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論文

STM-induced SiO$$_{2}$$ decomposition on Si(110)

矢野 雅大; 魚住 雄輝*; 保田 諭; 朝岡 秀人; 塚田 千恵*; 吉田 光*; 吉越 章隆

e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 16, p.370 - 374, 2018/08

Real-time scanning tunneling microscope (STM) measurements are performed during the thermal decomposition of an oxide layer on Si(110). Voids in which only oxide is removed are formed during the real-time measurements, unlike the thermal decomposition in which bulk Si is desorbed with oxide. Analysis of the STM images reveals that the measurement induces the decomposition of the oxide layer resulting from electron injection into the defect sites. The activation energy of thermal decomposition decreases by 0.4 eV in the range of 700-780$$^{circ}$$C.

論文

Characterization of SiO$$_{2}$$ reduction reaction region at void periphery on Si(110)

矢野 雅大; 魚住 雄輝*; 保田 諭; 塚田 千恵*; 吉田 光*; 吉越 章隆; 朝岡 秀人

Japanese Journal of Applied Physics, 57(8S1), p.08NB13_1 - 08NB13_4, 2018/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:7.63(Physics, Applied)

We have observed time evolution of morphology and electronic state of oxide Si(110) during reduction process. We found metastable area and state by means of scanning tunneling microscope (STM) and X-ray photoemission spectroscopy (XPS), respectively.

口頭

Quest for microorganisms existing at high atmosphere and space

横堀 伸一*; Yang, Y.*; 杉野 朋弘*; 河口 優子*; 板橋 志保*; 藤崎 健太*; 伏見 英彦*; 長谷川 直*; 橋本 博文*; 林 宣宏*; et al.

no journal, , 

We isolated two novel species of the genus ${it Deinococcus}$, one from top of troposphere (${it D. aerius}$) and the other from bottom of stratosphere (${it D. aetherius}$). Can these newly isolated bacterial species and strains survive harsher environment such as space environment and/or other astronomical objects such as Mars? To address these questions, we have analyzed the survival of these microbial species and strains under the extreme conditions. Environment at high altitude is extreme for microorganisms not only because of high UV radiation, but also other stresses such as extreme dryness. To clarify how dryness affects to the survivability of microorganisms, we examined the effects of desiccation and high humidity on survival and DNA double strand breaks (DSB) of ${it Escherichia coli}$, ${it D. radiodurans}$ and spores of ${it Bacillus pumilus}$. They exhibited different survival rates and DSB patterns under desiccation and high humidity. Higher survival and less DSB occurred at lower temperatures. Spores of ${it B. pumilus}$ showed the highest survivability at each condition. Survivability of ${it D. radiodurans}$ at desiccation condition is higher than that at the humid condition, although survivability of ${it E. coli}$ at desiccation condition is lower than that at the humid condition. We also tested the effects of various factors on survivability of ${it Deinococcus}$ spp. Together with tests under desiccation condition, these test results suggested that ${it Deinococcus}$ spp. which we tested can survive in space for years.

口頭

Alteration of organic compounds of interstellar origin in the solar system; Simulation experiments on the ground and in space

小林 憲正*; 川本 幸徳*; Sarker, P. K.*; 小野 恵介*; 桑原 秀治*; 大林 由美子*; 金子 竹男*; 三田 肇*; 薮田 ひかる*; 吉田 聡*; et al.

no journal, , 

A wide variety of complex organic compounds including precursors of amino acids have been detected in carbonaceous chondrites and comets. It was suggested that organics in them were formed in quite cold environments, such as interstellar space. Irradiation of frozen mixture of possible interstellar molecules with high-energy particles gave complex amino acid precursors with high molecular weights. Such interstellar complex molecules would be altered by cosmic rays and solar light in proto-solar nebula and interplanetary space before the delivery to the Earth by such extraterrestrial bodies as space dusts. We examined possible alteration of amino acids and their precursors by irradiation with photons and heavy ions. Complex amino acid precursors with high molecular weights could be formed in simulated dense cloud environments, and they were much more stable than free amino acids against radiation. They could have been delivered to the Earth by space dusts. We are planning to collect space dusts and expose amino acids and their precursors in the Japan Experimental Module / Exposed Facility (JEM/EF) of the ISS in the Tanpopo Mission.

口頭

アミノ酸前駆体の太陽系環境下での変成; 地上実験と宇宙実験による検証

小林 憲正*; 川本 幸徳*; Sarker, P. K.*; 桑原 秀治*; 大林 由美子*; 金子 竹男*; 三田 肇*; 薮田 ひかる*; 吉田 聡*; 鳴海 一成; et al.

no journal, , 

原始地球上に有機物を届けた媒体としては、彗星などから生じた微小な宇宙塵が隕石や彗星よりも重要であったことが示唆されている。惑星間塵は微小であり、その中の有機物は太陽紫外線や宇宙線に直接曝露されるため、さらに変成を受けると考えられる。しかし、これまで惑星間塵は地球生物圏内で捕集されてはいるが、有機物に関する知見は少ない。本研究では、太陽系星間環境中での有機物の変成と、その有機物の性質解析のため、加速器等を用いた模擬実験を行った。試料として、隕石中に多く含まれるアミノ酸のグリシン及びイソバリン、その前駆体候補のヒダントイン及び5-エチル-5-メチルヒダントイン、複雑態アミノ酸前駆体(一酸化炭素・アンモニア・水への陽子線照射生成物)を用いた。これらの水溶液やそれを乾固したものに対し、290MeV/uの炭素線,$$gamma$$線及び軟X線を照射した。各試料を固相で炭素線照射したものは200kGy照射してもほとんど分解せず、水溶液に照射した場合よりもより高い安定性を示した。溶液の場合、アミノ酸前駆体は遊離アミノ酸よりも安定であった。一方、軟X線照射の場合、イソバリンは40mWhでほぼ分解して0.1%以下になるのに対して、その前駆体は220mWhでも10%以上残存し、高い安定性が示された。また、いずれの試料も不溶性生成物を生じた。

口頭

たんぽぽ計画; [有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]における微生物宇宙生存可能性の検討

横堀 伸一*; 河口 優子*; Yang, Y.*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 清水 康之*; 高橋 勇太*; 杉野 朋弘*; 鳴海 一成; 佐藤 勝也; et al.

no journal, , 

熱圏を周回するInternational Space Station (ISS)を利用し、極限環境における微生物存在の検証実験を行うことを計画している。超低密度エアロゲルを長期間曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕に対して、微生物又は微生物関連生体高分子の検出を試み、ISS軌道での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と生存に影響を与える環境因子について推定を行う。宇宙曝露実験に用いる微生物として、現在、${it Deinococcus radiodurans}$(R1株とDNA修復系変異株), ${it D. aerius}$ TR0125, ${it D. aetherius}$ ST0316, ${it Nostoc}$ sp. HK-01, ${it Schizosaccharomyces pombe}$ JY3を検討している。実際の運用では、同装置は汎用曝露装置に固定され、きぼう与圧部エアロックからロボットアームによって同曝露部に設置され、一定時間曝露された後に再度同ルートで回収、有人帰還船に搭載して地球に帰還する予定である。

口頭

たんぽぽ計画[有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]の準備状況と微生物宇宙生存可能性の検討

横堀 伸一*; 河口 優子*; Yang, Y.*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 清水 康之*; 高橋 勇太*; 杉野 朋弘*; 鳴海 一成; 佐藤 勝也; et al.

no journal, , 

地地球以外の天体に生命(又はその痕跡)を探そうとする研究、探査が盛んに行われるようになってくるとともに、「パンスペルミア仮説」が再考されている。そのようなパンスペルミアがそもそも可能であるかを検討するため、微生物の宇宙空間曝露実験による生命の宇宙空間での長期間生存可能性の検証が行われてきた。われわれは、ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出及び解析実験を提案し[たんぽぽ:有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]、2013年度に実験開始を実現するため、準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間(1年以上)曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕(トラック)に対して、微生物又は微生物関連生体高分子(DNA等)の検出を試み、ISS軌道(高度約400km)での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と生存に影響を与える環境因子について推定を行う。

口頭

たんぽぽ計画[有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]の準備状況と微生物宇宙生存可能性の検討

横堀 伸一*; 河口 優子*; 清水 康之*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 杉野 朋弘*; 高橋 勇太*; Yang, Y.*; 谷川 能章*; 橋本 博文*; et al.

no journal, , 

ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出及び解析実験を提案した[たんぽぽ:有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]。現在、2014年度に実験開始を実現するため、その準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間(1年以上)曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕(トラック)に対して、微生物又は微生物関連生体高分子(DNA等)の検出を試み、ISS軌道(高度約400km)での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と、生存に影響を与える環境因子について推定を行う。本発表では、本計画の概要と準備状況(特に微生物捕集並びに微生物宇宙曝露)等について報告する。

口頭

国際宇宙ステーション上でのたんぽぽミッションにおける微生物実験

横堀 伸一*; 河口 優子*; 原田 美優*; 村野 由佳*; 富田 香織*; 林 宣宏*; 田端 誠*; 河合 秀幸*; 奥平 恭子*; 今井 栄一*; et al.

no journal, , 

ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出および解析実験を提案した[たんぽぽ:有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]。現在、2015年中に実験開始を実現するため、その準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間(1年以上)曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕(トラック)に対して、微生物または微生物関連生体高分子(DNA等)の検出を試み、ISS軌道(高度約400km)での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と、生存に影響を与える環境因子について、推定を行う。本発表では、本計画の概要と準備並びに進行状況(特に微生物捕集並びに微生物宇宙曝露)等について報告する。

口頭

放射光XPSによるSi(100)2$$times$$1へのCH$$_{3}$$Cl吸着反応の研究

塚田 千恵; 吉田 光; 岡田 美智雄*; 吉越 章隆; 矢板 毅

no journal, , 

SiやAlの酸化物で構成される粘土鉱物から放射性Csをハロゲン化物として脱離する方法を検討しているが、その脱離反応のメカニズムは不明である。我々は粘土鉱物とハロゲン系ガスの反応モデルとしてSi基板とCH$$^{3}$$Clを選び、並進運動エネルギーを変化させたCH$$^{3}$$Cl分子線照射によるCs/Si基板での反応解明を目的としている。本研究では第一段階として、CH3ClのSi(100)2$$times$$1に対する反応を放射光XPSで調べたが、CH$$^{3}$$やClでSiダイマー原子に吸着したと考えられる。

口頭

液中プラズマ法で作製したAuナノ粒子のCs吸着剤への応用検討

塚田 千恵; 吉田 光; 小川 智史*; 吉越 章隆; 八木 伸也*; 矢板 毅

no journal, , 

溶液中の放射性Cs$$^{+}$$を高密度・高効率に捕集可能な吸着剤として、液中プラズマ法で作製した清浄表面を持つAuナノ粒子に着目した。我々は、CsをAuナノ粒子表面に吸着させる、もしくは、L-システインをナノ粒子表面に吸着させた後にそのシステインとCsを相互作用させる、という捕集方法を考えた。後者の方法の試料に対する放射光XPSの結果から判断して、Auナノ粒子表面のシステインのCOOH基がCsと相互作用していると示唆された。

口頭

原発事故由来の放射能汚染が建築空間に及ぼす影響に関する研究,2; フィールド調査を意図した$$gamma$$線方向線量率の測定手法の検討

山守 諒*; 小林 光*; 本多 祥平*; 吉野 博*; 野崎 淳夫*; 一條 祐介*; 吉田 浩子*; 古田 琢哉

no journal, , 

広範囲の土壌中に放射線源が存在する環境中で、新たに建築する建物内の線量率を予測するためには、その環境での放射線場を理解する必要がある。建物の遮蔽を考える上で、敷地での線量率の情報だけでは不十分であり、どの方向からどの様なスペクトルの放射線が寄与するかという情報が重要である。方向線量率及びスペクトルの測定は、鉛遮蔽体を使用したシンチレータで行えるが、その際の視野角は使用する遮蔽体とシンチレータの形状で異なり、目的に応じて適切に組み合わせる必要がある。本研究では、直径3インチのシンチレータを備えた計測器を用いて、遮蔽体無しの計測値から計測面前に鉛遮蔽板を配置した計測値を差し引きすることで方向線量率を測定する手法を採用する。シミュレーションにより、視野角90度の計測値を得るための最適な鉛遮蔽板の大きさ及び計測面までの距離を調べた。取り回しのために遮蔽版の重さを考慮すると、直径15cmの遮蔽版(10kg)を計測面から3cmの距離に設置する測定手法が最適であることが分かった。

口頭

放射光XPSによるSi(100)2$$times$$1へのCH$$_{3}$$Cl吸着反応の研究

塚田 千恵; 吉田 光; 岡田 美智雄*; 吉越 章隆; 矢板 毅

no journal, , 

CH$$_{3}$$Clを用いた粘土鉱物中のCs除去反応を期待して、主要構成元素の一つであるSi表面におけるCH$$_{3}$$Cl分子吸着反応と吸着状態を放射光光電子分光によって調べた。Si(100)表面においてC$$_{3}$$Clが、CH$$_{3}$$とClに解離吸着することを高分解能光電子スペクトルで明らかにしたので報告する。

口頭

Initial oxidation of copper alloy surfaces with a hyperthermal oxygen molecular beam

津田 泰孝*; 牧野 隆正*; 吉田 光; 吉越 章隆; 福山 哲也*; 岡田 美智雄*

no journal, , 

腐食の初期段階は、物質科学の中心的研究対象の一つである。本研究では、さまざまな入射エネルギーの超音速酸素分子線によるCu$$_{3}$$Pd(111)およびCu$$_{3}$$Pt(111)表面酸化を放射光光電子分光観察によって調べた。実験は、SPring-8 BL23SUに既設の表面反応分析装置を用いて行った。Cu$$_{3}$$Pd(111)およびCu$$_{3}$$Pt(111)表面は、Arスパッターとアニールによって清浄化し、2.3eVの入射エネルギーの超音速分子線を照射した。アップテイクカーブからCu$$_{3}$$AuやCu$$_{3}$$Pdと比べて、Cu$$_{3}$$Pt表面は酸化しないことが分かった。これは、表面に形成されるPtリッチ層に起因すると推察している。

口頭

XPS analysis for Cs adsorbed on L-cysteine/Au nanoparticle

塚田 千恵*; 吉田 光; 小川 智史*; 吉越 章隆; 八木 伸也*; 矢板 毅

no journal, , 

福島において、土壌および水中の放射性Csの除染が求められている。バルクに比べて高い表面積密度を有することから金ナノ粒子(AuNPs)はCs吸着剤として魅力的である。液中プラズマによって作製したAuNPsは、ほぼ清浄性を保って分散する。そしてAuNPs上に高密度でLシステインが吸着することが知られており、Lシステイン中の-COO-とCs+イオンとの相互作用を利用した吸着が期待できる。本研究では、CsのAuNPsへの吸着を調べた。Cys/AuNPはNa1sピークが観測されたが、CsCl/Cys/AuNPでは観測されなかった。また、Cs 3$$d_{5/2}$$ピークは、Cys/AuNPには観測されず、CsCl/Cys/AuNPには観測された。これらの結果から、Cys/AuNP上のNa$$^{+}$$イオンは、CsCl水溶液中でCs+によって置き換わったと推定される。Cys/AuNPとCsCl/Cys/AuNPには、O 1sピークが観測された。ここで、CsCl/Cys/AuNPのピーク位置が、Cys/AuNPに比べてより高結合エネルギー側にあったので、Cs+によって置き換わったことによって-COO-の分極が増加したと推察される。

口頭

測定精度およびフィールド調査を意図した$$gamma$$線方向線量測定器の開発

山守 諒*; 小林 光*; 本多 祥平*; 吉野 博*; 野崎 淳夫*; 一條 祐介*; 土方 吉雄*; 吉田 浩子*; 古田 琢哉

no journal, , 

広範囲の土壌中に放射線源が存在する環境中で、新たに建築する建物内の線量率を予測するためには、その環境での放射線場を理解する必要があり、フィールドでの方向線量(特定視野角からの$$gamma$$線空間線量)の測定が不可欠である。そこで、遮蔽体無しの計測値から計測面前に鉛遮蔽板を配置した計測値を差し引きすることで方向線量率を測定する手法を採用し、測定精度を考慮した上での測定器総重量の軽量化の検討を行った。この検討では、遮蔽板径$$phi$$、遮蔽板と計測面の距離$$ell$$$$phi$$=10, 15, 20cm、$$ell$$=1, 3, 5cmと変化させた12の条件について、各方向から入射する$$gamma$$線に対するレスポンスをPHITSで解析した。解析によると、目的とする90$$^{circ}$$視野に対応する条件が3ケース見つかり、遮蔽版径を大きくするほど測定精度が良くなることが明らかになった。一方で、遮蔽版径を大きくすることは測定器が重くなることを意味し、フィールドでの運用性は悪化する。そこで、十分な測定精度を持つだけでなくフィールドでの運用性も考えた測定器として、直径15cmの遮蔽版(10kg) + 検出器(3.4kg) + 支持具1.0kgの測定器の開発に至った。

口頭

超高真空表面プロセス研究に向けたガス精密制御の自動化

阿路川 雄介*; 山本 幸男*; 吉田 光; 吉越 章隆

no journal, , 

超高真空の表面反応実験では微量制御が不可欠であり、通常手動によるバリアブルリークバルブによって行われてきた。マルチ計測・制御には手動制御には限界がある。他方、自動制御には実験者への負担軽減や再現性の向上など導入メリットは極めて大きい。本報告では、バリアブルリークバルブの開閉に自動制御を開発し、10$$^{-8}$$Paから10$${^-4}$$Paまでの任意の圧力制御を実現したので報告する。

口頭

Cu(410)表面における超音速エチレン分子ビームの反応性

牧野 隆正*; 津田 泰孝*; 吉田 光; 吉越 章隆; 岡田 美智雄*

no journal, , 

金属表面における炭化水素分子の脱水素化反応は、グラフェン生成や様々な触媒反応の反応素過程として重要である。本研究では、超音速C$$_{2}$$H$$_{4}$$分子線をCu(410)表面に照射しSPring-8の放射光を利用したX線光電子分光法により、C$$_{2}$$H$$_{4}$$分子がどのように反応するか調べた。並進エネルギー約2eVのC$$_{2}$$H$$_{4}$$分子では、脱水素化した化学種が表面に吸着することを示唆する結果を得た。

口頭

Cu$$_{3}$$Pt(111)表面の酸化物生成過程の表面温度依存性

津田 泰孝*; 牧野 隆正*; 吉田 光; 吉越 章隆; 福山 哲也*; 岡田 美智雄*

no journal, , 

酸素分子による酸化は金属の腐食過程の中で主要である。酸化過程を理解することが耐腐食性の高い材料を開発する上で重要である。本研究では、Cu$$_{3}$$Pt(111)とCu$$_{3}$$Au(111)表面の比較することで、合金成分の違いが酸化反応に与える影響を明らかにした。Cu$$_{3}$$Pt(111)表面のほうがCu$$_{3}$$Au(111)表面よりも酸化反応性が低いことがわかった。

口頭

Synchrotron light analyses for gold nanoparticles fabricated by CsCl aqueous solution

塚田 千恵*; 吉田 光; 小川 智史*; 吉越 章隆; 八木 伸也*; 矢板 毅

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故からの回復にとって、土壌および冷却水からの放射性セシウムの効率的な除去が重要である。吸着剤やCs除去法として、効果的な分離能力、リサイクルが可能であることに加えて省エネルギー特性が要求される。ここでは、溶液プラズマ法によって作成される金ナノ粒子(AuNPs)に注目する。本研究の目的は、塩化セシウム水溶液における溶液プラズマ法によって形成されるAuNPsの表面化学状態を解明することである。シンクロトロン光を使った分析から、Cs-Cl-Au結合が2段階で進むことがわかった。(1) CsとCl原子は、AuNPs表面(Cs-AuとCl-Au結合)に吸着、(2) Au原子はAuNPs表面に結合する。

口頭

水吸着した二酸化チタン表面の軟X線光電子分光測定

勝部 大樹*; 大野 真也*; 高柳 周平*; 尾島 章輝*; 前田 元康*; 吉田 光*; 西 静佳*; 吉越 章隆; 阿部 真之*

no journal, , 

TiO$$_{2}$$は高い光触媒活性を持つことが知られ広く研究されているが、光触媒反応の素過程は理解されていない。本研究では、ルチル型とアナターゼ型の違いを放射光軟X線光電子分光(XPS)を用いて明らかにした。ルチル型の方が高結合エネルギー側のOH成分が観察されることから、水吸着に対してルチル型の方が反応性が高いことが示唆された。

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