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Tough yet flexible superelastic alloys meet biomedical needs

Xu, X.*; 大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; 貝沼 亮介*; et al.

Advanced Materials & Processes, 180(7), p.35 - 37, 2022/10

Metallic biomaterials are widely used to replace or support failing hard tissues due to excellent mechanical properties and high wear resistance, with demand increasing as the global population continues to age. It is widely accepted that successful metallic biomaterials should have good biocompatibility, high corrosion resistance, and strong wear resistance. In addition, a low Young's modulus similar to human bone is now recognized as another important factor, in order to avoid bone atrophy due to the stress shielding effect. While the Young's modulus of stainless steels and conventional fcc CoCr alloys is as high as 190-240 GPa, for $$beta$$-type Ti-base alloys it is generally in the range of 50-80 GPa. Young's modulus values are as low as 35 GPa for Ti-Nb-Ta-Zr, close to that of human bone at approximately 10-30 GPa. However, Ti-base alloys come with the compromise of low wear resistance. In fact, alloys that feature a low Young's modulus along with high wear resistance have been difficult to realize. This article explores the recently developed bcc CoCr-base alloy Co-Cr-Al-Si as a potential solution to these issues, i.e., the difficulty in combining a low Young's modulus with high wear resistance, and the challenge of realizing large superelastic strains.


Flexible and tough superelastic Co-Cr alloys for biomedical applications

大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; Harjo, S.; et al.

Advanced Materials, 34(27), p.2202305_1 - 2202305_11, 2022/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:69.69(Chemistry, Multidisciplinary)

The demand for biomaterials has been increasing along with the increase in the population of elderly people worldwide. The mechanical properties and high wear resistance of metallic biomaterials makes them well-suited for use as substitutes or as support for damaged hard tissues. However, unless these biomaterials also have a low Young's modulus similar to that of human bones, bone atrophy inevitably occurs. Because a low Young's modulus is typically associated with poor wear resistance, it is difficult to realize a low Young's modulus and high wear resistance simultaneously. Also, the superelastic property of shape memory alloys makes them suitable for biomedical applications, like vascular stents and guide wires. However, due to the low recoverable strain of conventional biocompatible shape memory alloys, the demand for a new alloy system is high. The novel body-center-cubic cobalt-chromium-based alloys in this paper provide a solution to both of these problems. We believe our novel alloys are promising candidates for biomedical applications.


JRR-2, JRR-3及びホットラボから発生した放射性廃棄物に対する放射化学分析

飛田 実*; 原賀 智子; 佐々木 誉幸*; 関 晃太郎*; 大森 弘幸*; 河内山 真美; 下村 祐介; 石森 健一郎; 亀尾 裕

JAEA-Data/Code 2019-016, 72 Pages, 2020/02


日本原子力研究開発機構の研究施設等から発生する研究施設等廃棄物は、放射能レベルに応じて将来的に浅地中埋設処分される予定であり、埋設処分を開始するまでに、廃棄体の放射能濃度を評価する方法を構築する必要がある。そこで、原子力科学研究所バックエンド技術部では、研究施設等廃棄物に対する放射能濃度評価方法の検討に資するため、原子力科学研究所内で保管されているJRR-2、JRR-3及びホットラボから発生した放射性廃棄物から分析試料を採取し、放射化学分析を実施した。本報告書は、平成28年度から平成30年度に取得した25核種($$^{3}$$H, $$^{14}$$C, $$^{36}$$Cl, $$^{60}$$Co, $$^{63}$$Ni, $$^{90}$$Sr, $$^{94}$$Nb, $$^{93}$$Mo, $$^{99}$$Tc, $$^{108m}$$Ag, $$^{126}$$Sn, $$^{129}$$I, $$^{137}$$Cs, $$^{152}$$Eu, $$^{154}$$Eu, $$^{233}$$U, $$^{234}$$U, $$^{238}$$U, $$^{238}$$Pu, $$^{239}$$Pu, $$^{240}$$Pu, $$^{241}$$Pu, $$^{241}$$Am, $$^{243}$$Am, $$^{244}$$Cm)の放射能濃度データについて整理し、放射能濃度評価法検討のための基礎資料としてまとめたものである。


リスクコミュニケーション実施上の課題の研究; 平成28年度(委託研究)

田中 勝*; 河原 長美*; 石坂 薫*; 大畑 ゆき*; 福池 伊織*; 川瀬 啓一; 時澤 孝之; 宮川 洋*; 石森 有

JAEA-Research 2018-001, 98 Pages, 2018/06




捨石たい積場周辺環境の監視測定結果(平成28年度); 鳥取県内

小野 高行; 川崎 悟; 石森 有; 安藤 正樹

JAEA-Review 2017-044, 13 Pages, 2018/03




人形峠周辺環境の監視測定結果(平成28年度); 岡山県内

小野 高行; 川崎 悟; 石森 有; 安藤 正樹

JAEA-Review 2017-043, 39 Pages, 2018/03




Evidence for momentum-dependent heavy fermionic electronic structures; Soft X-ray ARPES for the superconductor CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ in the normal state

中谷 泰博*; 荒谷 秀和*; 藤原 秀紀*; 森 健雄*; 鶴田 篤史*; 橘 祥一*; 山口 貴司*; 木須 孝幸*; 山崎 篤志*; 保井 晃*; et al.

Physical Review B, 97(11), p.115160_1 - 115160_7, 2018/03


 被引用回数:3 パーセンタイル:16.34(Materials Science, Multidisciplinary)

We present clear experimental evidence for the momentum-dependent heavy fermionic electronic structures of the 4${it f}$-based strongly correlated system CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ by soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy. A comparison between the experimental three-dimensional quasiparticle dispersion of LaNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ and CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ has revealed that heavy fermionic electronic structures are seen in the region surrounding at a specific momentum. Furthermore, the wave vectors between the observed "heavy spots" are consistent with a result of neutron scattering reflecting magnetic correlations, which could be a trigger of the superconductivity in CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$.


Determination of fusion barrier distributions from quasielastic scattering cross sections towards superheavy nuclei synthesis

田中 泰貴*; 成清 義博*; 森田 浩介*; 藤田 訓裕*; 加治 大哉*; 森本 幸司*; 山木 さやか*; 若林 泰生*; 田中 謙伍*; 武山 美麗*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 87(1), p.014201_1 - 014201_9, 2018/01

 被引用回数:16 パーセンタイル:73.02(Physics, Multidisciplinary)

ガス充填型反跳生成核分離装置GARISを用いて$$^{48}$$Ca + $$^{208}$$Pb, $$^{50}$$Ti + $$^{208}$$Pb, $$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cm反応系における準弾性散乱断面積の励起関数を測定した。これらのデータから融合障壁分布を導出し、チャンネル結合計算と比較した。$$^{48}$$Ca + $$^{208}$$Pb及び$$^{50}$$Ti + $$^{208}$$Pb反応の障壁分布のピークエネルギーはそれらの反応系における2中性子蒸発断面積のピークエネルギーと良く一致し、一方$$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cm反応の障壁分布のピークエネルギーは4中性子蒸発断面積のピークエネルギーより少し下に現れることが判った。この結果は超重核合成の際の最適ビームエネルギーの予測に役立つ情報を与える。


リスクコミュニケーション実施上の課題の研究; 平成27年度(委託研究)

田中 勝*; 青山 勲*; 石坂 薫*; 大畑 ゆき*; 福池 伊織*; 川瀬 啓一; 渡邊 雅範; 時澤 孝之; 宮川 洋*; 石森 有

JAEA-Research 2017-003, 65 Pages, 2017/06




Study of the reaction $$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cm $$rightarrow$$ $$^{296}$$Lv$$^{ast}$$ at RIKEN-GARIS

加治 大哉*; 森田 浩介*; 森本 幸司*; 羽場 宏光*; 浅井 雅人; 藤田 訓裕*; Gan, Z.*; Geissel, H.*; 長谷部 裕雄*; Hofmann, S.*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 86(3), p.034201_1 - 034201_7, 2017/03

 被引用回数:24 パーセンタイル:80.78(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所のガス充填型反跳核分離装置GARISを用いて$$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cm $$rightarrow$$ $$^{296}$$Lv$$^{ast}$$融合反応を調べた。116番元素$$^{292}$$Lv, $$^{293}$$Lvと思われる核反応生成物に起因するアルファ線と自発核分裂の崩壊連鎖が7事象観測された。崩壊連鎖中に観測された原子核の性質は過去の報告値とよく一致したが、1つの崩壊連鎖で一部矛盾が観測された。これは$$^{285}$$Cnの新しい自発核分裂分岐比の存在、あるいは新同位体$$^{294}$$Lv生成の可能性を示唆するものと思われる。


Circular dichroism in resonant angle-resolved photoemission spectra of LaNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$

中谷 泰博*; 藤原 秀紀*; 荒谷 秀和*; 森 健雄*; 橘 祥一*; 山口 貴司*; 木須 孝幸*; 山崎 篤志*; 保井 晃*; 山上 浩志*; et al.

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 220, p.50 - 53, 2017/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:9.36(Spectroscopy)

重い電子化合物CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$の非4$$f$$バンド由来の電子構造を明らかにするため、LaNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$の軟X線角度分解光電子分光を行った。La M$$_{4,5}$$吸収端での光電子スペクトルで、価電子帯のLa 5$$d$$成分の明瞭な強度の増大が観測された。さらに、軌道対称性に起因するバンドに依存した円二色性が観測された。


Complex chemistry with complex compounds

Eichler, R.*; 浅井 雅人; Brand, H.*; Chiera, N. M.*; Di Nitto, A.*; Dressler, R.*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Even, J.*; Fangli, F.*; Goetz, M.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 131, p.07005_1 - 07005_7, 2016/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:62.26

近年、物理的な前段分離装置を活用することにより、超重元素の比較的不安定な単一分子の合成と研究が気相化学研究によって可能になった。非常に揮発性の高い106番元素のヘキサカルボニル錯体Sg(CO)$$_{6}$$の合成は最近の大きな成果である。この成功を受けて、中心金属原子と周囲の配位子間の第一乖離エネルギーの測定を第2世代の実験として実施した。管状の分解反応装置を用いた手法を開発し、短寿命のMo(CO)$$_{6}$$, W(CO)$$_{6}$$, Sg(CO)$$_{6}$$錯体に適用することに成功した。


Electronic structures of ferromagnetic CeAgSb$$_{2}$$; Soft X-ray absorption, magnetic circular dichroism, and angle-resolved photoemission spectroscopies

斎藤 祐児; 藤原 秀紀*; 山口 貴司*; 中谷 泰博*; 森 健雄*; 渕本 寛人*; 木須 孝幸*; 保井 晃*; 宮脇 淳*; 今田 真*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 85(11), p.114713_1 - 114713_7, 2016/11

 被引用回数:13 パーセンタイル:65.3(Physics, Multidisciplinary)

軟X線吸収(XAS)、磁気円二色性(XMCD)、角度分解光電子分光(ARPES)により強磁性体CeAgSb$$_{2}$$の電子状態を調べた。Ce $$M_{4,5}$$ XASスペクトルのサテライト構造の強度が非常に小さいことから、Ce 4${it f}$電子は非常に局在的であることが明らかとなった。Ce $$M_{4,5}$$ XASの線二色性効果から、Ce 4${it f}$基底状態は${it c}$軸方向を向いた$$Gamma$$$$_{6}$$であることが分かった。XMCD結果は、CeAgSb$$_{2}$$の局在磁性描像を支持する。さらに、ARPESで得られたバンド構造は、CeAgSb$$_{2}$$では無くLaAgSb$$_{2}$$に対するバンド計算結果とよく一致する。しかしながら、Ce 3${it d}$-4${it f}$共鳴ARPES結果では、ブリルアンゾーンの一部でCe 4$$f^{1}_{5/2}$$と4$$f^{1}_{7/2}$$ピーク強度比に波数依存性が観測され、Ce 4${it f}$と伝導電子に無視できない混成効果が有ることが分かった。このことは、CeAgSb$$_{2}$$のあまり大きくない電子比熱係数と関係づけることができる。



関 晃太郎; 佐々木 誉幸*; 秋元 友寿*; 徳永 貴仁; 田中 究; 原賀 智子; 上野 隆; 石森 健一郎; 星 亜紀子; 亀尾 裕

JAEA-Technology 2016-013, 37 Pages, 2016/07





沢村 勝; 羽島 良一; 西森 信行; 永井 良治; 岩下 芳久*; 頓宮 拓*; 久保 毅幸*; 佐伯 学行*

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.583 - 586, 2015/09



Thickness-dependent magnetic properties and strain-induced orbital magnetic moment in SrRuO$$_{3}$$ thin films

石上 啓介*; 吉松 公平*; 豊田 大介*; 滝沢 優*; 吉田 鉄平*; 芝田 悟朗*; 原野 貴幸*; 高橋 文雄*; 門野 利治*; Verma, V. K.*; et al.

Physical Review B, 92(6), p.064402_1 - 064402_5, 2015/08

 被引用回数:42 パーセンタイル:83.68(Materials Science, Multidisciplinary)

Thin films of the ferromagnetic metal SrRuO$$_{2}$$ (SRO) show a varying easy magnetization axis depending on the epitaxial strain, and undergo a metal-to-insulator transition with decreasing film thickness. We have investigated the magnetic properties of SRO thin films with varying thicknesses fabricated on SrTiO$$_{3}$$(001) substrates by soft X-ray magnetic circular dichroism at the Ru M2,3 edge. Results have shown that, with decreasing film thickness, the film changes from ferromagnetic to nonmagnetic at around 3 monolayer thickness, consistent with previous magnetization and magneto-optical Kerr effect measurements. The orbital magnetic moment perpendicular to the film was found to be 0.1$$mu$$B/Ru, and remained nearly unchanged with decreasing film thickness while the spin magnetic moment decreases. A mechanism for the formation of the orbital magnetic moment is discussed based on the electronic structure of the compressively strained SRO film.


Production of $$^{88}$$Nb and $$^{170}$$Ta for chemical studies of element 105, Db, using the GARIS gas-jet system

Huang, M.*; 羽場 宏光*; 村上 昌史*; 浅井 雅人; 加治 大哉*; 金谷 淳平*; 笠松 良崇*; 菊永 英寿*; 菊谷 有希*; 小森 有希子*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 304(2), p.845 - 849, 2015/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:26.53(Chemistry, Analytical)



Probing strongly correlated 4$$f$$-orbital symmetry of the ground state in Yb compounds by linear dichroism in core-level photoemission

森 健雄*; 北山 賢*; 金井 惟奈*; 内免 翔*; 藤原 秀紀*; 東谷 篤志*; 玉作 賢治*; 田中 新*; 寺嶋 健成*; 今田 真*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 83(12), p.123702_1 - 123702_5, 2014/12

 被引用回数:15 パーセンタイル:68.94(Physics, Multidisciplinary)




沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 羽島 良一; 岩下 芳久*; 藤澤 博*; 頓宮 拓*; 久保 毅幸*; 佐伯 学行*

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.618 - 620, 2014/10



捨石たい積場周辺環境の監視測定結果,平成25年度; 鳥取県内

小野 高行; 辻中 秀介; 石森 有; 川崎 悟; 安藤 正樹

JAEA-Review 2014-025, 13 Pages, 2014/08



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