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Hartzell, S.*; Furutani, K. M.*; Parisi, A.*; 佐藤 達彦; 加瀬 優紀*; Deglow, C.*; Friedrich, T.*; Beltran, C. J.*
Radiation (Internet), 5(2), p.21_1 - 21_24, 2025/06
Microdosimetry is essential in particle therapy for understanding the biological effects of treatments by quantifying energy depositions within microscopic volumes. The calculation of the microdosimetric distributions can be carried out with physical models such as the Kiefer-Chatterjee (KC) track structure function and the Sato analytical microdosimetric function (AMF). Comprehensive comparisons across these physical models are lacking. The AMF is calculated for spherical domains, while the KC is traditionally calculated for a cylindrical domain. This study introduces a novel version of the KC function for spherical domains, allowing a direct comparison with AMF. The influence of each function on the calculation of the relative biological effectiveness (RBE) in carbon ion radiotherapy (CIRT) was evaluated.
Hartzell, S.*; Parisi, A.*; 佐藤 達彦; Beltran, C. J.*; Furutani, K. M.*
Physics in Medicine & Biology, 70(10), p.105010_1 - 105010_19, 2025/05
被引用回数：0In this study, we presented the implementation of the Analytical Microdosimetric Function (AMF) within the TOPAS Monte Carlo platform as an efficient and accurate surrogate for track structure simulations. The AMF extension demonstrated strong agreement with TOPAS nBio track structure simulations for ions relevant to particle therapy and space applications, while offering significant computational advantages.
Niu, X.*; Elakneswaran, Y.*; Li, A.*; Seralathan, S.*; 菊池 亮佑*; 平木 義久; 佐藤 淳也; 大杉 武史; Walkley, B.*
Cement and Concrete Research, 190, p.107814_1 - 107814_17, 2025/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Construction & Building Technology)Metakaolin-based geopolymers have attracted significant interest in decontaminating radioactive debris from the Fukushima nuclear accident. This study explored the incorporation of boron (B) into geopolymers using boric acid as the source, with the goal of developing B-enriched geopolymers for enhanced radionuclide immobilisation and neutron capture potential.
Song, Y.*; Xu, S.*; 佐藤 駿介*; Lee, I.*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 長迫 実*; 川崎 卓郎; 鬼柳 亮嗣; Harjo, S.; et al.
Nature, 638, p.965 - 971, 2025/02
被引用回数：2 パーセンタイル：88.78(Multidisciplinary Sciences)In advanced applications like aerospace and space exploration, materials must balance lightness, functionality, and extreme thermal fluctuation resistance. Shape-memory alloys show promise with strength, toughness, and substantial strain recovery due to superelasticity, but maintaining low mass and effective operation at cryogenic temperatures is challenging. We hereby introduce a novel shape-memory alloy that adheres to these stringent criteria. Predominantly composed of Ti and Al with a chemical composition of Ti
Al
Cr
, this alloy 25 is characterized by a low density (4.36
10
kg/m) and a high specific strength (18510 Pa
m/kg) at room temperature, while exhibiting excellent superelasticity. The superelasticity, owing to a reversible stress-induced phase transformation from an ordered body-centered cubic parent phase to an ordered orthorhombic martensite, allows for a recoverable strain exceeding 7%. Remarkably, this functionality persists across a broad range of temperatures, from deep cryogenic 4.2 K to above room temperature, arising from an unconventional temperature dependence of transformation stresses. Below a certain threshold during cooling, the critical transformation stress inversely correlates with temperature. We interpret this behavior from the perspective of a temperature-dependent anomalous lattice instability of the parent phase. This alloy holds potential in everyday appliances requiring flexible strain accommodations, as well as components designed for extreme environmental conditions such as deep space and liquefied gases.
Jin, H.*; Choi, E. S.*; Wu, H.-C.*; Curro, N. J.*; 那波 和宏*; 佐藤 卓*; 鬼柳 亮嗣; 大原 高志; Klavins, P.*; Taufour, V.*
Physical Review B, 111(3), p.035103_1 - 035103_7, 2025/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)We report on neutron diffraction, magnetoresistance, magnetization and magnetic torque measurements under high magnetic field in the helical antiferromagnet CeVGe. This compound exhibits Kondo lattice coherence and helical antiferromagnetic (AFM) ordering at ambient pressure, similar to the well-studied CeRhIn
. Our measurements reveal that CeVGe undergoes a magnetic transition from an incommensurate (ICM) AFM state to an up-up-down-down commensurate (CM) AFM structure, followed by a transition to a novel phase at higher fields. A quantum phase transition occurs around 21.3 T. This rich magnetic field phase diagram closely resembles that of CeRhIn. Furthermore, angle-dependent magnetoresistance measurements reveal that all transitions in CeVGe occur from the field component along the ab plane. These findings highlight the intricate interplay among exchange interactions, crystal field effects, ground state properties, and crystalline symmetries.
Lan, Z.*; 有川 安信*; Mirfayzi, S. R.*; Morace, A.*; 早川 岳人*; 佐藤 博隆*; 加美山 隆*; Wei, T.*; 巽 湧太*; 小泉 光生; et al.
Nature Communications (Internet), 15, p.5365_1 - 5365_7, 2024/07
被引用回数：3 パーセンタイル：79.20(Multidisciplinary Sciences)The temperature measurement of material inside of an object is one of the key technologies for control of dynamical processes. For this purpose, various techniques such as laser-based thermography and phase-contrast imaging thermography have been studied. However, it is, in principle, impossible to measure the temperature of an element inside of an object using these techniques. One of the possible solutions is measurements of Doppler brooding effect in neutron resonance absorption (NRA). Here we present a method to measure the temperature of an element or an isotope inside of an object using NRA with a single neutron pulse of approximately 100 ns width provided from a high-power laser. We demonstrate temperature measurements of a tantalum (Ta) metallic foil heated from the room temperature up to 617 K. Although the neutron energy resolution is fluctuated from shot to shot, we obtain the temperature dependence of resonance Doppler broadening using a reference of a silver (Ag) foil kept to the room temperature. A free gas model well reproduces the results. This method enables element(isotope)-sensitive thermometry to detect the instantaneous temperature rise in dynamical processes.
complex exhibiting intermolecular proton shifting coupled spin transitionJi, T.*; Su, S.*; Wu, S.*; 堀 優太*; 重田 育照*; Huang, Y.*; Zheng, W.*; Xu, W.*; Zhang, X.*; 鬼柳 亮嗣; et al.
Angewandte Chemie; International Edition, 63(25), p.e202404843_1 - e202404843_6, 2024/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)In this study, we investigated reversible intermolecular proton shifting (IPS) coupled with spin transition (ST) in a novel Fe complex. The host Fe complex and the guest carboxylic acid anion were connected by intermolecular hydrogen bonds (IHBs). We extended the intramolecular proton transfer coupled ST phenomenon to the intermolecular system. The dynamic phenomenon was confirmed by variable-temperature single-crystal X-ray diffraction, neutron crystallography, and infrared spectroscopy.
水野 るり恵*; 新倉 潤*; 齋藤 岳志*; 松崎 禎市郎*; 櫻井 博儀*; Amato, A.*; 浅利 駿介*; Biswas, S.*; Chiu, I.-H.; Gianluca, J.*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1060, p.169029_1 - 169029_14, 2024/03
被引用回数：2 パーセンタイル：46.61(Instruments & Instrumentation)We have developed a photon detection system for muonic X-ray spectroscopy. The detector system consists of high-purity germanium detectors with BGO Compton suppressors. The signals from the detectors are readout with a digital acquisition system. The absolute energy accuracy, energy and timing resolutions, photo-peak efficiency, the performance of the Compton suppressor, and high count rate durability are studied with standard 
-ray sources and in-beam experiment using 
Al(
)
Si resonance reaction. The detection system was demonstrated at Paul Scherrer Institute. A calibration method for a photon detector at a muon facility using muonic X-rays of 
Au and 
Bi is proposed.
Shavers, M. R.*; Semones, E. J.*; Shurshakov, V.*; Dobynde, M.*; 佐藤 達彦; 込山 立人*; Tomi, L.*; Chen, J.*; El-Jaby, S.*; Straube, U.*; et al.
Journal of Medical Physics - Zeitschrift f
r medizinische Physik -, 34(1), p.31 - 43, 2024/02
本論文では、国際宇宙ステーションに協力している宇宙機関が、それぞれの評価方法で推定した宇宙線被ばく線量及びそのリスクを相互比較した結果を報告する。比較するミッションには、30日間の磁気圏外ミッションを選択し、宇宙線源として銀河宇宙線と太陽高エネルギー粒子の両方を考慮した。本比較結果より、各機関の線量・リスク評価方法に関する一貫性を確認することができた。本成果は、国際放射線防護委員会(ICRP)のタスクグループ115のレポートとして将来、まとめられる予定である。
Rhm, W.*; 伴 信彦*; Chen, J.*; Li, C.*; Dobynde, M.*; Durante, M.*; El-Jaby, S.*; 込山 立人*; 小笹 晃太郎*; 佐藤 達彦; et al.
Journal of Medical Physics - Zeitschrift fr medizinische Physik -, 34(1), p.4 - 13, 2024/02
国際放射線防護委員会(ICRP)は、過去90年間に渡って世界各国や国際的な放射線防護の枠組み作りに貢献してきた。2019年、ICRPは宇宙飛行士の放射線防護に関わる様々な問題に対応したタスクグループ(TG115)を立ち上げ、地上の放射線防護体系と宇宙の放射線防護体系との共通の枠組み作りに取り組んでいる。本論文では、現時点でICRPが定めている宇宙放射線防護体系についてとりまとめて報告する。
渡部 浩司*; 佐藤 達彦; Yu, K. N.*; Zivkovic, M.*; Krstic, D.*; Nikezic, D.*; Kim, K. M.*; 山谷 泰賀*; 河地 有木*; 田中 浩基*; et al.
Radiation Protection Dosimetry, 200(2), p.130 - 142, 2024/02
被引用回数：2 パーセンタイル：46.61(Environmental Sciences)DynamicMCは、人体ファントムが単色線源に照射されたときの3次元線量分布を簡単に計算可能なGUIソフトウェアである。従来は、米国産放射線挙動解析コードMCNPと接続して使うよう設計されていた。本研究では、DynamicMCをPHITSと接続して使うように改良し、いくつかの新機能を付加した。具体的な改良点は以下の通りである。(1)単色のみならず放射性同位元素の崩壊により生じる様々なエネルギースペクトルを持つ線源に対応可能とした、(2)臓器吸収線量を計算可能とした、(3)複数の条件に対する平均線量を計算可能とした、(4)遮蔽物の影響を考慮可能とした。本改良により、DynamicMCは放射線防護の研究や教育など様々な目的で利用可能となった。
Braby, L. A.*; Conte, V.*; Dingfelder, M.*; Goodhead, D. T.*; Pinsky, L. S.*; Rosenfeld, A. B.*; 佐藤 達彦; Waker, A. J.*; Guatelli, S.*; Magrin, G.*; et al.
Journal of ICRU, 23(1), p.1 - 168, 2023/12
マイクロドジメトリ分野で使われる物理量などの定義はICRUが1983年に発刊したレポートにまとめられているが、いくつか曖昧な点がある。本稿では、それら物理量の定義を明確にするとともに、マイクロドジメトリ分野における理論・実践・応用を包括的に解説する。
Domal, S. J.*; Correa-Alfonso, C. M.*; Paulbeck, C. J.*; Griffin, K. T.*; 佐藤 達彦; 船本 幸代*; Cullings, H. M.*; Egbert, S. D.*; 遠藤 章; Hertel, N. E.*; et al.
Health Physics, 125(4), p.245 - 259, 2023/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Environmental Sciences)原爆被爆者に対する線量評価は、大人・小児・幼児の3体の単純な数学ファントムに基づいて構築されたDS02システムが利用されており、妊婦や胎児に対する詳細な線量評価は行われていかなった。そこで、放射線影響研究所を中心とする日米共同研究チームは、最新の計算科学に基づいて1945年の日本人体型を再現した様々な人体模型(J45シリーズ)を開発し、より精度の高い線量評価を実施してきた。本研究では、様々な週齢の胎児・妊婦人体模型を用いて、その姿勢が被ばく線量に与える影響を検討した。その結果、妊婦の姿勢は、特に胎児の被ばく線量に大きな影響を与えることが分かった。
O近藤 洋介*; Achouri, N. L.*; Al Falou, H.*; Atar, L.*; Aumann, T.*; 馬場 秀忠*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Calvet, D.*; Chae, H.*; et al.
Nature, 620(7976), p.965 - 970, 2023/08
被引用回数：27 パーセンタイル：94.86(Multidisciplinary Sciences)非常に中性子が過剰な原子核Oは、陽子、中性子ともに魔法数であることから古くからその性質に興味が持たれていたが、酸素の最後の束縛核
Oよりも中性子が4個も多いため、これまで観測されてこなかった。この論文では、理化学研究所RIBFにて
Fからの1陽子ノックアウト反応によってOを生成し、そこから放出される中性子を測定することによって初めてその観測に成功した。核構造の観点からは、Oでは二重閉殻が保たれているか興味が持たれていたが、実験で得られた分光学的因子が殻模型計算で予言されて程度の大きいことから、閉殻構造をもたない可能性が高いことがわかった。
Ne at the transition into the island of inversion; Detailed structure study of NeWang, H.*; 安田 昌弘*; 近藤 洋介*; 中村 隆司*; Tostevin, J. A.*; 緒方 一介*; 大塚 孝治*; Poves, A.*; 清水 則孝*; 吉田 数貴; et al.
Physics Letters B, 843, p.138038_1 - 138038_9, 2023/08
被引用回数：4 パーセンタイル：69.46(Astronomy & Astrophysics)Neからの1中性子除去反応を用いて、Neの詳細な線分光を行った。平行運動量分布の解析に基づき、Neの準位構造とスピンパリティを決定し、初めて負のパリティ状態を同定した。測定された断面積と運動量分布から、N=20とN=28のシェルギャップの消失の証拠となる有意なintruder p-wave強度が明らかになった。束縛状態については、弱いf-waveの可能性のある強度が観測された。いくつかの有効相互作用を用いた大規模殻模型計算では、実験的に観測された大きなp-wave強度と小さなf-wave強度は再現されず、Ne同位体に沿った反転の島への遷移の完全な理論的記述への挑戦が続いていることを示している。
Paulbeck, C. J.*; 佐藤 達彦; 船本 幸代*; Lee, C.*; Griffin, K. T.*; Cullings, H. M.*; Egbert, S. D.*; 遠藤 章; Hertel, N. E.*; Bolch, W. E.*
Radiation and Environmental Biophysics, 62(3), p.317 - 329, 2023/08
被引用回数：2 パーセンタイル：39.15(Biology)胎児被ばくした原爆生存者に対する線量評価は、放射線被ばくリスクを評価する上で極めて重要となる。原子力機構、放射線影響研究所、フロリダ大学、米国がんセンターらで構成する研究チームは、これまで、1945年の日本人体型を反映した成人、小児及び胎児を含む妊婦の人体模型を作成し、前方照射や等方照射など理想的な照射条件に対してその被ばく線量を評価してきた。本研究では、原爆線量評価システムDS02に含まれる現実的な照射条件に対して、胎児及び母体の被ばく線量を評価した。その結果、現実的な照射条件においては、胎児の臓器線量は、胎児内での臓器の位置や週齢に大きく依存することが分かった。このような胎児に対する詳細被ばく線量解析結果は、将来の胎児被ばくリスク評価モデルの改訂に役立つと考えられる。
中西 匠*; 堀 優太*; 重田 育照*; 佐藤 寛泰*; Wu, S.-Q.*; 鬼柳 亮嗣; 宗像 孝司*; 大原 高志; 佐藤 治*
Physical Chemistry Chemical Physics, 25(17), p.12394 - 12400, 2023/05
被引用回数：3 パーセンタイル：42.17(Chemistry, Physical)The application of single-crystal neutron diffraction (SCND) to observe proton-transfer phenomena in crystalline compounds exhibiting unusual protonation states or proton dynamics has garnered significant research interest in recent years. However, proton tautomerism, which results in different protonation states before and after proton transfer, has never been observed using the SCND technique. Thus, to observe the proton tautomerism phenomenon by SCND measurements, we developed an iron(II) complex that forms a large crystal and exhibits a proton-transfer-coupled spin transition (PCST). The presence of the two types of proton tautomers was determined by conventional analysis of the proton position by X-ray crystallography, infrared spectroscopy, and density functional theory calculations. Finally, our results confirmed that proton tautomerism was successfully observed for the first time using variable-temperature SCND measurements.
100 MeV/nucleonPohl, T.*; Sun, Y. L.*; Obertelli, A.*; Lee, J.*; G
mez-Ramos, M.*; 緒方 一介*; 吉田 数貴; Cai, B. S.*; Yuan, C. X.*; Brown, B. A.*; et al.
Physical Review Letters, 130(17), p.172501_1 - 172501_8, 2023/04
被引用回数：12 パーセンタイル：88.25(Physics, Multidisciplinary)大きなフェルミ面非対称性を持つ陽子過剰な
O原子核からの100MeV/nucleonでの陽子による陽子・中性子除去反応について報告した。この結果は、quasi-freeノックアウト反応、非弾性散乱、核子移行反応を含む複数の反応機構の定量的寄与を初めて示すものである。このようなエネルギー領域では通常無視される非弾性散乱と核子移行の寄与が、弱束縛陽子と強束縛中性子の除去反応断面積にそれぞれ約50%と30%寄与していることが示された。
松谷 悠佑; McMahon, S. J.*; Butterworth, K. T.*; 谷内 淑恵*; 嵯峨 涼*; 佐藤 達彦; Prise, K. M.*
Physics in Medicine & Biology, 68(9), p.095008_1 - 095008_12, 2023/04
被引用回数：3 パーセンタイル：53.08(Engineering, Biomedical)低酸素症は腫瘍の放射線抵抗性を誘導し、強度変調放射線治療後に悪性進行を招く可能性がある。また、照射野内外に位置する細胞間のシグナル効果が、低酸素下の放射線感受性に影響を与えることも近年わかってきた。しかし、低酸素下において誘導される細胞間シグナリングとその細胞応答メカニズムは完全には解明されていない。そこで本研究では、低酸素症下における細胞間シグナリングと細胞殺傷効果をモデリングし、不均一な放射線治療後の放射線感受性メカニズムの解明を行った。DNA損傷数から与えられた酸素増感効果比(OER)を使用し、照射野内外の細胞の放射線感受性を推定できる統合的な細胞応答モデル(IMKモデル)を開発した。その結果、細胞間シグナルを放出する細胞内ターゲットへのヒット確率は酸素濃度に依存する一方、放射線照射場の不均一性に依存しない共通のOERの使用により照射野内外の両方の放射線感受性を再現できることがわかった。これらの成果は、強度変調放射線治療による不均一被ばく下で発生する細胞間シグナリングのより正確な理解に貢献するものである。
Onutai, S.; 佐藤 淳也; 大杉 武史
Journal of Solid State Chemistry, 319, p.123808_1 - 123808_10, 2023/03
被引用回数：25 パーセンタイル：97.75(Chemistry, Inorganic & Nuclear)The process of zeolite formation for geopolymer-zeolite composites can be explained using ATR/FTIR spectroscopy. The process consists of the dissolution of silica and alumina precursors from the alkali activation process of metakaolin with NaOH solution. Thereafter, the formation of hydrated aluminosilicate primary units and secondary units occurs. Finally, the units are reorganized and crystallized into the zeolite structure. The increase in the alkali activator concentrations promotes the high dissolution of raw materials. Na cations play an important role in dissolution and synthesis. The higher the alkali activator concentration, the higher the tetrahedron condensation rate and the greater the degree of structure ordering. The phases in alkali activation of metakaolin with different NaOH concentrations (Na/Al) at 1.18, 2.03, and 3.05 were zeolite-A, zeolite-X, and sodalite zeolite. Finally, the possible pathway of zeolite formation was explained and deduced.
