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黒田 健太*; 新井 陽介*; Rezaei, N.*; 國定 聡*; 櫻木 俊輔*; Alaei, M.*; 木下 雄斗*; Bareille, C.*; 野口 亮*; 中山 充大*; et al.
Nature Communications (Internet), 11, p.2888_1 - 2888_9, 2020/06
被引用回数：14 パーセンタイル：71.34(Multidisciplinary Sciences)Solids with competing interactions often undergo complex phase transitions. Among them, CeSb is the most famous material where a number of the distinct magnetic phases called devil's staircase appear. We observed the electronic structure evolution across the devil's staircase transitions using bulk-sensitive angle-resolved photoemission spectroscopy.
Li, B.*; 川北 至信; 河村 聖子; 菅原 武*; Wang, H.*; Wang, J.*; Chen, Y.*; 河口 沙織*; 河口 彰吾*; 尾原 幸治*; et al.
Nature, 567(7749), p.506 - 510, 2019/03
被引用回数：168 パーセンタイル：99.24(Multidisciplinary Sciences)冷却は現代社会では、世界における25-30%の電力が空調や食料保存に用いられるように、重要である。従来の気化、圧縮で冷却を行う方法は、温暖化などの観点から限界が来ている。有望な代替手段として固体の熱量効果を用いた冷却方法が注目を集めている。しかしながら、この方法は、現在候補に挙げられている物質ではエントロピー変化の小ささや巨大な磁場を必要とするところなどから性能に限界がある。そこで我々は柔粘性結晶における圧力誘起の相転移で冷却が起こる巨大圧力熱量効果を報告する。柔粘性結晶の一つであるネオペンチルグリコールのエントロピー変化は室温近傍において単位キログラム、単位温度あたり、約389ジュールであった。圧力下の中性子散乱実験の結果から、そのような巨大圧力熱量効果は分子配向の非秩序化、巨大な圧縮率、極めて非線形性の強い格子ダイナミクスの組み合わせに由来することが明らかになった。我々の研究により、柔粘性結晶における巨大圧力熱量効果発現の微視的機構が明らかとなり、次世代の固体を使った冷却技術の確立に筋道を付けることができた。
spp. under the ISS environmental conditions for performing exposure experiments of microbes in the Tanpopo mission河口 優子*; Yang, Y.*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 高須 昌子*; 鳴海 一成*; 佐藤 勝也; 橋本 博文*; 中川 和道*; 谷川 能章*; et al.
Origins of Life and Evolution of Biospheres, 43(4-5), p.411 - 428, 2013/10
被引用回数：38 パーセンタイル：79.99(Biology)In the Tanpopo mission, we have proposed to carry out experiments on capture and space exposure of microbes at the Exposure Facility of the Japanese Experimental Module of the International Space Station (ISS). Microbial candidates for the exposure experiments in space include spp. We have examined the survivability of spp. under the environmental conditions in ISS in orbit. A One-year dose of heavy-ion beam irradiation did not affect the viability of spp. within the detection limit. Exposure of various thicknesses of deinococcal cell aggregates to UV radiation revealed that a few hundred micrometer thick aggregate of deinococcal cells would be able to withstand the solar UV radiation on ISS for 1 year. We concluded that aggregated deinococcal cells will survive the yearlong exposure experiments. We propose that microbial cells can aggregate as an ark for the interplanetary transfer of microbes, and we named it "massapanspermia".
八木 貴宏*; 三澤 毅*; Pyeon, C. H.*; 宇根崎 博信*; 代谷 誠治*; 川口 真一*; 岡嶋 成晃; 谷 和洋*
Proceedings of International Conference on the Physics of Reactors, Nuclear Power; A Sustainable Resource (PHYSOR 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/09
燃料板のギャップのような狭い空隙に中性子検出器を挿入して、リアル・タイムで高速中性子を測定するために、光ファイバーを用いた中性子検出器が開発されてきた。この検知器は、先端が中性子を検出する物質とZnS(Ag)のようなシンチレーターの混合体で覆われた光ファイバーから成る。高速中性子用の光ファイバー検出器には、中性子を検出する物質として、これまで
Thが利用されてきた。これは、Thが高速中性子と核分裂反応を起こすことを利用している。しかし、Thが核燃料物質であることから、その使用場所が限定されてしまう。そこで、本研究では、Thを利用しないで高速中性子を測定することができる新たな光ファイバー検出器を開発し、その検知器特性を調べた。検出器特性を調べるために、D-T中性子発生装置のターゲット近傍の高速中性子束分布及び高速炉臨界実験装置における高速中性子束分布測定を行い、放射化法による結果と比較した。その結果、ZnS(Ag)を用いた新たな光ファイバー検知器による高速中性子束分布測定結果は放射化法で測定した結果と一致し、ZnS(Ag)を用いた光ファイバー検知器が高速中性子測定に有効であることがわかった。
長岡 真一; 川口 芳仁
no journal, ,
東海再処理施設の抽出工程においては、Npの50
60%が廃液側に移行する。この移行割合は、Pu, U及びNp共抽出を目指すうえで問題となっている。そこでわれわれは、Pu, U及びNp共抽出技術を得るため、抽出工程におけるNp挙動を調査している。本稿では、東海再処理施設におけるこれまでのNp挙動に関する調査結果及びPu, U及びNp共抽出の計画について報告する。
桐原 和大*; 川口 建二*; 清水 禎樹*; 佐々木 毅*; 越崎 直人*; 木村 薫*; 山田 洋一; 山本 博之; 社本 真一
no journal, ,
同位体ボロン
Bは熱中性子に対して大きな吸収を示し、原子炉の遮蔽材や中性子検出器等に用いられる。今回われわれは、ボロンのナノ構造体であるBを濃縮したボロンナノベルト(BNB)を作製し、BNBの電気抵抗に及ぼす熱中性子線照射の影響を調べることにより、ナノスケールの放射線検出を試みた。BNBはレーザーアブレーション法で作製した。電子線リソグラフィーにより、BNB1本(厚さ20nm,幅150nm,長さ10
m)の両端にNi/Au微細電極を加工した熱酸化Si基板を用意した。これを原子炉JRR-3Mにて、一定の電圧を印加しつつ中性子を照射し(線束10
cm
s
)、その際の電流変化を測定した。また、Cd板を介して中性子線を
線に変換して照射する実験も行った。その結果、中性子照射と線照射のいずれの場合も同様に、照射時に数10分かけて伝導率が約18%上昇し、照射後は同じ時間で元の値に減衰した。熱中性子に対するBNB内部の核変換数に応じた変化でなく、線による電気抵抗変化を検出していると思われる。
桐原 和大*; 川口 建二*; 清水 禎樹*; 佐々木 毅*; 越崎 直人*; 木村 薫*; 山田 洋一; 山本 博之; 社本 真一
no journal, ,
われわれは、ボロンナノ構造体である単結晶ボロンナノベルト(BNB)を無触媒で作製し、ボロンの有する大きな熱中性子吸収断面積という特徴を活かし、他の半導体ナノワイヤでは実現不可能な、ナノスケール放射線センサの開発を目指している。熱酸化Si基板上に乗せた同位体濃縮BNB(B, 99%)の両端に電子線リソグラフィーで微細電極を加工した後、原子炉JRR-3で、一定の電圧を印加しながら、中性子(線束10cm s)照射時の電流変化を測定した。Cd板を介して中性子線を線に変換して照射する実験も行った。その結果、中性子照射と線照射のいずれの場合も同様に、照射時に約1時間かけて伝導率が約20%上昇し、照射後は同じ時間で元の値に減衰した。これらの結果は、線による電気抵抗変化を検出していると思われる。さらに、中性子核変換数を5桁増やした中性子照射(線束3
10
cm s,照射時間6s)を、原子炉JRR-4で行った結果、BNBのコンダクタンスは、照射前より28倍大きくなった。この増加は中性子核反応によるものであり、キャリアの移動度の増加が支配的要因である可能性が、電界効果特性から示唆された。
桐原 和大*; 川口 建二*; 清水 禎樹*; 佐々木 毅*; 越崎 直人*; 木村 薫*; 山田 洋一; 山本 博之; 社本 真一
no journal, ,
ボロンナノ構造体である単結晶ボロンナノベルト(BNB)を無触媒で作製し、ボロンの有する大きな熱中性子吸収断面積という特徴を生かし、ほかの半導体ナノワイヤでは実現不可能な、ナノスケール放射線センサの開発を試みた。熱酸化Si基板上に乗せた同位体濃縮BNB(B, 99%)の両端に電子線リソグラフィーで微細電極を加工した後、原子炉JRR-3Mで、一定の電圧を印加しながら、中性子(線束10cms)照射時の電流変化を測定した。Cd板を介して中性子線を線に変換して照射する実験も行った。その結果、中性子照射と線照射のいずれの場合も同様に、照射時に約1時間かけて伝導率が約20%上昇し、照射後は同じ時間で元の値に減衰した。これらの結果は、線による電気抵抗変化を検出していると思われる。さらに、中性子核変換数を5桁増やした中性子照射(線束310cms,照射時間6s)を行った結果、BNBのコンダクタンスは、照射前より28倍大きくなった。この増加は中性子核反応によるものであり、キャリアの移動度の増加が支配的要因である可能性が、電界効果特性から示唆された。
横堀 伸一*; Yang, Y.*; 藤崎 健太*; 河口 優子*; 小林 憲正*; 橋本 博文*; 河合 秀幸*; 三田 肇*; 鳴海 一成; 奥平 恭子*; et al.
no journal, ,
地球上に存在する生命の起源に関して、これまで多くの研究が行われてきた。地球における生命の起原を想定し、初期地球上での有機物の合成の可能性が検討されている。しかし、有機物の合成は地球上で進行した可能性と同時に、宇宙空間で合成された有機物が宇宙塵とともに初期地球に到達した可能性がある。一方、古くより生命が宇宙空間を移動するという仮説「パンスペルミア仮説」が提唱されていた。この仮説では地球外で誕生した生命が地球にやって来る可能性が想定されている。近年、火星由来隕石中での微生物様化石の発見を引き金に、隕石に載った微生物移動の可能性が議論されるに至っている。われわれは、これまで飛行機、大気球を用いた微生物採集を行い、成層圏から微生物を採集してきた。そこから、さらに上空でも微生物が到達している可能性に思い至った。真空中での微生物採集はこれまで試みられたことがない。われわれは、宇宙空間でデブリや宇宙塵採集に用いられてきた超低密度エアロゲルを微生物の採集に用いる可能性の検討を行った。また、エアロゲルを受動的な微生物捕集装置とする場合、他の宇宙塵等も合わせて捕集される。これらの宇宙塵には微生物が付着していなくとも有機物を含有している可能性がある。そのような宇宙塵が地球に有機物をもたらしたと考えると、それらの宇宙塵の有機物の解析を行うことも重要である。
横堀 伸一*; Yang, Y.*; 藤崎 健太*; 河口 優子*; 橋本 博文*; 山下 雅道*; 矢野 創*; 奥平 恭子*; 吉村 義隆*; 鳴海 一成; et al.
no journal, ,
火星起源隕石に微小化石様構造が発見されてから、パンスペルミア(胚種広布説)仮説は生命の起源を議論するうえで無視することはできなくなってきた。われわれが国際宇宙ステーション(ISS)の日本棟きぼうの曝露部で行う実験として提案した「たんぽぽ」ミッションは、さまざまな意味でパンスペルミアの現実性について検討し、テストするための実験計画である。この計画では、6種類の実験を平行して行うことを計画している。そのうち2つが宇宙における微小生物の製造可能性に関する実験である。1つはISS高度で直接微小生物の捕集を試みるものである。もう1つは、さまざまな微小生物の宇宙に対する長期の曝露実験である。後者の実験は、地球由来の微小生物が地球と他の地球外天体との間を移動することが可能であるか、微小生物を実際に宇宙空間に曝露することで検証しようというものである。われわれは、ISS高度で微小生物が長期に渡って生存するためには、惑星間塵等の内部の間隙に微小生物が入り込んで、紫外線や宇宙線から護られることが必要であろうと考えている。そこで、われわれは微小生物と模擬惑星間塵(粘土鉱物等)とを混合したものを、曝露実験に供することを計画している。
横堀 伸一*; 藤崎 健太*; 河口 優子*; Yang, Y.*; 伏見 英彦*; 橋本 博文*; 山下 雅道*; 矢野 創*; 奥平 恭子*; 林 宣宏*; et al.
no journal, ,
ISS-JEM「きぼう」曝露部での微生物の採集/宇宙空間への直接曝露実験を計画している(プロジェクト名「たんぽぽ」)。そこでは、微生物を直接採取することを目指すとともに、1から5年以上、微生物を宇宙空間に曝露し、その生存可能性を検証することを計画している。また、その際には、粘土鉱物による微生物の保護効果も検証する予定である。そのため、上記の宇宙曝露実験を行うにあたり、重粒子線の微生物生存に与える効果と、粘土鉱物の重粒子線に対する遮蔽効果を現在検討した。また、種々の紫外線/放射線耐性の高い微生物を実験対象とすることで、重粒子線耐性がそれらの耐性の高さと相関するのかなどについても検討した。微生物培養液を単独又は粘土鉱物と混合して乾燥したサンプルに、室温で、Ar線,He線,C線の照射を行った。これらの重粒子線を照射した微生物サンプルと非照射の対照サンプルについて、コロニー計数法等により、生存率を求めた。さらに、粘土鉱物(合成スクメタイトの一種ルーセンタイトを使用)の有無による生存率の違いについて検証を行った。その結果、粘土鉱物がAr線及びC線から微生物を遮蔽し、保護する働きをすることが示唆された。すなわち、微生物が宇宙空間に単独で存在せず、粘土鉱物内部の間隙などに存在するのなら、重粒子線の影響が軽減されることを示唆する。
横堀 伸一*; Yang, Y.*; 杉野 朋弘*; 河口 優子*; 板橋 志保*; 藤崎 健太*; 伏見 英彦*; 長谷川 直*; 橋本 博文*; 林 宣宏*; et al.
no journal, ,
We isolated two novel species of the genus , one from top of troposphere (
) and the other from bottom of stratosphere (
). Can these newly isolated bacterial species and strains survive harsher environment such as space environment and/or other astronomical objects such as Mars? To address these questions, we have analyzed the survival of these microbial species and strains under the extreme conditions. Environment at high altitude is extreme for microorganisms not only because of high UV radiation, but also other stresses such as extreme dryness. To clarify how dryness affects to the survivability of microorganisms, we examined the effects of desiccation and high humidity on survival and DNA double strand breaks (DSB) of 
, 
and spores of 
. They exhibited different survival rates and DSB patterns under desiccation and high humidity. Higher survival and less DSB occurred at lower temperatures. Spores of 
showed the highest survivability at each condition. Survivability of at desiccation condition is higher than that at the humid condition, although survivability of 
at desiccation condition is lower than that at the humid condition. We also tested the effects of various factors on survivability of spp. Together with tests under desiccation condition, these test results suggested that spp. which we tested can survive in space for years.
横堀 伸一*; Yang, Y.*; 杉野 朋弘*; 河口 優子*; 伏見 英彦*; 鳴海 一成; 橋本 博文*; 林 宣宏*; 河合 秀幸*; 小林 憲正*; et al.
no journal, ,
To explain how organisms on the Earth were originated at the quite early stage of the history of Earth, Panspermia hypothesis was proposed. Recent findings of the Martian meteorite suggested possible existence of extraterrestrial life, and interplanetary migration of life as well. On the other hand, microbes have been collected from high altitude using balloons, aircraft and meteorological rockets since 1936, though it is not clear how could those microbes be ejected up to such high altitude. Spore forming fungi and Bacilli, and Deinococci have been isolated in these experiments. If microbes could be found present even at the higher altitude of low earth orbit (400 km), the fact would endorse the possible interplanetary migration of terrestrial life. We proposed the "Tanpopo" mission to examine possible interplanetary migration of microbes on Japan Experimental Module (JEM) of the International Space Station (ISS). In our proposal, microorganisms will be exposed to the space environment with/without model-clay materials that might protect microorganisms from vacuum UV and cosmic rays. Spore of 
sp., and vegetative cells of 
and our novel deinococcal species isolated from high altitude are candidates for the exposure experiment. In preliminary experiments, clay-materials tend to increase survivability of microorganisms under irradiation of heavy ion beam and other radiation. In this paper, we discuss current status of exposure experiment of microorganisms defined for the Tanpopo mission.
河口 優子*; 杉野 朋弘*; Yang, Y.*; 高橋 勇太*; 吉村 義隆*; 辻 尭*; 小林 憲正*; 田端 誠*; 橋本 博文*; 鳴海 一成; et al.
no journal, ,
われわれは、地球低軌道を周回する国際宇宙ステーション日本棟曝露部を利用する「微生物・有機物の宇宙曝露と微生物・宇宙塵の捕集実験」(たんぽぽ計画)を提案している。この計画では、微生物と生命の材料となり得る有機化合物が天体間を移動する可能性の検討と微小隕石の検出及び解析実験を行う予定である。超低密度シリカエアロゲルを一定期間軌道上に曝露し、衝突する微粒子内に含まれる微生物の捕集を行うとともに、地球低軌道上での微生物の生存可能性を検証するために、微生物曝露実験を行う。本発表では、捕集する微生物を解析するうえで障害となり得る点について検討した結果について報告する。また、微生物の曝露実験については、さまざまな属細菌について、宇宙環境を模擬した条件下(紫外線,放射線等)での生存を検討した結果を報告する。
横堀 伸一*; Yang, Y.*; 河口 優子*; 杉野 朋弘*; 高橋 勇太*; 鳴海 一成; 高橋 裕一*; 林 宣宏*; 吉村 義隆*; 田端 誠*; et al.
no journal, ,
生物にはさまざまな極限環境に存在するものがあり、生命の起原、Astrobiology研究の重要な研究対象として、それらの研究が進んでいる。高層大気圏も極限環境であり、そこでどのような生物が存在するのか研究が行われてきた。一方、生命の起源を考えるうえで、地球外に生命の起源を求める「パンスペルミア仮説」が古くから議論されてきた。これらのことを踏まえ、われわれのグループは、国際宇宙ステーション(ISS)上で、微生物や生命の材料になりうる有機化合物が天体間で移動可能かについての検証と、微小隕石の検出及び解析実験を行うことの提案と準備を行っている。そこでは、ISS外部に一定期間曝露した超低密度エアロゲルを用いて微小隕石やその他の微粒子を捕集し、エアロゲルの回収後にその表面と衝突トラックの顕微鏡観察等のさまざまな解析を行う。ISS軌道は強力な紫外線や放射線が降り注ぐ過酷な環境下であり、微生物は長期に生存するためには宇宙塵や粘土鉱物などの微粒子の内部に存在すると考えられる。そこで捕集した微粒子にDNA特異的な蛍光染色を行い、微生物の検出を行う。本発表では、上記のような微粒子を模した微生物と粘土鉱物の混合サンプルを用いた蛍光染色やPCRによる微生物の検出についての地上模擬実験の現状について報告する。また、宇宙曝露を予定している微生物の紫外線,放射線,真空,温度などに対する耐性について、地上対照実験を進めている。これについても併せて報告し、たんぽぽ計画の進行状況を報告する。
杉野 朋弘*; 横堀 伸一*; Yang, Y.*; 河口 優子*; 長谷川 直*; 橋本 博文*; 今井 栄一*; 奥平 恭子*; 河合 秀幸*; 田端 誠*; et al.
no journal, ,
In this report, we will report whether aerogel that have been used for the collection of space debris and cosmic dusts can be used for microbe sampling in space. We will discuss how captured particles by aerogel can be detected with DNA-specific fluorescence dye, and how to distinguish microbes from other materials (i.e. aerogel and particles such as clay). The surface of microparticles captured by aerogel is often vitrified. The non-specific fluorescent light is often observed from vitrified materials. Therefore, we need to distinguish fluorescent light of stained microbes from that of spectral characteristics of vitrified materials and bleaching rate are going to be need to distinguish stained microbes with DNA-specific fluorescence dye and other materials such as clay and aerogel. We simulated the high-speed collision of micro-particles to the aerogel with the two stage light gas gun (ca. 4 km/s). The micro-particles containing dried cells of mixed with clay material were used for the collision experiment, and the captured particles, which was stained after collision experiment, were observed with a fluorescence microscope. This experiment suggests that the captured microbes can be detected and be distinguished from clay materials.
横堀 伸一*; Yang, Y.*; 杉野 朋弘*; 河口 優子*; 高橋 勇太*; 鳴海 一成; 橋本 博文*; 林 宣宏*; 今井 栄一*; 河合 秀幸*; et al.
no journal, ,
We proposed the "Tanpopo" mission to examine possible interplanetary migration of microbes, and organic compounds on Japan Experimental Module (JEM) of the International Space Station (ISS). Tanpopo consists of six subthemes. Two of them are on the possible interplanetary migration of microbes capture experiment of microbes at the ISS orbit and space exposure experiment of microbes. In this paper, we focus on the space exposure experiment of microbes. Microbes in space are assumed be exposed to the space environment with a kind of clay materials that might protect microbes from vacuum UV and cosmic rays, or exposed as the aggregates of which outer cells might protect inner cells from vacuum UV and cosmic rays. Dried vegetative cells of and our novel deinococcal species isolated from high altitude are candidates for the exposure experiment. In addition, we are planning to perform another space exposure experiments of microbes. In this paper, we discuss current status of exposure experiment of microorganisms defined for the Tanpopo mission and others.
横堀 伸一*; Yang, Y.*; 河口 優子*; 杉野 朋弘*; 高橋 勇太*; 鳴海 一成; 中川 和道*; 田端 誠*; 小林 憲正*; 丸茂 克美*; et al.
no journal, ,
We propose a mission to examine possible interplanetary migration of microbes, organic compounds and meteoroids on Japan Experimental Module (JEM) of the International Space Station (ISS) - Tanpopo mission. Ultra low-density aerogel (ca. 0.01 g/cm
) will be used to capture micrometeoroid and space debris. Particles captured by aerogel will be analyzed after the initial inspection of the gel and tracks. The particles will be characterized in terms of mineralogical, organic and microbiological properties. In addition to particle-capture experiment on ISS, we also proposed to perform direct exposure experiments of microorganisms and organic compounds. Several deinococcal species (and strains) including our high-altitude isolates, and some other microbes are candidates for exposure.
河口 優子*; Yang, Y.*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 杉野 朋弘*; 高橋 勇太*; 谷川 能章*; 鳴海 一成; 佐藤 勝也; 橋本 博文*; et al.
no journal, ,
spores and 
are known by their extremely high resistance against UV, rays and other radiations. and , that were novel deinococcal species isolated from high altitude, showed higher resistance to UV and ionizing radiations than . If microbes could be found present even at the higher altitude of low earth orbit, the fact would endorse the possible interplanetary migration of terrestrial life. We proposed the Tanpopo mission to examine possible interplanetary migration of microbes on Japan Experimental Module of the International Space Station (ISS). Dried vegetative cells of and our novel deinococcal species are candidates for the exposure experiment. We are now testing survivals of deinococcal species under the harsh environmental conditions simulating ISS environmental conditions.
sp. to environmental factors of International Space Station (ISS) orbit; Microbes exposure experiment at ISS in the mission "Tanpopo"河口 優子*; Yang, Y.*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 清水 康之*; 杉野 朋弘*; 高橋 勇太*; 谷川 能章*; 鳴海 一成; 佐藤 勝也; et al.
no journal, ,
Tanpopo mission consists of six subthemes. Two of them are on the possible interplanetary migration of microbes - capture experiment of microbes at the ISS orbit and space exposure experiment of microbes. Dried vegetative cells of R1, 
, and our novel deinococcal species ( and ) isolated from high altitude are the candidates for the exposure experiment. In addition, some defective mutant strains on the DNA repair systems, which might affect survivability of cells under these conditions, are candidates. We are now analyzing resistance of deinococcal species and strains to the harsh environmental conditions simulating ISS environment (exposure to heavy ion beams such as helium ions and repeated temperature change).
