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吉宗 航*; Kikkawa, Nobuaki*; Yoneyama, Hiroaki*; Takahashi, Naoko*; Minami, Saori*; Akimoto, Yusuke*; Mitsuoka, Takuya*; Kawaura, Hiroyuki*; 原田 雅史*; 山田 悟史*; et al.
ACS Applied Materials & Interfaces, 14(48), p.53744 - 53754, 2022/11
被引用回数：23 パーセンタイル：74.61(Nanoscience & Nanotechnology)Chemically modified carbon supports for the cathode catalyst layers of polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) show considerable promise for boosting the oxygen reduction reaction. This study evaluated the ionomer distribution of Nafion ionomer thin films on nitrogen (N)-modified carbon surfaces along their depth direction. Neutron reflectivity (NR) measurements performed using the double-contrast technique with H
O and DO revealed that the introduction of N functional groups to carbon thin films promoted ionomer adsorption onto the surface under wet conditions (22
C, 85% relative humidity). Molecular dynamics (MD) simulations conducted to verify the origin of the robust contact between the ionomer and N-modified carbon surface revealed an ionomer adsorption mechanism on the N-modified carbon surfaces, which involved Coulomb interactions between the positively charged carbon surface and the ionomer side chains with negatively charged sulfonic acid groups. The positive surface charge, which was determined using the contents of the N functional groups estimated by X-ray photoelectron spectroscopy, was found to be sufficient as an impetus for ionomer adsorption. This strategy involving NR measurements and MD simulations can provide insights into the solid-ionomer interfacial structures in a cathode catalyst layer and can therefore be extensively employed in studies on PEFCs.
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.
Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03
被引用回数：66 パーセンタイル：94.76(Astronomy & Astrophysics)2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。
富安 啓輔*; 伊藤 菜緒子*; 岡崎 竜二*; 高橋 佑生*; 小野寺 貢*; 岩佐 和晃*; 野島 勉*; 青山 拓也*; 大串 研也*; 石川 喜久*; et al.
Advanced Quantum Technologies (Internet), 1(3), p.1800057_1 - 1800057_7, 2018/12
スピンクロスオーバーとしても知られるスピン状態転移は、様々な物質において重要な役割をもつ。理論的に、低スピンと高スピン状態の境界近傍では、従来とは異なる物理状態を引き起こすと予想されている。しかしながら、外場を印加せずに、基底状態としてほぼ縮退した臨界の状態を実現する系は、いまだに実験的には確認されていない。本研究は、LaCoO
へのSc置換が、非磁性の低スピン状態を不安定化させ、トランスポートギャップのエンハンスメントと磁気格子膨張、Co-O距離の縮みを伴う異常な常磁性状態を生み出すことを明らかにした。これらの現象は、通常の低スピン・高スピン状態の混合状態ではよく説明できず、スピン状態転移の境界で生じる量子重ね合わせで記述することができる。
田中 万也; 渡邊 直子*; 山崎 信哉*; 坂口 綾*; Fan, Q.*; 高橋 嘉夫*
Geochemical Journal, 52(2), p.173 - 185, 2018/00
被引用回数：10 パーセンタイル：36.65(Geochemistry & Geophysics)福島県の山木屋(川俣町)と黒岩(福島市)において河川堆積物を採取し、粒径別の化学組成及び鉱物組成の分析を行った。セシウムを含むアルカリ元素の粒径分布は鉱物組成をよく反映していた。山木屋地点では
Csと
Csが同様の粒径分布を示し、シルト画分から砂画分にかけて濃度が低下した。シルト画分ではセシウムが粘土鉱物に固定されているものと考えられる。一方、黒岩地点では細粒砂・中粒砂画分においてCsとCsの濃度が最も低く、粗粒砂・極粗粒砂画分において高い濃度を示した。これらの粗粒砂画分には風化黒雲母の粒子が肉眼で観察されており、こうした風化黒雲母にセシウムが固定されていると考えられる。山木屋と黒岩は対照的な結果を示したが、それぞれ地点において安定及び放射性セシウムの粒径分布が鉱物組成をよく反映していることが示された。
-MnO in NaCl solution田中 万也; 田中 雅人*; 渡邊 直子*; 徳永 紘平*; 高橋 嘉夫*
Chemical Geology, 460, p.130 - 137, 2017/06
被引用回数：10 パーセンタイル：33.18(Geochemistry & Geophysics)深海海洋底に存在する鉄マンガン団塊・クラストにはPdが海水に比べてかなり濃集していることが知られている。しかし、こうしたPdの濃集機構はこれまでほとんど研究されてこなかった。そこで本研究ではX線吸収微細構造法を用いて鉄マンガン団塊・クラストの主要構成物質であるマンガン酸化物へのPd吸着機構を調べた。その結果、海水を模擬したNaCl水溶液中では塩化物錯体(Cl配位)であるPdはマンガン酸化物表面に吸着する過程で酸素配位に変化することが明らかとなった。さらに、マンガン酸化物表面に吸着したPdは単核二座配位と二核二座配位の2種類の内圏型錯体を形成することが分かった。これら2種類の内圏型錯体の形成は密度汎関数理論を用いた量子化学計算の結果からも支持された。こうした内圏型錯体の形成は、マンガン酸化物-NaCl水溶液間のPd吸着実験から得られた分配係数が大きいことと調和的であると言える。
藤本 潤*; 田中 万也; 渡邊 直子*; 高橋 嘉夫*
Hydrometallurgy, 166, p.80 - 86, 2016/12
被引用回数：8 パーセンタイル：33.32(Metallurgy & Metallurgical Engineering)本研究では、鉄還元菌を用いた鉄マンガン団塊からの希土類元素回収法について検討を行った。本研究の特長は鉄マンガン団塊の分解と回収が一つの水溶液系において実現できることである。乳酸ナトリウムを電子供与体として鉄還元菌を嫌気的雰囲気下において培養し、鉄マンガン団塊を還元溶解させた。その結果、鉄マンガン団塊の溶解に伴って水溶液中に放出された希土類元素が再度鉄還元菌の細胞表面に吸着することが確認された。pH7の0.5M NaCl溶液を用いた際に希土類元素の吸着量が最大であった。
-knockdown rice is a promising candidate for Cd phytoremediation in paddy fields高橋 竜一*; 石丸 泰寛*; Shimo, H.*; Bashir, K.*; 瀬野浦 武志*; 杉本 和彦*; 小野 和子*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; et al.
PLOS ONE (Internet), 9(6), p.e98816_1 - e98816_7, 2014/06
被引用回数：63 パーセンタイル：86.74(Multidisciplinary Sciences)Previously, we reported that OsNRAMP5 functions as a manganese, iron, and cadmium (Cd) transporter. The shoot Cd content in RNAi plants was higher than that in wild-type (WT) plants, whereas the total Cd content (roots plus shoots) was lower. For efficient Cd phytoremediation, we produced RNAi plants using the natural high Cd-accumulating cultivar Anjana Dhan (A5i). Using a positron-emitting tracer imaging system, we assessed the time-course of Cd absorption and accumulation in A5i plants. Enhanced 
Cd translocation from the roots to the shoots was observed in A5i plants. To evaluate the phytoremediation capability of A5i plants, we performed a field experiment in a Cd-contaminated paddy field. The biomass of the A5i plants was unchanged by the suppression of expression; the A5i plants accumulated twice as much Cd in their shoots as WT plants. Thus, A5i plants could be used for rapid Cd extraction and the efficient phytoremediation of Cd from paddy fields, leading to safer food production.
鈴木 基史*; 塚本 崇志*; 井上 晴彦*; 渡辺 智; 松橋 信平; 高橋 美智子*; 中西 啓仁*; 森 敏*; 西澤 直子*
Plant Molecular Biology, 66(6), p.609 - 617, 2008/04
被引用回数：149 パーセンタイル：94.83(Biochemistry & Molecular Biology)Rice secretes Deoxymugineic acid (DMA) in response to Fe deficiency to take up Fe in the form of Fe(III)-DMS complex. In contrast with barley, the roots of which secrete DMS in response to Zn deficiency, the amount of DMA secreted by rice roots was slightly decreased under conditions of low Zn supply. There was a concomitant increase in endogenous DMA in rice shoots, suggesting that DMA plays a role in the translocation of Zn within Zn-deficient rice plants. The expression of 
and 
was not increased in Zn-deficient roots but that of 
was increased in Zn-deficient roots and shoots. The expression of 
was also increased in Zn-deficient roots and dramatically increased in shoots; correspondingly, HPLC analysis was unable to detect nicotianamine in Zn-deficient shoots. The expression of 
was increased in Zn-deficient shoots. Analyses using the positron-emitting tracer imaging system (PETIS) showed that Zn-deficient rice roots absorbed less 
Zn-DMA than Zn
. Importantly, supply of Zn-DMA rather than Zn increased the translocation of Zn into the leaves of Zn-deficient plants. This was especially evident in the discrimination center (DC). These results suggest that DMA in Zn-deficient rice plants has an important role in the distribution of Zn within the plant rather than in the absorption of Zn from the soil.
石丸 泰寛*; Kim, S.*; 塚本 崇志*; 大木 宏之*; 小林 高範*; 渡辺 智; 松橋 信平; 高橋 美智子*; 中西 啓仁*; 森 敏*; et al.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 104(18), p.7373 - 7378, 2007/05
被引用回数：143 パーセンタイル：93.31(Multidisciplinary Sciences)Fe deficiency is a worldwide agricultural problem on calcareous soils. Rice plants use a well documented phytosiderophore-based system to take up Fe from the soil. Rice plants are extremely susceptible to low-Fe supply, however, because of low phytosiderophore secretion and low Fe
reduction activity. A yeast Fe chelate-reductase gene 
, selected for better performance at high pH, was fused to the promoter of the Fe-regulated transporter, 
, and introduced into rice plants. The transgene was expressed in response to a low-Fe nutritional status in roots of transformants. Transgenic rice plants expressing the gene showed higher Fe chelate-reductase activity and a higher Fe-uptake rate than vector controls under Fe-deficient conditions. Consequently, transgenic rice plants exhibited an enhanced tolerance to low-Fe availability and 7.9x the grain yield of nontransformed plants in calcareous soils.
鈴木 基史*; 高橋 美智子*; 塚本 崇志*; 渡辺 智; 松橋 信平; 矢崎 潤史*; 岸本 直己*; 菊池 尚志*; 中西 啓仁*; 森 敏*; et al.
Plant Journal, 48(1), p.85 - 97, 2006/10
被引用回数：185 パーセンタイル：95.59(Plant Sciences)Mugineic acid family phytosiderophores (MAs) are metal chelators that are produced in graminaceous plants in response to Fe deficiency, but current evidence regarding secretion of MAs during Zn deficiency is contradictory. HPLC analysis showed that Zn deficiency induces the synthesis and secretion of MAs in barley plants. Studies of the genes involved in the methionine cycle using microarray analysis showed that the transcripts of these genes were increased in both Zn-deficient and Fe-deficient barley roots. Analysis using the PETIS confirmed that more Zn(II)-MAs than Zn were absorbed by the roots of Zn-deficient barley plants. These data suggest that the increased biosynthesis and secretion of MAs arising from a shortage of Zn are not due to an induced Fe deficiency, and that secreted MAs are effective in absorbing Zn from the soil.
-phytosiderophore and as Fe石丸 泰寛*; 鈴木 基史*; 塚本 崇志*; 鈴木 一正*; 中園 幹生*; 小林 高範*; 和田 泰明*; 渡辺 智; 松橋 信平; 高橋 美智子*; et al.
Plant Journal, 45(3), p.335 - 346, 2006/02
被引用回数：626 パーセンタイル：99.65(Plant Sciences)
gean was isolated from rice, which is highly homologous to . Real-time PCR analysis revealed that and are expressed predominantly in roots, and these transporters are induced by low-Fe condition. Analysis using the positron-emitting tracer imaging system showed that rice plants are able to take up both an Fe-phytosiderophore and Fe. This result indicates that, in addition to absorbing an Fe-phytosiderophore, rice possesses a novel Fe-uptake system that directly absorbs the Fe, a strategy that is advantageous for growth in submerged conditions.
高橋 竜一*; Bashir, K.*; 石丸 泰寛*; 瀬野浦 武志*; 杉本 和彦*; 小野 和子*; 矢野 昌裕*; 鈴井 伸郎; 藤巻 秀; 西澤 直子*; et al.
no journal, ,
イネのマンガン,鉄,カドミウムトランスポーターであるOsNRAMP5の遺伝子発現を1/2から1/4まで抑制すると、植物体全体でのカドミウム含量は減少するが、地上部のカドミウム含量は増加することを報告した。効率的なファイトレメディエーションを目的とし、イネのカドミウム高集積品種であるAnjana Dhanを用いて発現抑制イネ(A5i)を作製した。Positron emitting tracer imaging system (PETIS)を用いてカドミウムの吸収を観察したところ、根のカドミウム含量は野生型イネよりもA5iイネで低かったのに対し、地上部では野生型イネよりもA5iイネで高かった。さらにA5iイネを韓国の屋外隔離圃場(土壌中のカドミウム濃度は0.1M HCl抽出で0.43mg/kg)で栽培した。A5iイネは野生型イネと生育には差がなかった。A5iイネの地上部のカドミウム含量は野生型イネの約2倍であった。以上の結果から、A5iイネは圃場においても既存のカドミウム高集積品種よりもさらにカドミウムを集積し、土壌からより早く、効率的にカドミウムを除去できることが示された。
Csの輸送と蓄積; 有機物粒子と底生生物の役割乙坂 重嘉*; 御園生 敏治; 土肥 輝美; 鶴田 忠彦; 高橋 嘉夫*; 杉原 奈央子*; 小畑 元*; 池上 隆仁*; 自見 直人*; 波々伯部 夏美*
no journal, ,
福島沿岸の海底に蓄積した放射性セシウムの移動過程を明らかにするため、福島第一原子力発電所の南南東の陸棚縁辺域において、2017年10月から2018年6月にかけて時系列式セジメントトラップを設置し、計39期間の沈降粒子試料を採取・分析した。沈降粒子からは観測期間を通じてCsが検出され、Cs粒子束は特に秋季から冬季にかけて高かった。冬季の沈降粒子は、他の期間に比べてわずかにPOMの割合が高く、POMは、タンパク質や糖酸といった、比較的分解の進んでいない海洋起源の成分で構成されていた。夏季から秋季にかけてCsを取り込んで観測点付近の海底に蓄積したPOMが、晩秋季から冬季にかけての海底付近の擾乱に伴って陸棚上を再移動したと推測される。
乙坂 重嘉*; 青野 辰雄*; 福田 美保*; 神林 翔太*; 御園生 敏治; 土肥 輝美; 鶴田 忠彦; 鈴木 崇史; 高橋 嘉夫*; 杉原 奈央子*; et al.
no journal, ,
2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故によるセシウム-137(Cs: 半減期30.1年)の海底への蓄積量は、海洋に運ばれたCsの総量の1
2%程度(0.10.2PBq)に過ぎないものの、特に沿岸域では長期にわたってとどまることが明らかにされている。その一方で、放射性セシウムの海底付近での中・長期的な移行過程や、それに伴う海底付近の生態系への影響については、不確かな点が残されている。本講演では、特に福島沿岸の海底でのCsの分布と挙動について概観するとともに、事故から約10年が経過した現在、特に注目すべきプロセスについて、最新の結果を報告する。
