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熊田 高之; 元川 竜平; 大場 洋次郎; 中川 洋; 関根 由莉奈; Micheau, C.; 上田 祐生; 杉田 剛; 美留町 厚; 佐々木 未来; et al.
Journal of Applied Crystallography, 56(6), p.1776 - 1783, 2023/12
被引用回数：1 パーセンタイル：65.66(Chemistry, Multidisciplinary)既存のメイン検出器および高位置分解能フォトマル検出器に加えて新規に導入した前面検出器を組み合わせることにより、波数0.002nm
から6nmにわたる散乱を3つの光学機器配置により切れ目なく測定できるようになった。またグラフィカルユーザーインターフェースの導入と併せて装置のユーザビリティが大幅に向上した。
沓掛 健一; 松田 誠; 中村 暢彦; 石崎 暢洋; 株本 裕史; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; 中川 創平; 阿部 信市
Proceedings of 20th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1080 - 1084, 2023/11
原子力機構-東海タンデム加速器施設は最高電圧が約18MVの大型静電加速器で、重イオンビームを用いた核物理、核化学、原子物理、材料照射研究などの各分野で利用されている。2022年度も放電が頻発するため、最高加速電圧を約15MVに抑えて運転を継続した。2021年度以降、絶縁性能が劣化した機器類(セラミック製加速管や発電機駆動用アクリルシャフト等)の交換を行っており、2022年度はアクリルシャフト5本の交換を行ったが、加速電圧改善の根本的な解決には至っていない。2022年度発生した主な故障として、高電圧端子内ターボポンプの動作不良や90度偏向電磁石からの水漏れがあった。その都度、整備を行うことで施設の運転を継続しているが、今後、機器の経年劣化に対する抜本的な対策を検討する必要がある。発表では、2022年度における加速器の運転・整備状況等について報告する。
Muhialdin, B. J.*; Sanchez, C. F.*; 中川 洋; Ubbink, J.*
Food Biophysics, 10 Pages, 2023/10
被引用回数：1 パーセンタイル：54.99(Food Science & Technology)分子間相互作用が押し出しエンドウタンパク単離物(PPI)の物性に及ぼす影響について、マトリックスプレミックスに相互作用調整化合物を添加し、その結果生じる機械的および物理化学的特性の変化を調べることにより調査した。リン酸ナトリウム、尿素、ドデシル硫酸ナトリウム、
-メルカプトエタノールのいずれかを含むPPIと、4つの化合物すべてを含むPPI、脱イオン水のみを含むPPIのブレンドを、実験室規模の二軸スクリュー押出機を用いて細いストランド状に押し出した。テクスチャー・プロファイル分析から得られた硬度は、-メルカプトエタノールと4種類の化学物質すべてを用いて押し出したマトリックスが最も低く、コントロール・サンプルが最も高かった。マトリックスの保水性は、-メルカプトエタノール含有マトリックスが最も低い。この結果から、テクスチャー化PPIにおけるジスルフィド結合の重要性が確認され、疎水性および静電的相互作用が、押し出されたPPIマトリックスの特性を調節する上で補助的な役割を果たしていることが示された。
金子 文俊*; Radulescu, A.*; 中川 洋
Journal of Applied Crystallography, 56(5), p.1522 - 1527, 2023/10
被引用回数：1 パーセンタイル：65.66(Chemistry, Multidisciplinary)中性子小角散乱(SANS)は、ソフトマターの高次構造を研究するための強力な手法として広く利用されている。複雑な多成分系のSANSプロファイル解析の信頼性を高めるためには、他の手法で得られた異なる種類の構造情報を組み合わせることが望ましい。SANSとフーリエ変換赤外分光法(FTIR)を組み合わせた同時測定システムはこの目的に合致し、特に実験間で構造変化のタイミングを合わせることが困難なターゲットに有効であるが、SANSに適したサンプルは一般的な透過型FTIR測定には厚すぎるという問題点がある。この問題を解決するために、FTIR分光法の減衰全反射サンプリング法を採用した新しい同時測定システムを開発した。
平田 芳信*; 中川 洋; 山内 宏樹; 金子 耕士; 萩原 雅人; 山口 秀幸*; 大元 智絵*; 勝野 那嘉子*; 今泉 鉄平*; 西津 貴久*
Food Hydrocolloids, 141, p.108728_1 - 108728_7, 2023/08
結晶化度は食品や材料の機械的性質に反映される。結晶化度は澱粉の構造ダイナミクスと関係しているはずである。本研究では、中性子準弾性散乱(QENS)を用いて、炊飯澱粉の老化に伴う分子ダイナミクスの変化を調べた。測定されたQENSの幅は老化に伴い狭くなった。また、弾性非干渉散乱構造因子(EISF)は増加し、老化現象に伴い分子ダイナミクスが空間的に抑制されることが示された。低移動度と高移動度をそれぞれ結晶相と非晶質相に対応させた2値分布の連続拡散モデルを用いてEISFを解析したところ、低移動度成分の割合が老化によって増加することが示された。
熊田 高之; 中川 洋; 三浦 大輔; 関根 由莉奈; 元川 竜平; 廣井 孝介; 稲村 泰弘; 奥 隆之; 大石 一城*; 森川 利明*; et al.
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 14(34), p.7638 - 7643, 2023/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)スピンコントラスト変調中性子小角散乱法を用いて急冷したグルコース濃厚溶液中に生成するナノアイス結晶の構造解析を行ったところ、厚さ1nm程度、半径数十nm以上の平面上の氷晶が生成していることを見出した。本結果はグルコース分子が特定の成長面に吸着することによりその面からの結晶成長を阻害していることを示す。
株本 裕史; 中川 創平; 松田 誠
JAEA-Conf 2022-002, 146 Pages, 2023/03
第34回「タンデム加速器及びその周辺技術の研究会」は、令和4(2022)年7月21日(木)
22日(金)の2日間に亘り日本原子力研究開発機構原子力科学研究所により開催された。新型コロナウイルスの感染拡大防止の対応からオンライン形式とした。本研究会は、タンデム加速器を中心とした静電加速器施設を運営あるいは利用する研究者・技術者の現場レベルからの話題提供を通じて、参加者相互の情報交換を図り、関連研究の発展や施設管理に資することを目的として行われている。本研究会へは26の大学、研究機関および産業界から約100名の関係者が参加した。発表件数は25件で、各施設の現状報告や加速器の技術開発、応用研究等について報告が行われた。また、今回はオンライン開催のためにポスター発表は行わず、口頭発表のみとした。本報告集は、これらの発表内容をまとめたものである。
中川 洋; 山本 直樹*
Life (Internet), 13(2), p.318_1 - 318_15, 2023/02
被引用回数：1 パーセンタイル：43.28(Biology)非干渉性中性子散乱とテラヘルツ分光法は、ほぼ同じ測定エネルギー範囲を持っている。両手法はタンパク質や水和水のダイナミクスを研究するために用いられるため、両手法の長所と短所、関連する文献をレビューすることは重要である。我々の知る限り、両手法に関するレビューはなく、このレビューは高い価値を有する。
株本 裕史; 松田 誠; 中村 暢彦; 石崎 暢洋; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; 中川 創平; 阿部 信市
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1109 - 1113, 2023/01
原子力機構-東海タンデム加速器施設は最高運転電圧が約18MVの大型静電加速器で、重イオンビーム等を用いた核物理,核化学,原子物理,材料照射などの各分野で利用されている。本発表では、2021年度における加速器の運転・整備状況およびビーム利用開発等について報告する。当施設では近年、運転中の放電が頻発するため、加速電圧を約15MVと以前よりも低く抑えている。これは加速電圧に対する絶縁性能が必要な機器類(セラミック製加速管や発電機駆動用アクリルシャフト等)が経年劣化してきているためと思われる。2021年度には低エネルギー側加速管7本(3.5MV相当)とアクリルシャフト2本の交換作業を行い、絶縁性能の回復を図った。2020年度にも同様の交換作業を行っており、全体的に経年劣化が進んでいると思われることから、今後は抜本的な対策を検討する必要があると考えている。また、当施設では、現在の施設のアップグレードを行い、後継となる加速器を導入する計画の立案を行っている。超伝導加速器の技術を使用し、高エネルギー・高強度の重イオンビーム等を発生させるものであり、こちらの概要についても併せて報告する。
曽我部 知史*; 中川 洋; 山田 武*; 小関 成樹*; 川井 清司*
Biophysical Journal, 121(20), p.3874 - 3882, 2022/10
被引用回数：2 パーセンタイル：19.58(Biophysics)本研究の目的は、バクテリア(
)のガラス転移挙動を水分活性(
)の関数として明らかにすることである。298Kでの機械的緩和を調べ、機械的
(298Kで機械的ガラス転移が起こる)を0.667と決定した。平均二乗変位の温度依存性は、中性子非弾性散乱により調べた。フィッティングにより、2つの動的転移温度(low 
とhigh )が決定された。乾燥試料を除いて、低Tdに対するの影響はわずかであった。高
はの減少に伴い大きく上昇した。高で決定された動的(0.688)は、測定時間スケールが異なるため、機械的よりもわずかに高い値であった。高をガラス転移温度(
)に変換し、無水は411Kと推定された。
中川 洋; 松尾 龍人*
実験医学, p.222 - 227, 2022/07
中性子散乱の原理はX線散乱と共通するが、散乱過程における試料との相互作用が異なるためユニークな情報を与える。プローブの特性を活かした様々な測定・解析手法があり、中性子小角散乱や準弾性散乱は、液滴中のタンパク質の構造・会合状態やそれらの分子ダイナミクスの解析に有望である。線源に原子炉や加速器を必要とする中性子散乱実験は、国内だけでは施設も限られており、必要に応じて海外施設の利用を検討することもある。
富永 大輝*; 中川 洋; 佐原 雅恵*; 小田 隆*; 井上 倫太郎*; 杉山 正明*
Life (Internet), 12(5), p.675_1 - 675_9, 2022/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Biology)中性子背面散散乱装置測定用のタンパク質水溶液試料に適した試料セルのバックグラウンド散乱を評価した。その結果、D
Oを用いてベーマイトをコーティングしたアルミニウム製サンプルセルの散乱強度は、通常の水(HO)をコーティングしたサンプルセルの散乱強度よりも低いことが判明した。また、個体重量の差が小さいセルへの細心の注意と、分光器の中性子ビーム位置に対するサンプルセルの位置再現性により、DO緩衝液とサンプル容器の散乱プロファイルを正確に差し引くことができた。その結果、希薄なタンパク質溶液からタンパク質のダイナミクスに関する高品質な情報を抽出することができた。
中川 洋; 松尾 龍人*
波紋, 32(1), p.12 - 15, 2022/02
タンパク質の生物学的機能を解明し、予測し、制御するためには、その溶液構造とダイナミクスを明らかにすることが重要である。小角散乱法は、生理学的条件下で標的分子との結合によるタンパク質の構造とダイナミクスの変化を調べるための有効な手法の一つであるが、その分解能は、原子レベルの分解能で構造情報を得ることができる結晶学と比較して低い。また、中性子スピンエコーは、小角散乱でカバーされているQ領域のタンパク質の構造ダイナミクスを測定できる唯一の手法である。本論文では、小角散乱と中性子スピンエコーを用いた我々の最近の研究を紹介
松尾 龍人*; 中川 洋
波紋, 32(1), p.8 - 11, 2022/02
非干渉性中性子散乱は、生体分子や水のダイナミクスを調べるための強力なツールである。本稿では、まず、散乱スペクトルに基づいてリン脂質分子に含まれる運動の詳細な情報を得ることができる「マトリョーシカモデル」と呼ばれる新しい力学モデルについて説明する。後半では、水分活性と水の分子運動の関係や、圧力と水和がタンパク質のダイナミクスに及ぼす影響について議論されている。これらの研究は、生体機能のメカニズムを解明するための詳細な情報を提供する分析方法の進歩を示すものである。
-casein micelles using neutron spectroscopy中川 洋; Appavou, M.-S.*; Wuttke, J.*; Zamponi, M.*; Holderer, O.*; Schrader, T.*; Richter, D.*; Doster, W.*
Joint Annual Report 2021 of the MLZ and FRM II, P. 55, 2022/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Biophysics)ベータカゼインは、温度の上昇とともに可逆的な吸熱性の自己会合を起こし、ミセルを形成する。我々は、ナノ秒スケールの分子運動の観点から構造ダイナミクスを評価した。我々は、溶液中のベータカゼインについて、ナノ秒およびサブナノ秒の時間スケールでの2つの緩和過程を報告する。どちらの過程も、調和振動ポテンシャルでのバネ定数を定義したBrownian Oscillatorモデルを用いて解析した。緩和時間を溶媒の粘度で割ると、温度依存性のほとんどが取り除かれ、この過程が溶媒の密度揺らぎを含んでいることを示している。より速い過程は振幅が小さく、水和水を必要とする。ミセルの中では、ベータカゼインモノマーの柔軟性が保たれている。
中川 洋
アグリバイオ, 6(1), p.44 - 46, 2021/12
食品の品質を特徴付けるマクロな物性(保存性や食感)をミクロ構造から理解するためには、食品分子のナノ構造や水和状態のミクロな情報とマクロの観測量の関係性を解明することが重要である。「ナノからマイクロスケールに広がる食品分子の複雑な階層構造」と「分子構造内の相互作用や水分状態」の解明は、食品物理学の中心となるテーマの一つである。中性子小角散乱や準弾性散乱法は、このような空間スケールの分子構造や分子運動性の解析が可能である。
-casein micelles by neutron spectroscopy中川 洋; Appavou, M.-S.*; Wuttke, J.*; Zamponi, M.*; Holderer, O.*; Schrader, T. E.*; Richter, D.*; Doster, W.*
Biophysical Journal, 120(23), p.5408 - 5420, 2021/12
被引用回数：1 パーセンタイル：8.05(Biophysics)カゼイン蛋白質は、プロリン残基が多いため、典型的な折り畳み蛋白質とは異なる、拡張された構造的特徴とそのダイナミクスを特徴としている。この特徴的な構造のダイナミクスをOrenstein-Uhlenbeckブラウン振動子モデルを用いた広い時間スケールのQENS実験により記述することができた。また、リン酸カルシウムの効果的な貯留についても、その特徴的な動的構造の観点から議論することができた。また、ナノ秒オーダーでのタンパク質の物理過程が生体機能に与える生物学的な役割についても報告した。
山本 直樹*; 中西 真大*; Rajan, R.*; 中川 洋
Biophysics and Physicobiology (Internet), 18, p.284 - 288, 2021/12
水は生物にとって必要不可欠な溶媒である。われわれの体の6割は水で構成されており、水が不足すると多くの致命的な問題が発生する。また、タンパク質の機能は、その表面に水分子を伴って初めて発揮されることが知られている。したがって、水と生体成分がどのように相互作用しているかを、構造とダイナミクスの観点から理解することが不可欠である。凍結は水の基本的かつ単純な現象であるため、そのためのプローブとして利用することができる。さらに、細胞やタンパク質を低温下で保存することは、多くのアプリケーションにとって非常に重要であり、その結果、凍結によって無数の望ましくない結果が引き起こされることになる。
富永 大輝*; 佐原 雅恵*; 川北 至信; 中川 洋; 山田 武*
Journal of Applied Crystallography, 54(6), p.1631 - 1640, 2021/12
被引用回数：4 パーセンタイル：55.82(Chemistry, Multidisciplinary)For quasi-elastic neutron scattering (QENS) studies, sample cells made of pure or alloyed aluminum are frequently employed. Although the Al surface is protected by a passivating film, this film is not robust. Therefore, when the sample is an aqueous solution, chemical interactions between the Al surface and sample, promoted by corrosive entities such as chloride ions and certain conditions of pH, can compromise the integrity of the cell and interfere with the experiment. In this study, the corrosion susceptibilities of Al and its alloys were investigated by subjecting them to various treatments; the results were compared with those of other candidate materials with low chemical reactivity. This work showed that alloys with higher Al content and boehmite-coated surfaces are resistant to corrosion. In particular, for Al, the resistance is due to a reduction in the contact area achieved by reducing the surface roughness. QENS measurements of empty sample cells made of these materials revealed two results: (1) the profile of the cell fabricated with a copper-free Al alloy showed a minor dependence on the scattering vector magnitude 
and (2) reducing the real surface area of Al effectively suppresses its scattering intensity, while boehmite coating strengthens the scattering. Cells fabricated with Mo, Nb and single-crystal sapphire can be used as alternatives to Al because of their low scattering intensity and reduced dependence on .
中川 洋; 玉田 太郎*
Frontiers in Chemistry (Internet), 9, p.738077_1 - 738077_7, 2021/10
被引用回数：9 パーセンタイル：50.44(Chemistry, Multidisciplinary)タンパク質の水和は、タンパク質の安定性と分子認識に極めて重要である。水分子は、水素結合を介してタンパク質の表面と相互作用する。ここでは、球状タンパク質であるスタフィロコッカルヌクレアーゼの結晶状態での水和構造と水素結合状態を、様々な水和レベルで全原子分子動力学シミュレーションにより調べた。その結果、疎水性の残基表面は親水性の残基表面よりも水和性が高いことがわかったが、水分量の増加に応じて両者は均一に水和することがわかった。また、水和した水の水素結合は四面体構造をしており、バルク水の構造とあまり変わらないことがわかった。この水素結合構造は、中性子結晶構造解析の結果と一致している。今回のシミュレーションは、結晶状態での水和構造や水素結合状態を解析するのに有効であり、結晶構造解析で得られた情報をさらに解析するのに大いに役立つと考えられる。
