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甲斐 健師; 樋川 智洋; 松谷 悠佑*; 平田 悠歩; 土田 秀次*; 伊東 佑真*; 横谷 明徳*
Communications Chemistry (Internet), 8, p.60_1 - 60_9, 2025/03
被引用回数：4 パーセンタイル：65.61(Chemistry, Multidisciplinary)放射線DNA損傷は、直接効果と間接効果から形成される。直接効果はDNAと放射線の相互作用であり、間接効果はDNAと放射線分解化学種との化学反応である。これまで、直接効果が関与すると、DNAの10塩基対以内(3.4nm程度)に複数の損傷が形成され、修復効率が低下し、生物影響が誘発されると考えられてきた。本研究では、間接効果のみにより誘発されるDNA損傷を定量的に評価した。その結果、生成される確率は1%未満であるが、DNA近傍の水に10数eVのエネルギーが付与されるだけで、複雑なDNA損傷が形成されることが分かった。つまり、放射線とDNAが直接相互作用することなく、DNAの極近傍の水にエネルギーを与えるだけで、後発の生物影響の可能性を排除できなくなる。本研究成果は、低線量放射線影響の理解に役立つ重要な知見の一つとなる。
益木 悠馬*; 勝田 長貴*; 内藤 さゆり*; 村上 拓馬*; 梅村 綾子*; 藤田 奈津子; 松原 章浩*; 南 雅代*; 丹羽 正和; 吉田 英一*; et al.
Journal of Hazardous Materials, 485, p.136843_1 - 136843_10, 2025/03
被引用回数：3 パーセンタイル：25.70(Engineering, Environmental)滋賀県東部の姉川上流域には、伊吹山の斜面崩壊でせき止められて生じた2つの湖成層の河岸段丘が分布する。このうち、下位の湖成層は、植物遺体のC-14年代測定から完新世中期に形成されたことが明らかとなった。また、湖成層の岩相は、mmスケールの縞状構造に富む層が10cmオーダーでシルト質粘土層と互層し、化学分析からヒ素が大陸地殻の約30倍の濃度(77
g/g)で濃集する。さらに、蛍光X線やX線吸収分光などを用いた微小領域測定から、縞状構造は1年に1枚の縞を刻む年層であること、ヒ素は春季と秋季の循環期に堆積したこと、ヒ素は硫化物として存在し非晶質有機物と共存することなどが示された。これらの結果から、年縞のヒ素濃集は、季節変動に伴う有機物の供給と、続成過程における有機物分解によるレドックス変動によって生じたことが明らかとなった。
田中 琢朗*; 福岡 将史*; 戸田 賀奈子*; 中西 貴宏; 寺島 元基; 藤原 健壮; 庭野 佑真*; 加藤 弘亮*; 小林 奈通子*; 田野井 慶太朗*; et al.
ACS ES&T Water (Internet), 4(8), p.3579 - 3586, 2024/08
Radioactive cesium released by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident in March 2011 remains in the forest environment and is being transported to the ocean via residential areas by runoff into river systems. Most of the 
Cs in river water exists as suspended forms, being strongly fixed by micaceous clay minerals. If this fraction can change its form into dissolved forms, this results in additional input of bioavailable Cs. In this study, in-situ sampling of Cs at multiple rivers in Fukushima Prefecture was conducted using the DGT (diffusive gradient in thin film) devices to investigate the dynamics of radioactive cesium in river environments. At almost all sampling points, the DGT Cs concentrations exceeded dissolved Cs concentrations, revealing the existence of a flux from the suspended to the dissolved forms. This additional input was found to have higher Cs/ 
Cs ratios, compared those of Cs in the dissolved form. This study demonstrates that the bioavailability of Cs can be underestimated by assessing only the dissolved form due to Cs flux from the suspended particles likely caused by their dissolution.
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
被引用回数：2 パーセンタイル：22.19(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 
10
BqCs/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. 
-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, 
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.
勝田 長貴*; 梅村 綾子*; 内藤 さゆり*; 益木 悠馬*; 板山 由依*; 丹羽 正和; 城野 信一*; 吉田 英一*; 川上 紳一*
Spectrochimica Acta, Part B, 210, p.106817_1 - 106817_11, 2023/12
被引用回数：2 パーセンタイル：21.78(Spectroscopy)湖成堆積物から過去の気候変動を読み取る上で、蛍光X線分析による化学組成マッピングは非常に有効な分析手法の一つとなっている。ただしその際、粒子径や鉱物組成がX線強度に及ぼす影響、すなわち「不均一効果」の評価が課題となっていた。本研究では、組成既知のいくつかの2種混合粉末試料、およびバイカル湖の湖成堆積物を対象とした走査型X線顕微鏡による分析を行い、X線強度や粒子径などとの関係を検証した。その結果、粒子径が小さい場合において、不均一効果の影響が大きくなることが分かった。
岩崎 悠真*; 齊藤 英治; 他2名*
Communications Materials (Internet), 2, p.31_1 - 31_7, 2021/03
Discovery of new magnets with high magnetization has always been important in human history because it has given birth to powerful motors and memory devices. Currently, the binary alloy Fe
Co
exhibits the largest magnetization of any stable alloys explained by the Slater-Pauling rule. A multi-element system is expected to include alloys with magnetization beyond that of FeCo, but it has been difficult to identify appropriate elements and compositions because of combinatorial explosion. In this work, we identified an alloy with magnetization beyond that of FeCo by using an autonomous materials search system combining machine learning and ab-initio calculation. After an autonomous and automated exploration in the large material space of multi-element alloys for six weeks, the system unexpectedly indicated that Ir and Pt impurities would enhance the magnetization of FeCo alloys, despite both impurity elements having small magnetic moments. To confirm this experimentally, we synthesized FexCoyIr
and FexCoyPt alloys and found that some of them have magnetization beyond that of FeCo.
岩崎 悠真*; 澤田 亮人*; Stanev, V.*; 石田 真彦*; 桐原 明宏*; 大森 康智*; 染谷 浩子*; 竹内 一郎*; 齊藤 英治; 萬 伸一*
npj Computational Materials (Internet), 5, p.103_1 - 103_6, 2019/10
被引用回数：73 パーセンタイル：88.95(Chemistry, Physical)Machine learning is becoming a valuable tool for scientific discovery. Particularly attractive is the application of machine learning methods to the field of materials development, which enables innovations by discovering new and better functional materials. To apply machine learning to actual materials development, close collaboration between scientists and machine learning tools is necessary. However, such collaboration has been so far impeded by the black box nature of many machine learning algorithms. It is often difficult for scientists to interpret the data-driven models from the viewpoint of material science and physics. Here, we demonstrate the development of spin-driven thermoelectric materials with anomalous Nernst effect by using an interpretable machine learning method called factorized asymptotic Bayesian inference hierarchical mixture of experts (FAB/HMEs). Based on prior knowledge of material science and physics, we were able to extract from the interpretable machine learning some surprising correlations and new knowledge about spin-driven thermoelectric materials. Guided by this, we carried out an actual material synthesis that led to the identification of a novel spin-driven thermoelectric material. This material shows the largest thermopower to date.
岩崎 悠真*; 竹内 一郎*; Stanev, V.*; Gilad Kusne, A.*; 石田 真彦*; 桐原 明宏*; 井原 和紀*; 澤田 亮人*; 寺島 浩一*; 染谷 浩子*; et al.
Scientific Reports (Internet), 9, p.2751_1 - 2751_7, 2019/02
被引用回数：104 パーセンタイル：94.71(Multidisciplinary Sciences)Thermoelectric technologies are becoming indispensable in the quest for a sustainable future. Recently, an emerging phenomenon, the spin-driven thermoelectric effect (STE), has garnered much attention as a promising path towards low cost and versatile thermoelectric technology with easily scalable manufacturing. However, progress in development of STE devices is hindered by the lack of understanding of the fundamental physics and materials properties responsible for the effect. In such nascent scientific field, data-driven approaches relying on statistics and machine learning, instead of more traditional modeling methods, can exhibit their full potential. Here, we use machine learning modeling to establish the key physical parameters controlling STE. Guided by the models, we have carried out actual material synthesis which led to the identification of a novel STE material with a thermopower an order of magnitude larger than that of the current generation of STE devices.
桐原 明宏*; 近藤 幸一*; 石田 真彦*; 井原 和紀*; 岩崎 悠真*; 染谷 浩子*; 松葉 明日華*; 内田 健一*; 齊藤 英治; 山本 直治*; et al.
Scientific Reports (Internet), 6, p.23114_1 - 23114_7, 2016/03
被引用回数：69 パーセンタイル：89.13(Multidisciplinary Sciences)ヒートフローセンシングは、将来的にスマート熱管理の重要な技術要素となることが期待されている。従来、ゼーベック効果に基づく熱電変換技術は、熱の流れを電圧に変換することによって熱流を測定するために使用されてきた。しかし、ユビキタス・ヒートフロー可視化のためには、非常に低い熱抵抗を有する薄く柔軟なセンサが非常に望まれている。近年、別のタイプの熱電効果である縦スピンゼーベック効果が大きな関心を集めている。これは縦スピンゼーベック効果が、単純な薄膜デバイス構造のような熱電アプリケーションにとって有利な機能を潜在的に提供するためである。ここでは、縦スピンゼーベック効果ベースのフレキシブル熱電シートを紹介する。このシートは、熱流検出の用途に特に適している。この熱電シートは、「フェライトめっき」として知られているスプレーコーティング法を用いてフレキシブルプラスチックシート上に形成されたNi
Zn
Fe
O
フィルムを含んでいる。実験結果は、膜面に垂直に配向した柱状結晶構造を有するフェライトめっき膜が、曲げ可能な縦スピンゼーベック効果ベースのセンサに適した独特の一次元スピン流導体として機能することを示唆している。この新しく開発された薄い熱電シートは、熱流の本来の流れを妨げることなく、さまざまな形の熱源に取り付けられ、多目的な熱流の測定と管理につながる。
益木 悠馬*; 勝田 長貴*; 丹羽 正和; 内藤 さゆり*; 由水 千景*; 陀安 一郎*
no journal, ,
本研究では、気候・環境変動に関する研究対象としている滋賀県東部姉川上流域の湖成層において見出されたヒ素の濃集の原因を探るため、堆積物の安定炭素・窒素・硫黄同位体比分析と化学組成分析を行った。その結果、ヒ素濃集は伊吹山の山体崩壊に伴う美濃帯堆積岩類からの流出によって生じたと推察されることが分かった。
浪江 将成; 斉藤 淳一; 増野 雄真*; Kim, J.-H.*
no journal, ,
Liquid metals are used such as accelerator target materials and fast reactor coolants. In fast reactor plants, it is important to understand the corrosion resistance of structural materials to liquid metals and heat transfer coefficient between structural materials and liquid metals to utilize liquid metals efficiently and safely. These features are closely related to the contact state (wettability) between materials and liquid metal. In this study, the authors evaluated the wettability to liquid sodium (Na) of an intermetallic compound (TiAl) and its component metals (Ti, Al), and investigated the effect of unique crystal structure and electronic state of intermetallic compounds on wettability. Four types of metal plates (Ti, Al, TiAl, TiAl) were used as specimens. The wettability of each specimen with liquid Na was evaluated by static contact angle measurement method and sliding angle measurement method. The contact angles of TiAl and TiAl are smaller than those of component metals (Ti, Al), therefore TiAl are more easily wet for liquid Na. Furthermore, the adhesion energy was calculated from the sliding angle and droplet diameter obtained from the sliding angle measurement that the adhesion energy between the liquid Na and the specimens. The adhesion energy of TiAl and TiAl is approximately the same as that of Al. TiAl is not simply an intermediate wettability between Ti and Al, but had higher wettability with liquid Na than the component metals. From the results, the wettability of intermetallic compound was likely to caused not only by characteristics of component metals but also the crystal structure and electronic state. In this presentation, the authors will discuss the effect of surface fluorination on the wettability of each specimen and the wettability based on the results of first-principles calculations in the electronic states at interfaces. This work was supported by JSPS KAKENHI Grant Number JP24K17633.
江田 脩真*; 伊東 佑真*; 小畑 結衣*; 廣瀬 エリ; 横谷 明徳*
no journal, ,
本研究では制限酵素処理したプラスミドDNAのDSB末端が、トランスフェクション前にin vitroで自己再結合できるかを明らかにすることを目的とした。酵素的に二本鎖切断した各直鎖化EGFPプラスミドDNAを、EGFP遺伝子とそのプロモーターの間の配列内に設定したプライマーを用いてリアルタイムPCR法によって解析した結果、制限酵素処理プラスミドDNAはin vitroで6.25%が非共有結合性の再結合をしていることが推測された。一方アガロースゲル電気泳動法では、非切断プラスミドDNAの残存は観察されず、電気泳動時の電圧あるいは電流により泳動中に再び切断されたと考えられる。
江田 脩真*; 伊東 佑真*; 小畑 結衣*; 廣瀬 エリ; 横谷 明徳*
no journal, ,
We have previously reported that the plasmid DNA with a double-strand breaks (DSBs) introduced using one restriction enzyme was subjected to real-time PCR analysis using primers set within the sequence between the EGFP and its promoter. The results indicated that the rejoining the DSB ends was apparently promoted in vitro even though they were linear forms. In this study, plasmid DNA was linearized using the other two types of restriction enzymes to cut the EGFP and promoter sequences to separate them completely. The linearized fragments were analyzed by real-time PCR (rtPCR) and the products were analyzed by agarose electrophoresis Evidence suggests that 6.25 % of the enzyme-treated DNA was noncovalently bound in vitro, suggesting that the linearized fragments could be rejoined presumably non-covalent bonds and amplified by rtPCR, however the bonding was re-cleaved during electrophoresis due to voltage or current during electrophoresis.
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。
増野 雄真*; 浪江 将成; 斉藤 淳一; Kim, J.-H.*; 米沢 晋*
no journal, ,
液体Na(ナトリウム)を冷却材として利用するナトリウム冷却高速炉において、構造材料などの金属材料と液体Naとの濡れ性は重要な基礎的因子である。例えば液体Naに対して濡れやすい金属材料は、伝熱性能の向上を目的として熱交換器材料や、超音波導通量の増加による検出性能向上を目的とした流量計やUSV(under sodium viewer)のセンサ先端材料として有用である。また、液体Naに対して濡れにくい金属材料は、ドレン時における液体Naの付着・残留低減や詰まりの抑制を目的として配管やバルブ材料として有用である。しかし、実際の原子力プランドでは、金属材料の強度や利用可能温度範囲、液体Naに対する耐食性等が注目されており、材料と液体Naの濡れ性を考慮したプラント設計は十分になされていない。そこで我々は、フッ素ガスを用いた直接フッ素化処理により材料表面のみを改質し、材料の熱的および機械的性質は変化させずに液体Na濡れ性を制御する手法を提案する。本研究では、直接フッ素化処理を用いて高速炉に用いられる代表的な材料であるSUS304鋼およびその成分金属であるFeおよびNiの表面改質を行い、酸化皮膜の除去とフッ化物表面層の形成が金属材料の液体Na濡れ性に与える影響を評価した。各種試験体(SUS304,Ni,Fe板)をNi製の反応容器内に設置し、反応容器内を真空にした後、F
ガスを容器中に導入してフッ素処理を行った。反応条件は、反応時間が24時間、フッ素ガス圧力を760Torr、反応温度を25
C200Cとした。各試料の表面状態は、電界放射型走査型電子顕微鏡(FE-SEM)、原子間力顕微鏡(AFM)、X線光電子分光(XPS)を用いて測定した。試験体の液体Na濡れ性は、液体Naを用いた濡れ性試験により評価した。XPS分析結果(Fig.1)とAFM測定結果(Fig.2)より、フッ素処理条件によって試料表面に形成するフッ化物表面層の構造と表面粗さが異なっており、液体Naとの濡れ性に大きい影響を与えている。特にフッ素処理温度によって液体Naとの濡れ性制御が可能であることを確認した。本発表では、各金属試料に対する液体Naの濡れ性評価結果とその反応メカニズムについて考察する。
