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論文

Neutron diffraction study on the deuterium composition of nickel deuteride at high temperatures and high pressures

齋藤 寛之*; 町田 晃彦*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 舟越 賢一*; 佐藤 豊人*; 折茂 慎一*; 青木 勝敏*

Physica B; Physics of Condensed Matter, 587, p.412153_1 - 412153_6, 2020/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

重水素を含んだfcc Niを、3.36GPaで1073Kから300Kへ冷却した際の、構造中の重水素(D)の席占有率を中性子その場観察により調べた。多くの重水素はfccの金属格子の八面体サイトを占め、またわずかながら四面体サイトへの占有も見られた。八面体サイトの占有率は、1073Kから300Kへの冷却で0.4から0.85へ増大した。一方、四面体サイトの占有率は約0.02のままであった。この温度に依存しない四面体サイトの占有率は普通でなく、その理由はよくわからない。水素による膨張の体積と水素組成の直線関係から、重水素の侵入による体積膨張は、2.09(13) ${AA $^{3}$/D}$原子と求められた。この値は、過去NiやNi$$_{0.8}$$ Fe$$_{0.2}$$合金で報告されている2.14-2.2 ${AA $^{3}$/D}$原子とよく一致している。

論文

Crystal and magnetic structures of double hexagonal close-packed iron deuteride

齊藤 寛之*; 町田 晃彦*; 飯塚 理子*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 舟越 賢一*; 佐藤 豊人*; 折茂 慎一*; 青木 勝敏*

Scientific Reports (Internet), 10, p.9934_1 - 9934_8, 2020/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Multidisciplinary Sciences)

4-6GPaの圧力で1023-300Kに降温中の鉄重水素化物の中性子回折パターンを測定した。二重六方晶構造を持つ$$varepsilon$$'重水素化物は温度圧力に応じて他の安定または準安定相と共存し、673K, 6.1GPaではFeD$$_{0.68(1)}$$、603K, 4.8GPaではFeD$$_{0.74(1)}$$の組成を持つ固溶体を形成した。300Kに段階的に降温する際、D組成は1.0まで上昇し、一重水素化物FeD$$_{1.0}$$を生成した。4.2GPa, 300Kにおけるdhcp FeD$$_{1.0}$$において溶け込んだD原子は、中心位置から外れた状態で二重六方格子の八面体空隙のすべてを占めていた。また、二重六方晶構造は12%の積層欠陥を含んでいた。また磁気モーメントは2.11$$pm$$0.06B/Feであり、Feの積層面内で強磁性的に並んでいた。

論文

Hexagonal close-packed iron hydride behind the conventional phase diagram

町田 晃彦*; 齋藤 寛之*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 舟越 賢一*; 佐藤 豊人*; 折茂 慎一*; 青木 勝敏*

Scientific Reports (Internet), 9(1), p.12290_1 - 12290_9, 2019/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:32.58(Multidisciplinary Sciences)

hcp金属Feは、地球の内核に相当する温度圧力条件を含む広い範囲の温度(T)および圧力(P)条件で安定に存在するが、hcp鉄水素化物FeHxは、従来のFe-H系の相図には存在しない。温度298-1073K、水素圧4-7GPaにおけるその場X線および中性子回折実験を行った結果、x$$<$$0.6の範囲でhcp鉄水素化物が生成されることを明らかにした。水素原子は、ホスト金属格子の八面体サイトを部分的にランダムにも占めていた。またHの侵入による体積膨張は、1水素当り2.48(5) $AA $^{3}$$であり、面心立方(fcc)鉄水素化物のものより大きかった。hcp水素化物は、fcc水素化物と異なり、その水素組成xは温度とともに増大した。本研究は、広範囲のx-T-P領域にわたるFe-H系のさらなる調査のための手引きを提供する。

論文

Observation of dynamics and modification of solid surface using a picosecond soft X-ray laser

錦野 将元; 河内 哲哉; 長谷川 登; 石野 雅彦; 南 康夫*; 末元 徹*; 大西 直文*; 伊藤 篤史*; 佐藤 克俊*; Faenov, A.*; et al.

X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources; Development and Applications XI (Proceedings of SPIE, Vol.9589), p.958902_1 - 958902_7, 2015/09

The high quality soft X-ray laser (SXRL) source enables us to achieve quite high spatial-resolution as a probe and quite intense X-ray as a pump. As an application using the SXRL, we have observed the spallative ablation process by the interaction with SXRL or femto-second (fs) laser. In the presentation, we show several new application results using the SXRL. We discuss the scenario of the spallative ablation of the sample surface. The numerical simulation study is underway by using a molecular dynamics code. These results lead to understanding the full process of the interaction with the SXRL and/or fs laser.

論文

A Laser-plasma-produced soft X-ray laser at 89 eV generates DNA double-strand breaks in human cancer cells

佐藤 克俊*; 錦野 将元; 河内 哲哉; 下川 卓志*; 今井 高志*; 手島 昭樹*; 西村 博明*; 神門 正城

Journal of Radiation Research, 56(4), p.633 - 638, 2015/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:89.92(Biology)

X線レーザーは、生物学,医学分野をはじめとする諸分野への応用研究が期待されているが、そのDNA損傷等の生物学的影響についての評価はまだ進んでいない。放射線生物学への応用研究の最初のステップとして軟X線レーザーマイクロビーム照射装置の開発を行った。軟X線レーザーによるDNA損傷生成についての研究を開始した。マイクロビーム照射装置については、軟X線集光素子を用いて培養細胞集団程度の大きさに集光を行い、マイクロメーターレベルの制御可能なステージを組み合わせてあり、大気中の培養細胞に照射可能である。本装置を用いて世界で初めて軟X線レーザーの照射によるがん細胞のDNA二本鎖切断の生成を確認した。

論文

True Boundary for the formation of homoleptic transition-metal hydride complexes

高木 成幸*; 飯島 祐樹*; 佐藤 豊人*; 齋藤 寛之; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 三輪 和利*; 池庄司 民夫*; 青木 勝敏*; 折茂 慎一*

Angewandte Chemie; International Edition, 54(19), p.5650 - 5653, 2015/05

 被引用回数:23 パーセンタイル:29.08(Chemistry, Multidisciplinary)

Despite many exploratory studies over the past several decades, the presently known transition metals that form homoleptic transition-metal hydride complexes are limited to the Groups 7-12. Here we present evidence for the formation of Mg$$_{3}$$CrH$$_{8}$$, containing the first Group 6 hydride complex [CrH$$_{7}]$$$$^{5-}$$.

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

 被引用回数:28 パーセンタイル:17.56(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

Unusual sevenfold coordination of Ru in complex hydride Na$$_{3}$$RuH$$_{7}$$; Prospect for formation of [FeH$$_{7}$$]$$^{3-}$$ anion

高木 成幸*; 池庄司 民夫*; 松尾 元彰*; 佐藤 豊人*; 齋藤 寛之; 青木 勝敏; 折茂 慎一*

Applied Physics Letters, 103(11), p.113903_1 - 113903_4, 2013/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:58.08(Physics, Applied)

We used density-functional calculations to clarify the origin of the unusual sevenfold coordination of Ru by H in Na$$_{3}$$RuH$$_{7}$$. We found that the ${it D$_{5h}$}$ symmetry of the ligands enables the formation of strong covalent bonds of Ru and H through ligand-field effects, stabilizing the sevenfold coordination. We also examined the possible synthesis of the hypothetical 3${it d}$ analog, Li$$_{3}$$FeH$$_{7}$$, which has a gravimetric hydrogen density of 8.4 mass%. The calculated enthalpychange of -16 kJ/mol H$$_{2}$$ for the reaction, 3LiH + Fe + 2H$$_{2}$$ $$rightarrow$$ Li$$_{3}$$FeH$$_{7}$$, reveals a possible route to a stable complex hydride containing [FeH$$_{7}$$]$$^{3-}$$.

論文

Formation process of perovskite-type hydride LiNiH$$_{3}$$; ${it In situ}$ synchrotron radiation X-ray diffraction study

佐藤 龍太郎*; 齋藤 寛之; 遠藤 成輝; 高木 成幸*; 松尾 元彰*; 青木 勝敏; 折茂 慎一*

Applied Physics Letters, 102(9), p.091901_1 - 091901_4, 2013/03

 被引用回数:19 パーセンタイル:29.68(Physics, Applied)

The formation process of perovskite-type hydride LiNiH$$_{3}$$ was investigated using ${it in situ}$ synchrotron X-ray diffraction measurements. A mixture of LiH and Ni was hydrogenated at 873 K and 3 GPa, and the structural changes associated with hydrogenation were observed. Time resolved diffraction profiles showed a three-step reaction: hydrogenation of Ni to NiH$$_{x}$$, formation of Li$$_{y}$$Ni$$_{1-y}$$H solid solution, and conversion to perovskite-type hydride LiNiH$$_{3}$$. The solid solution, which has never been reported, plays the role of the precursor in the perovskite formation and its presence is apparently critical for synthesizing perovskite-type hydrides.

論文

Density-functional study of perovskite-type hydride LiNiH$$_{3}$$ and its synthesis; Mechanism for formation of metallic perovskite

高木 成幸*; 齋藤 寛之; 遠藤 成輝; 佐藤 龍太郎*; 池庄司 民夫*; 松尾 元彰*; 三輪 和利*; 青木 勝敏; 折茂 慎一*

Physical Review B, 87(12), p.125134_1 - 125134_6, 2013/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:55.83(Materials Science, Multidisciplinary)

A metallic perovskite-type hydride LiNiH$$_{3}$$ was synthesized based on first-principles prediction. We theoretically examined its electronic structure and found that half of the Ni-H derived antibonding states are occupied and that the modest thermodynamic stability depends on a delicate balance between (1) destabilization and (2) alleviation of compression frustration in corner-sharing octahedra, both of which arise from occupation of antibonding states. Through density-functional analyses of the electronic structure and lattice instability extending over Li$$T$$H$$_{3}$$ series ($$T$$ = Fe, Co, Ni, and Cu), we showed that the balance is in fact reflected in their thermodynamic stability.

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

 被引用回数:16 パーセンタイル:43.67(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

Application of laser plasma X-ray beam in radiation biology

錦野 将元; 佐藤 克俊; 長谷川 登; 石野 雅彦; 河内 哲哉; 今園 孝志; 沼崎 穂高*; 手島 昭樹*; 西村 博明*

X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.301 - 306, 2011/12

X線マイクロビームの細胞照射によるバイスタンダー効果の研究をはじめとする生物学の分野や、光子活性化療法やX線血管造影等の医療,医学分野において単色線パルスの有用性が認識されはじめており、レーザー駆動による単色X線源を実現することができれば、従来の大型放射光施設よりも格段に小型,安価で高輝度な光源として、生物学,医学分野をはじめとする諸分野へ大きな貢献をすることができる。本研究では、高輝度な単色X線パルス発生とその単色X線源を使った放射線生物学への応用研究への展開を目的としている。そこで、大阪大学大学院医学研究科・医用物理学講座及び大阪大学レーザーエネルギー学研究センターと共同で超短パルスレーザーによって発生させたレーザープラズマX線及び、軟X線レーザーを利用したX線マイクロビーム照射装置の開発及び、その装置を用いたがん細胞における放射線生物影響に関する応用研究を行った。

論文

Measurement of DNA double-strand break yield in human cancer cells by high-current, short-duration bunches of laser-accelerated protons

余語 覚文; 佐藤 克俊; 錦野 将元; 前田 拓也*; 榊 泰直; 堀 利彦*; 小倉 浩一; 西内 満美子; 手島 昭樹*; 西村 博明*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 50(10), p.106401_1 - 106401_7, 2011/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:68.36(Physics, Applied)

To investigate the radiobiological effects of high dose rates that are attributed to high current, short bunch beam generation with laser-dreven ion acceleration, we have developed an experimental setup that uses laser-accelerated protons. ${it In-vitro}$ human lung cancer cells: A549 pulmonary adenocarcinoma are irradiated with a laser-accelerated proton bunches with a duration of $$2 times 10^{-8}$$ s and flux of $$sim10^{15}$$ cm$$^{-2}$$s$$^{-1}$$, amounting to single bunch absorbed dose at the 1 Gy level. The double-strand break (DSB) yield in cell DNA is analyzed for the laser-accelerated proton beam at an average LET of 41 keV/$$mu$$m.

論文

レーザプラズマX線マイクロビーム照射装置の開発と放射線生物学研究応用

佐藤 克俊; 錦野 将元; 沼崎 穂高*; 河内 哲哉; 手島 昭樹*; 西村 博明*

電気学会論文誌,C, 130(10), p.1800 - 1805, 2010/10

近年のレーザ技術の発展により、高強度超短パルスレーザが利用できるようになった。高強度超短パルスレーザを金属ターゲットに照射するとターゲット表面にプラズマが生成される。このプラズマから発生する高速電子と金属ターゲットの相互作用により制動X線と特性X線が発生する。このX線は、レーザプラズマX線と呼ばれており、従来のX線管や加速器を用いて発生させたX線と比較して、超短パルス, 高輝度, 単一エネルギー, 集光可能であるという特徴を持つ。この特徴は、X線マイクロビーム照射装置に最適である。現在、われわれはレーザプラズマX線源の医学,生命化学応用として細胞照射用X線マイクロビーム照射装置の開発と、がん細胞における放射線応答及びバイスタンダー効果に関する研究を行っている。本論文では、レーザプラズマX線マイクロビーム照射装置の概要、現在得られている細胞照射実験結果、レーザプラズマX線源の放射線生物学研究上での利点等について述べる。

論文

$${gamma}$$-H2AX and phosphorylated ATM focus formation in cancer cells after laser plasma X irradiation

佐藤 克俊; 錦野 将元; 岡野 泰彬*; 大島 慎介*; 長谷川 登; 石野 雅彦; 河内 哲哉; 沼崎 穂高*; 手島 昭樹*; 西村 博明*

Radiation Research, 174(4), p.436 - 445, 2010/10

 被引用回数:16 パーセンタイル:43.59(Biology)

単色性,超短パルス性や空間コヒーレンス等の特徴があるレーザープラズマX線を用いた放射線生物影響研究の展開を行った。超短パルスレーザーを銅ターゲットに照射することにより8keV,ピコ秒程度のK殻特性X線パルスを発生させ、ポリキャピラリーX線レンズで集光、細胞照射可能な照射装置の開発を行った。レーザープラズマX線の吸収線量はガフクロミックフィルムを用いて行った。免疫蛍光染色法を用いて2Gyの照射を行ったときにがん細胞核内に生成するリン酸化H2AXとATMのフォーカス生成の確認を行いDNA2本鎖切断の確認を行った。また、それらの結果を医療用の線形加速器を用いて得られた結果と比較を行い、これまでのX線源と比較してレーザープラズマX線は放射線生物研究にとって有用性の高いX線源であることを示した。

論文

Application of laser produced plasma K$$alpha$$ X-ray probe in radiation biology

錦野 将元; 佐藤 克俊; 長谷川 登; 石野 雅彦; 大島 慎介*; 岡野 泰彬*; 河内 哲哉; 沼崎 穂高*; 手島 昭樹*; 西村 博明*

Review of Scientific Instruments, 81(2), p.026107_1 - 026107_3, 2010/02

 被引用回数:20 パーセンタイル:29.97(Instruments & Instrumentation)

放射線生物学研究に向けたレーザープラズマX線照射装置の開発を行った。超短パルスレーザーを銅ターゲットに照射することにより8.0keV, 1psのK殻特性X線パルスを発生させた。ポリキャピラリーX線レンズを用いてレーザープラズマX線を集光し、ヒト肺腺がん細胞A549に照射を行い放射線生物影響の確認を行った。X線照射終了30分後に抗$$gamma$$H2AX抗体を用いた免疫蛍光染色法によりDNA二本鎖切断部位の検出を行った。免疫蛍光染色の結果、レーザープラズマX線の照射により誘発された$$gamma$$H2AXのフォーカス形成を確認した。X線集光径の縮小及び、X線発生効率の向上によりX線照射線量率を増加させ、癌細胞内の局所領域における超短パルスX線による放射線生物影響研究を展開していく予定にしている。

論文

Application of laser-accelerated protons to the demonstration of DNA double-strand breaks in human cancer cells

余語 覚文; 佐藤 克俊; 錦野 将元; 森 道昭; 手島 昭樹*; 沼崎 穂高*; 村上 昌雄*; 出水 祐介*; 赤城 卓*; 永山 伸一*; et al.

Applied Physics Letters, 94(18), p.181502_1 - 181502_3, 2009/05

 被引用回数:86 パーセンタイル:5.89(Physics, Applied)

We report the demonstrated irradiation effect of laser-accelerated protons on human cancer cells. ${it In-vitro}$ (living) A549 cells are irradiated with quasi-monoenergetic proton bunches of 0.8-2.4 MeV with a single bunch duration of 15 ns. Irradiation with the proton dose of 20 Gy results in a distinct formation of $$gamma$$-H2AX foci as an indicator of DNA double-strand breaks generated in the cancer cells. This is a pioneering result in view of future investigations on the radiobiological effects of laser-driven ion beams. Unique high-current and short-bunch features make laser-driven proton bunches an excitation source for time-resolved determination of radical yields.

論文

Development of a single-crystal X-ray diffraction system for hydrostatic-pressure and low-temperature structural measurement and its application to the phase study of quasicrystals

綿貫 徹; 町田 晃彦; 池田 智宏*; 大村 彩子*; 金子 洋; 青木 勝敏; 佐藤 卓*; Tsai, A. P.*

Philosophical Magazine, 87(18-21), p.2905 - 2911, 2007/06

 被引用回数:38 パーセンタイル:12.66(Materials Science, Multidisciplinary)

われわれは、静水圧的高圧下での構造研究を低温領域でも可能とするため、単結晶振動写真法による低温高圧下X線回折装置を構築した。静水圧技術は微弱な変化,複雑な変化を対象としたときに効果的だが、本装置では、超格子反射や散漫散乱の観測を通じて、5-300K,常圧-50GPaの温度圧力領域で、そのような構造変化を捉えることができる。われわれは、本装置を用いて、準結晶物質群の低温高圧下における構造的性質を調べている。その結果、Cd-Yb合金の近似結晶(準結晶物質と局所構造が同一である結晶物質)において、物質内部に配列するカドミウム原子団が、圧力温度に応じて敏感に向きを変え、5種類ものパターンに及ぶ配向秩序構造を示すという著しい現象を発見した。

論文

Pressure-induced phase transitions in the Cd-Yb periodic approximant to a quasicrystal

綿貫 徹; 町田 晃彦; 池田 智宏*; 青木 勝敏; 金子 洋; 菖蒲 敬久; 佐藤 卓*; Tsai, A. P.*

Physical Review Letters, 96(10), p.105702_1 - 105702_4, 2006/03

 被引用回数:27 パーセンタイル:22.75(Physics, Multidisciplinary)

Cd-Yb合金近似結晶の温度圧力平面上での相転移研究は周期系と準周期系との比較研究をするうえで重要な位置を占める。合金は原子クラスターの集合体として構成されているが、クラスター最内部のカドミウム4面体が温度圧力に応じて多様な配向秩序を見せることが明らかとなった。圧力5.2万気圧まで、温度10-300Kの間に5種類もの配向秩序相が出現した。秩序の伝播方向は、加圧すると約1万気圧で[110]方向から[111]方向へと変わり、さらに加圧し4万気圧程度で再び[110]に戻ることもわかった。一方、約1万気圧以上の圧力領域では冷却により2段階の相転移を起こすことも明らかとなった。常圧ではカドミウム4面体間に短距離的な相互作用しか働かないのに対して、1万気圧以上の高圧領域ではより遠くのカドミウム4面体間同士でも働く長距離的な相互作用が出現することによってこのような複雑な相転移が起こることが明らかとなった。

報告書

東京消防庁特殊災害対策車輌用遮へい体の性能評価

佐藤 達彦; 藤井 克年; 村山 卓; 坂本 幸夫; 山口 恭弘; 佐藤 行雄*; 相馬 信行*; 藤崎 登*; 原 聡*; 相川 行雄*; et al.

JAERI-Tech 2002-028, 20 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-028.pdf:5.01MB

東京消防庁は、臨界事故等の放射線災害時の救助活動にも適応可能な、放射線遮へい機能を有する特殊災害対策車輌を設計・製作した。しかし、この車輌ボディに用いた複合遮へい体により中性子または$$gamma$$線の線量がどの程度減衰されるか(線量減衰率)は、近似法を用いて簡易に評価したのみで、より精度の高い評価が必要とされていた。日本原子力研究所は、東京消防庁からの依頼により、この複合遮へい体の性能に関する詳細な評価を行った。評価は、放射線輸送計算コードMCNP4Bを用いたシミュレーションにより行った。また、車輌の側面及び背面に用いた遮へい体の試験体による線量減衰率の測定を行うことにより、計算結果の信頼性を確認した。この結果、最も厚い遮へい体の場合、中性子線源からの線量を10%程度に、$$gamma$$線源からの線量を25%程度に減衰させることが明らかとなった。これは、近似法を用いて簡易に評価した結果とほぼ一致しており、特殊災害対策車は期待されている遮へい性能を有することが明らかとなった。

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