と運動量分布から、N=20とN=28のシェルギャップの消失の証拠となる有意なintruder p-wave強度が明らかになった。束縛状態については、弱いf-waveの可能性のある強度が観測された。いくつかの有効相互作用を用いた大規模殻模型計算では、実験的に観測された大きなp-wave強度と小さなf-wave強度は再現されず、Ne同位体に沿った反転の島への遷移の完全な理論的記述への挑戦が続いていることを示している。

論文

Local electronic structure of interstitial hydrogen in MgH$$_2$$ inferred from muon study

門野 良典*; 平石 雅俊*; 岡部 博孝*; 幸田 章宏*; 伊藤 孝

Journal of Physics; Condensed Matter, 35(28), p.285503_1 - 285503_13, 2023/07

https://doi.org/10.1088/1361-648X/acccc7
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Magnesium hydride has great potential as a solid hydrogen (H) storage material because of its high H storage capacity of 7.6 wt%. However, its slow hydrogenation and dehydrogenation kinetics and the high temperature of 300 $$^circ$$C required for decomposition are major obstacles to small-scale applications such as automobiles. The local electronic structure of interstitial H in MgH$$_2$$ is an important fundamental knowledge in solving this problem, which has been studied mainly based on density functional theory (DFT). However, few experimental studies have been performed to assess the results of DFT calculations. We have therefore introduced muon (Mu) as pseudo-H into MgH$$_2$$ and investigated the corresponding interstitial H states by analyzing their electronic and dynamical properties in detail. As a result, we observed multiple Mu states similar to those observed in wide-gap oxides, and found that their electronic states can be attributed to relaxed-excited states associated with donor/acceptor levels predicted by the recently proposed ambipolarity model. This provides an indirect support for the DFT calculations on which the model is based via the donor/acceptor levels. An important implication of the muon results for improved hydrogen kinetics is that dehydrogenation, serving as a reduction for hydrides, stabilises the interstitial H$$^-$$ state.

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