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論文

An X-ray and neutron scattering study of aqueous MgCl$$_2$$ solution in the gigapascal pressure range

山口 敏男*; 福山 菜美*; 吉田 亨次*; 片山 芳則*; 町田 真一*; 服部 高典

Liquids, 3(3), p.288 - 302, 2023/09

https://doi.org/10.3390/liquids3030019

圧力0.1MPaから4GPa、温度300Kから500Kにおける2mol/kg MgCl$$_2$$水溶液の構造をX線と中性子散乱測定によって明らかにした。この散乱データを経験的ポテンシャル構造精密化(EPSR)モデリングにより解析し、圧力と温度の関数としてペア分布関数、配位数分布、角度分布、空間密度関数を導出した。Mg$$^{2+}$$は第3殻まで広がったリジッドな溶媒和殻を形成している。つまり、0GPaで約6個の水分子を含む6配位八面体の第1溶媒和殻は、ギガパスカルの圧力領域では、近接イオン対を形成し、約5個の水分子と1個のCl$$^-$$となる。また、Cl$$^-$$の溶媒和も、圧力によって大きく変わる。つまり、Cl$$^-$$イオンまわりの水分子の配位数は、0.1MPa/300Kでの8から、4GPa/500Kでの10に増加する。また溶媒(水)も、0.1MPa/300Kでの四面体ネットワーク構造から、ギガパスカルの圧力領域では、密に詰まった構造へと変化する。このとき、中心水分子1個まわりの隣接酸素原子数は、0.1MPa/298Kでの4.6個から4GPa/500Kでの8.4個へと徐々に増加する。

論文

Site occupancy of interstitial deuterium atoms in face-centred cubic iron

町田 晃彦; 齋藤 寛之; 杉本 秀彦*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 遠藤 成輝*; 片山 芳則; 飯塚 理子*; 佐藤 豊人*; 松尾 元彰*; et al.

Nature Communications (Internet), 5, p.5063_1 - 5063_6, 2014/09

https://doi.org/10.1038/ncomms6063
 被引用回数：55 パーセンタイル：86.02(Multidisciplinary Sciences)

鉄と水素との反応は水素脆性などな材料科学の問題や、地球内核の鉄中の水素の有無なども地球科学の問題を考える上で重要であり、広く興味が持たれている。鉄は高温高水素圧力下において水素化物を形成するが、常温常圧では不安定であるため、水素化物の形成過程や状態を観測するには高温高圧力下でその場観察を行う必要がある。本研究ではJ-PARC/MLFのBL11 PLANETを利用して高温高圧力下中性子回折実験を実施し、鉄の重水素化過程および面心立方晶構造の鉄重水素化物における重水素原子の占有位置と占有率の決定を行い、これまで考えられていた八面体サイトだけでなく四面体サイトの一部も重水素原子が占有することを世界で初めて明らかにした。さらに量子力学的計算に基づいて二つのサイトを占有するメカニズムについて考察を行った。

論文

Synthesis and formation process of Al$$_{2}$$CuH$$_{x}$$; A New class of interstitial aluminum-based alloy hydride

齋藤 寛之; 高木 成幸*; 遠藤 成輝; 町田 晃彦; 青木 勝敏; 折茂 慎一*; 片山 芳則

APL Materials (Internet), 1(3), p.032113_1 - 032113_7, 2013/09

https://doi.org/10.1063/1.4821632
 被引用回数：15 パーセンタイル：54.06(Nanoscience & Nanotechnology)

Aluminum-based alloy hydride Al$$_{2}$$CuH$$_{x}$$ (x$$sim$$1) is synthesized by hydrogenating Al$$_{2}$$Cu alloy using high-temperature and high-pressure hydrogen atmosphere. Al$$_{8}$$Cu square antiprisms in Al$$_{2}$$Cu twist around the c axis of a tetragonal unit cell by hydrogenation. The twist enlarges the interstitial spaces for accommodating hydrogen atoms which align linearly parallel to the c axis in Al$$_{2}$$CuH$$_{x}$$. Thermodynamic stability of Al$$_{2}$$CuH$$_{x}$$ results from the balance of stabilization by H 1s and Al 3sp hybridization and destabilization owing to the Fermi-level lifting upon hydrogenation. The crystal and electronic structures of Al$$_{2}$$CuH$$_{x}$$ illustrate the formation of an interstitial hydride of aluminum-based alloy.

論文

Formation of an Fe-H complex anion in YFe$$_{2}$$; Adjustment of imbalanced charge by additional Li as an electron donor

松尾 元彰*; 齋藤 寛之; 町田 晃彦; 佐藤 龍太郎*; 高木 成幸*; 三輪 和利*; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 折茂 慎一*

RSC Advances (Internet), 3(4), p.1013 - 1016, 2013/01

https://doi.org/10.1039/c2ra22497f
 被引用回数：19 パーセンタイル：53.62(Chemistry, Multidisciplinary)

The novel complex hydride YLiFeH$$_{6}$$ with the Fe-H complex anion ([FeH$$_{6}$$]$$^{4-}$$) was synthesized by hydrogenation of YFe$$_{2}$$ together with additional Li. Li adjusts the original imbalanced charge between Y$$^{3+}$$ and [FeH$$_{6}$$]$$^{4-}$$ by donating an electron to convert into Li$$^{+}$$ during the hydrogenation, resulting in the formation of the well charge-balanced state of Y$$^{3+}$$Li$$^{+}$$[FeH$$_{6}$$]$$^{4-}$$.

論文

Real-time X-ray diffraction of metastable phases during solidification from the undercooled LuFeO$$_{3}$$ melt by two-dimensional detector at 1 kHz

Kumar, M. V.*; 栗林 一彦*; 長汐 晃輔*; 石川 毅彦*; 岡田 純平*; Yu, J.*; 依田 眞一*; 片山 芳則

Applied Physics Letters, 100(19), p.191905_1 - 191905_4, 2012/05

https://doi.org/10.1063/1.4712124
 被引用回数：2 パーセンタイル：8.93(Physics, Applied)

制御された酸素分圧$$P$$o$$_{2}$$下での過冷却LuFeO$$_{3}$$融体から形成される準安定相のその場観察による同定を、放射光光源におけるX線回折測定によって行った。1kHzの高速イメージングシステムによって、$$P$$o$$_{2}$$が1$$times$$10$$^{3}$$PaでのLu$$_{3}$$Fe$$_{2}$$O$$_{7}$$及びLuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$相の単一リカレッセンス中のそれぞれの相の生成と成長を実時間で観察することができた。LuFeO$$_{3}$$系で観察された準安定相の回折パターンはLu-Fe-O系で報告されている準安定及び安定相のものと矛盾しない。

論文

Tilted-foil technique for producing a spin-polarized radioactive isotope beam

平山 賀一*; 三原 基嗣*; 渡辺 裕*; Jeong, S. C.*; 宮武 宇也*; 百田 佐多夫*; 橋本 尚志*; 今井 伸明*; 松多 健策*; 石山 博恒*; et al.

European Physical Journal A, 48(5), p.54_1 - 54_10, 2012/05

https://doi.org/10.1140/epja/i2012-12054-1
 被引用回数：2 パーセンタイル：16.82(Physics, Nuclear)

The tilted-foil method for producing spin-polarized radioactive isotope beams has been studied for the application to nuclear physics and materials science, using the radioactive nucleus $$^8$$Li produced at the Tokai Radioactive Ion Accelerator Complex (TRIAC). We successfully produced polarization in a $$^8$$Li beam using 15 thin polystyrene foils fabricated especially for this purpose. A systematic study of the nuclear polarization as a function of the number of foils, beam energy, tilt angles and foil material has been performed, confirming the features of the tilted-foil technique experimentally. The contributions made to the nuclear polarization of $$^8$$Li nuclei by the atomic states was investigated.

論文

アルミニウム水素化物による水素貯蔵

池田 一貴*; 折茂 慎一*; 齋藤 寛之; 町田 晃彦; 片山 芳則; 青木 勝敏

水素製造・吸蔵・貯蔵材料と安全化, p.317 - 327, 2010/08

アルミニウム水素化物(AlH$$_{3}$$)の水素密度は、質量密度が10.1mass%,体積密度が149kgH$$_{2}$$/m$$^{3}$$と極めて高い。また、LiHやMgH$$_{2}$$, AlH$$_{3}$$等の高い水素密度を有する金属水素化物の中で最も低温(LiH:650$$^{circ}$$C以上,MgH$$_{2}$$:250$$^{circ}$$C以上,AlH$$_{3}$$:80$$sim$$150$$^{circ}$$C程度)で脱水素化反応が進行するので、水素貯蔵材料としての期待が大きい。AlH$$_{3}$$は古くから知られている水素化物であるが、熱力学的に不安定であることや入手が困難であったために、高密度水素貯蔵材料として注目され始めたのは最近である。われわれは、このAlH$$_{3}$$の化学合成条件の最適化を行うとともに、結晶構造,熱力学的安定性や脱水素化特性との相関を評価した。さらに、アルミニウムと水素(高圧水素流体)の直接反応によるAlH$$_{3}$$の生成と結晶成長過程などの水素化特性についても調べた。

論文

Metamagnetic behavior in heavy-fermion compound YbIr$$_2$$Zn$$_{20}$$

竹内 徹也*; 安井 慎一*; 戸田 雅敏*; 松下 昌輝*; 吉内 伸吾*; 大家 政洋*; 片山 敬亮*; 広瀬 雄介*; 吉谷 尚久*; 本多 史憲*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 79(6), p.064609_1 - 064609_15, 2010/06

https://doi.org/10.1143/JPSJ.79.064609
 被引用回数：42 パーセンタイル：83.7(Physics, Multidisciplinary)

Metamagnetic behavior of the heavy-fermion compound YbIr$$_2$$Zn$$_{20}$$ was studied by magnetization, de Haas-van Alphen effect, magnetoresistance, specific heat, thermal expansion and magnetostriction. Metamagnetic behavior was observed for all the physical properties at low temperatures. It is remarkable that the Fermi surfaces observed in the dHvA effect unchanges across the metamagnetic transition.

論文

Heavy fermion state in YbIr$$_2$$Zn$$_{20}$$

吉内 伸吾*; 戸田 雅敏*; 松下 昌輝*; 安井 慎一*; 広瀬 雄介*; 大家 政洋*; 片山 敬亮*; 本多 史憲*; 杉山 清寛*; 萩原 政幸*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 78(12), p.123711_1 - 123711_4, 2009/12

https://doi.org/10.1143/JPSJ.78.123711
 被引用回数：39 パーセンタイル：82.77(Physics, Multidisciplinary)

High-field magnetization and de Haas-van Alphen effect were measured on a heavy fermion compound YbIr$$_2$$Zn$$_{20}$$. Large cyclotron masses ranging from 4 to 27 $$m_0$$ were detected in the dHvA experiment, and are found to be reduced at magnetic fields higher than 120 kOe. From the present experimental results together with the 4f-itinerant band calculations, the 4f electrons are considered to form heavy fermion state.

論文

On-line diffusion tracing in Li ionic conductors by the short-lived radioactive beam of $$^{8}$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 今井 伸明*; 平山 賀一*; 宮武 宇也; 左高 正雄; 須貝 宏行; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 47(8), p.6413 - 6415, 2008/08

https://doi.org/10.1143/JJAP.47.6413
 被引用回数：5 パーセンタイル：22.74(Physics, Applied)

非破壊的方法によるリチウムイオン伝導体中でのオンライン拡散計測法を確立した。トレーサーとして、短寿命核$$^{8}$$Liのパルスビームを用い、LiGa中に注入した。インプラントされた$$^{8}$$Liからの$$alpha$$粒子放出強度の時間依存性を調べることで精度の高いリチウムイオンの拡散測定が行える。今回の測定によりLiGaのリチウム欠乏$$beta$$相中でのリチウム空孔の秩序化を、拡散係数の変化から初めて見いだすことができた。

論文

Microstructure formation and in situ phase identification from undercooled Co-61.8 at.% Si melts solidified on an electromagnetic levitator and an electrostatic levitator

Li, M.*; 長汐 晃輔*; 石川 毅彦*; 水野 章敏*; 安達 正芳*; 渡辺 匡人*; 依田 眞一*; 栗林 一彦*; 片山 芳則

Acta Materialia, 56(11), p.2514 - 2525, 2008/06

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2008.01.041
 被引用回数：23 パーセンタイル：71.73(Materials Science, Multidisciplinary)

Co-61.8at.%Si(CoSe-CoSi$$_{2}$$)共晶合金を電磁浮遊装置(EML)及び静電浮遊装置(ESL)を用いて、異なった過冷却度において固化された。低い過冷却度では、装置がEMLかESLかによらず、CoSi金属間化合物を初晶とする単一のリカレッセンスが起きた。しかし、微細構造は強く装置に依存した。高い過冷却度では、装置によらず、2回のリカレッセンスが起きた。EMLを用いた合金の固化のX線回折その場観察実験で、最初のリカレッセンスではCoSi$$_{2}$$が初晶となり、2回目のリカレッセンスではCoSi金属間化合物が結晶化することが明らかになった。相の同定に加え、実時間回折パターンによって初晶の微細化の証拠も得られた。

論文

Diffusion of $$^{8}$$Li short-lived radiotracer in Li ionic conductors of NaTl-type intermetallic compounds

須貝 宏行; 左高 正雄; 岡安 悟; 市川 進一; 西尾 勝久; 光岡 真一; 仲野谷 孝充; 長 明彦; 佐藤 哲也; 橋本 尚志; et al.

Defect and Diffusion Forum, 273-276, p.667 - 672, 2008/00

A non-destructive and on-line diffusion tracing in Li ionic conductors has been successfully conducted by using the short-lived $$alpha$$-emitting radiotracer of $$^{8}$$Li. The radiotracers produced as an energetic and pulsed ion beam are implanted into the Li ionic conductor of NaTl-type intermetallic compounds ($$beta$$-LiAl, $$beta$$-LiGa, and $$beta$$-LiIn). The $$alpha$$-particles survived on their passage from the position emitted by the diffusing $$^{8}$$Li to the surface of the specimen are measured as a function of time. The diffusion coefficients of Li obtained for the NaTl-type intermetallic compounds with different Li compositions are quantitatively discussed in terms of the interaction between the structural defects in the specimen and Li.

論文

A New measurement of the astrophysical $$^8$$Li($$alpha$$, n)$$^{11}$$B reaction

石山 博恒*; 橋本 尚志; 石川 智子*; 渡辺 裕*; Das, S. K.*; 宮武 宇也; 溝井 浩*; 福田 共和*; 田中 雅彦*; 渕 好秀*; et al.

Physics Letters B, 640(3), p.82 - 85, 2006/09

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2006.07.036
 被引用回数：33 パーセンタイル：84.97(Astronomy & Astrophysics)

終状態を抑えながら、$$^{8}$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B反応の励起関数をE$$_{rm{cm}}$$=0.7-2.6MeVの領域で測定した。従来よりも高統計で得られた結果は、E$$_{rm{cm}}le$$1.5MeVで、以前の測定データと二倍以上小さな断面積を示した。E$$_{rm{cm}}$$=0.85MeV近傍に共鳴ピークを観測した。

論文

A New measurement of the $$^8$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B reaction for astrophysical interest

Das, S. K.*; 福田 共和*; 溝井 浩*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 田中 雅彦*; 吉川 宣治*; Jeong, S.-C.*; et al.

AIP Conference Proceedings 847, p.374 - 376, 2006/07

https://doi.org/10.1063/1.2234430

軽い中性子過剰核を含む($$alpha$$,n)反応は速い中性子捕獲過程やビッグバン元素合成中で重要な役割を担う。特に$$^8$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B反応は安定核の存在しない質量数8のギャップを越えて重い元素を生成する反応の一つとして注目を集めている。今回、$$^8$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B 反応の重心系で0.45-1.75MeVのエネルギー領域での直接測定を行った。このエネルギー領域は1$$times$$10$$^9$$Kでのガモフピークに相当する。$$^8$$Liビームは$$^9$$Be($$^7$$Li,$$^8$$Li)反応を用いて生成し、反跳核質量分析器(RMS)を用いて一次ビームや同時に生成される核種とわけた。検出器系はビーム飛行時間測定装置,Multiple-Sampling and Tracking Proportional Chamber(MSTPC)と中性子検出器からなる。ビームの飛行時間で$$^8$$Liビームのエネルギーをイベントごとに決定した後、MSTPCに直接打ち込む。MSTPC内にはHe+CO$$_2$$(10$$%$$)の混合ガスが140torrの圧力で封入されており、このガスは検出器ガスとターゲットの両方の役割を果たす。反応で放出された中性子はMSTPCの周りを取り囲んだ中性子検出器で検出される。MSTPC内で反応が起こった場合、エネルギー損失シグナルの急激な変化が測定され、反応位置とエネルギーを決定できる。中性子検出器からの情報を加えて、反応の運動学的条件を満たすものを本物のイベントとした。本実験の結果はわれわれのグループが過去に測定した結果とエネルギーの重なる範囲で一致した。本講演では得られた実験結果について報告する。

論文

Production of a low-energy radioactive nuclear beam with high purity using JAERI-RMS

石山 博恒*; 石川 智子*; 橋本 尚志; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 宮武 宇也; 田中 雅彦*; 渕 好秀*; 吉川 宣治*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 560(2), p.366 - 372, 2006/05

https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.12.244
 被引用回数：7 パーセンタイル：47.51(Instruments & Instrumentation)

核子移行逆反応の特性を利用して軽い中性子過剰核領域における低エネルギー短寿命核ビームを生成した。原研反跳核分析器が持つ質量分離,速度分離は、ビームの高純度化に役に立った。これまでに、$$^8$$Li, $$^{12}$$Bと$$^{16}$$N-RNBsを生成し実験に用いている。それぞれのビーム強度,純度は1.4$$times$$10$$^4$$ppsで99$$%$$、7.8$$times$$10$$^3$$ppsで98$$%$$、そして4.7$$times$$10$$^3$$ppsで98.5$$%$$である。

論文

Gated multiple-sampling and tracking proportional chamber; New detector system for nuclear astrophysical study with radioactive nuclear beams

橋本 尚志; 石山 博恒*; 石川 智子*; 川村 隆史*; 中井 浩二*; 渡辺 裕*; 宮武 宇也; 田中 雅彦*; 渕 好秀*; 吉川 宣治*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 556(1), p.339 - 349, 2006/01

https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.10.018
 被引用回数：33 パーセンタイル：89.07(Instruments & Instrumentation)

三次元の飛跡検出型の比例ガス検出器を開発した。ゲーティンググリッドの採用により、4$$times$$10$$^4$$個/秒の荷電粒子入射に対しても安定な性能を持続できる。ほぼ100$$%$$の検出効率を持つので、ビーム強度の弱い短寿命核ビームによる天体核反応率の測定実験に最適な検出器である。

論文

Measurement of self-diffusion coefficients in Li ionic conductors by using the short-lived radiotracer of $$^8$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 今井 伸明*; 平山 賀一*; 宮武 宇也; 左高 正雄; 岡安 悟; et al.

Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 26(5), p.472 - 476, 2005/09

https://doi.org/10.1007/s11669-005-0037-0

放射性トレーサーによる固体中拡散の新しい方法を確立した。テスト実験では、$$^8$$Li(T$$_{1/2}$$=0.84s)を用いて$$beta$$LiAlでのリチウムの拡散係数を求めた。$$^8$$Liの崩壊により放出される$$alpha$$粒子強度の時間分布から拡散係数が得られることを確かめた。次にリチウムイオン伝導体中での原子欠陥がリチウムイオンの拡散に与える影響を調べるために、$$beta$$LiGa中での自己拡散計数を測定した。

論文

Photoemission and core-level absorption spectroscopy of Fe$$_{x}$$NbS$$_{2}$$

斎藤 祐児; 小林 啓介*; 藤森 淳; 山村 泰久*; 小矢野 幹夫*; 辻 利秀*; 片山 信一*

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 144-147, p.829 - 832, 2005/06

https://doi.org/10.1016/j.elspec.2005.01.186
 被引用回数：5 パーセンタイル：27.35(Spectroscopy)

2次元層状物質2H-NbS$$_{2}$$にFeをインターカレーションしたFe$$_{x}$$NbS$$_{2}$$(x=0, 0.239, 0.325)の内殻光電子分光,価電子帯の角度分解光電子分光等をSPring-8のBL25SUにおいて実験を行い、明瞭なx依存性を観測した。実験データをもとに、本系のインターカレーションによる電子状態変化を議論する。

論文

Measurement of diffusion coefficients in solids by the short-lived radioactive beam of $$^{8}$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 左高 正雄; 岡安 悟; 須貝 宏行; 市川 進一; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 230(1-4), p.596 - 600, 2005/04

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2004.12.107
 被引用回数：6 パーセンタイル：45.53(Instruments & Instrumentation)

短寿命核ビームを固体内拡散係数測定に用いる手法を開発し、イオン伝導体中の拡散係数を測定した。本方法は秒単位の高速拡散粒子の移動を直接観察できることが特徴である。東海研タンデム加速器からの24MeVの$$^{7}$$LiイオンをBeに衝突させ、レコイルマスセパレーターにより短寿命不安定核$$^{8}$$Li(寿命0.84秒)を分離し実験を行った。$$^{8}$$Liを固体中に照射し、$$^{8}$$Liから放出される$$alpha$$線の固体中でのエネルギー損失量を測定することにより高速拡散係数を測定した。リチウム電池の電極材として利用されているLi含有Siガラス,LiCoO$$_{2}$$におけるLiの拡散については本手法の検出限界(10$$^{-9}$$cm$$^{2}$$/s)以下であった。リチウム電池電極材の一つである超イオン伝導体LiAl(48.5at.%Li)について室温から300$$^{circ}$$Cの温度範囲で測定した結果はNMRスピンエコー法で測定した結果とよく一致した。

論文

A Broad-band RF buncher cavity using finemet cut cores for ion beams

渡辺 真朗; 千葉 好明*; 小関 忠*; 片山 武司*; 大城 幸光*; 渡辺 伸一*

Proceedings of 17th International Conference on Cyclotrons and Their Applications (CYCLOTRONS 2004) (CD-ROM), 3 Pages, 2005/00

ファインメットカットコアを装填したRF空洞はJ-PARCでも用いられているが、従来より高い18-45MHzの周波数帯域でのファインメットカットコア空洞の開発に成功した。この空洞を東大CNSにあるHi-ECRイオン源のトランスポートラインにインストールし、イオン源から引き出された10KeVのDC陽子ビームのバンチ化に成功した。その結果、東大CNSでは理研サイクロトロンの周波数24-40MHzのバンチ化されたビームを供給できるようになり、ビームモニターの開発が可能になった。

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