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吉村 公男; Sinnananchi, W.; 越川 博; 八巻 徹也; 前川 康成; 山本 和矢*; 猪谷 秀幸*; 朝澤 浩一郎*; 山口 進*; 田中 裕久*
no journal, ,
液体燃料を蓄電媒体とする白金フリー燃料電池自動車に適用できるアニオン伝導電解質膜の開発において、電解質膜の高い含水率に起因する燃料透過と低耐久性が問題になっている。本研究では、塩基性強度の高いアミン(有機強塩基)の4級化反応で形成される弱塩基性のイオン交換基からなるグラフト型アニオン伝導電解質膜を作製し、弱塩基性イオン交換基の含水率や導電率に及ぼす効果を調べた。放射線グラフト重合反応によりETFE膜にクロロメチルスチレングラフト鎖を導入した後、有機強塩基であるメチルイミダゾール(MIm)、及びジアザビシクロノネン(DBN)をグラフト鎖と反応させ、水酸化カリウムで処理することでアニオン伝導電解質膜を得た。MImを導入した電解質膜は、従来のグラフト型アニオン膜に対してほぼ同等の導電率(127mS/cm)を維持し、かつ、約半分の含水率(68%)を示した。さらに弱塩基性イオン交換基を与えるDBNを導入した電解質膜では、含水率が18%とさらに抑制できたが、導電率が0.4mS/cmと大幅に低下した。形成される弱塩基性のイオン交換基の塩基性強度を調整することで、低含水率かつ高導電性のアニオン伝導電解質膜が作製できることがわかった。
浅野 雅春; 越川 博; 八巻 徹也; 前川 康成; 山本 和矢*; 三瓶 文寛*; 猪谷 秀幸*; 朝澤 浩一郎*; 山口 進*; 田中 裕久*
no journal, ,
線グラフト重合を利用したアニオン型電解質膜の開発を進めているが、ヒドラジンを燃料とした電池試験の結果、開放電圧が低く、燃料の膜透過が起こっていると、考えられた。そこで、その燃料の透過を抑制するために、高分子グラフト鎖に架橋を導入した。膜厚50
mのエチレン・テトラフルオロエチレン共重合体膜(ETFE膜)への線グラフト重合は、アルゴン雰囲気下、室温で50kGy照射した後、窒素ガスでバブリングした0.5vol%のジビニルベンゼン(DVB)を含むクロロメチルスチレン/キシレン(1/1vol%)混合溶液中に浸漬し、60
C、所定時間反応させることで行った。得られたアニオン交換型電解質膜の含水特性を検討したところ、DVB未添加系に比べて添加系は低く抑えられることがわかった。
門脇 春彦; 目黒 義弘
no journal, ,
活性炭粉末に担持したパラジウム-銅触媒とメタノール又はヒドラジンを用いて、0.1Mの硝酸ナトリウムと1Mの水酸化ナトリウムの混合溶液中の硝酸イオンを還元した。この反応ではおもに窒素及びアンモニアが生成し、また還元剤にメタノールを用いた場合にアンモニアの生成を大きく抑えることができた。窒素生成物の選択率には還元剤の種類及び反応温度が大きく影響することがわかった。これは還元剤からの水素供給の特性が還元剤種ごとに異なるためと考えられる。
市原 晃; 松岡 雷士; 黒崎 譲; 横山 啓一
no journal, ,
光周波数コムを用いて
Csを含むCsI分子の回転状態を同位体選択的に励起する際の、CsIの回転状態の時間変化を見積もるための解析式を、
-kicked rotor模型に基づき誘導した。定式化においてCsIを剛体回転子と見做し、双極子近似の下、遷移モーメントはすべての回転状態間で一様であると仮定した。得られた解析式は、時間を変数とする第一種ベッセル関数と、それ以外の振動項で構成される。解析式からCsI分子の回転状態遷移の確率を計算し、CsI分子にパルスが入射するごとに、回転状態分布が不連続的に変化する様子を観察した。さらに、本理論模型に基づく緊密結合計算の結果が、この解析式で再現できることを確認した。
中川 清子*; 木村 敦; 田口 光正
no journal, ,
本研究では、耐熱性が高く、液晶ディスプレイ等への応用が期待されているマレイミドとスチレンの共重合メカニズムとその線質効果を明らかにすることを目的として、マレイミド-スチレン放射線共重合体の生成効率及び分子量に及ぼす溶媒の影響について調べた。メタノール,エタノール、及び2-プロパノールを溶媒として用い、それぞれにマレイミド及びスチレンを溶解して、炭素イオンビーム(320MeV)を照射した。その結果、生成した共重合体の生成効率はメタノール,エタノール,2-プロパノールの順で増加した。また、各アルコール中の共重合体生成収率は、高線量率条件である20nAに比べて低線量率条件である2nAで5-20倍程度高くなることがわかった。一方、生成した共重合体の分子量はメタノール中で最も大きくなることがわかった。以上より、共重合体の生成収率及び分子量は、溶媒の影響を受けることを明らかにした。
佐伯 盛久; 大場 弘則
no journal, ,
近年、白金族元素イオン(Ru
, Rh, Pd
)とランタノイドイオン(Nd)が共存する溶液系で、レーザー誘起微粒子生成過程を利用して白金族元素だけを選択的に微粒子化し、生成した微粒子をろ過により回収することにより、白金族元素とランタノイドを分離・回収する手法を開発した。本研究では白金族元素のレーザー誘起微粒子過程に関して情報を得るために、白金族元素微粒子の生成効率と照射レーザー強度との関係を調べた。その結果、(1)微粒子化効率がRu, Pdでは5-10mJの範囲で、Rhでは10-15mJの範囲で大きく変化しており、このことから10mJのレーザー照射によりRu, Pdだけを選択的に微粒子として分離・回収できる、(2)微粒子化効率とレーザー強度の関係を対数-対数グラフにプロットするとその傾きは2になり、レーザー誘起微粒子生成は2光子過程で進んでいることが明らかになった。
平尾 法恵; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖
no journal, ,
近年のナノテクノロジーの進歩に伴い、半導体材料や、有機デバイスの微細化が進んでいる。これらの材料の構造と機能を評価するためには、固体表面の原子価状態分布をナノメートルオーダーで明らかにすることが重要になっている。特に表面で起こる速い現象を追跡するためには、より高速の化学結合状態観察が必要である。そこで本研究では、われわれが開発した放射光軟X線を用いた化学結合状態分析法の高速化について検討した。ポリキャピラリーレンズを用いたX線の集光により、バルクの試料について、10ミリ秒での画像観察が可能となった。また放射光のエネルギーを操引することにより、約20秒で元素分布観察が可能、約1分で化学結合状態観察が可能となった。
豊嶋 厚史; Li, Z.*; 浅井 雅人; 佐藤 望; 佐藤 哲也; 金谷 佑亮*; 北辻 章浩; 大江 一弘; 塚田 和明; 永目 諭一郎; et al.
no journal, ,
本研究では、フロー電解クロマトグラフ法を用いて101番元素メンデレビウムの酸化還元電位をシングルアトムレベルで決定した。タンデム加速器施設において
Mdを
Cm(
B, 4n)反応で生成し、ガスジェット法で化学室に搬送した。0.10M塩酸水溶液に溶解し、作用電極を陽イオン交換体で化学修飾したフロー電解カラム装置に導入した。印加電圧の変化に対する化学修飾電極上でのMdの溶離挙動の変化を観測し、Mdの酸化還元電位が標準水素電極系に対して-0.18Vであることを見いだした。
下条 晃司郎; 二井手 哲平*; 田口 富嗣; 神谷 典穂*; 後藤 雅宏*; 長縄 弘親
no journal, ,
金ナノ粒子は特徴的な分光学的性質を有しており、抗体のようなタンパク質を固定した金ナノ粒子はバイオセンサー等に使われている。しかしながら、金ナノ粒子上へのタンパク質の固定化は通常、物理吸着法・化学結合法に限られており、タンパク質の安定性や配向性が制御できないという問題点がある。本研究では抗体結合タンパク質に金結合性A3ペプチドを融合したタンパク質を遺伝子改変により調製し、金イオンと反応させることで、金ナノ粒子の合成とタンパク質の固定化を迅速かつ同時に行う新規ワンポット合成法を見いだした。また、抗体結合タンパク質を足場にすることで配向性を制御しながら抗体を金ナノ粒子に固定し、抗原抗体反応による金ナノ粒子の凝集に基づいて、特定の抗原に応答する目視イムノセンサーの開発に挑戦した。
豊田 佐織*; 槌本 昌信*; 渡邉 雅之; 中島 清彦*
no journal, ,
四座のsalen型シッフ塩基を配位子とする8配位Eu(III)単核錯体、(C2H5)3NH[Eu(L)2](H2L:シッフ塩基配位子)は、360nm付近の紫外線で励起すると、強い赤色発光を示し、対イオンや配位子の構造を変えると、発光強度が大きく変化する特徴がある。そこで本研究では、キラルなスチルベンジアミンから誘導した四座のシッフ塩基を配位子とするEu(III)単核錯体の合成と、その結晶の発光特性について検討した。
佐藤 哲也; 佐藤 望; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘; 金谷 佑亮*; 小嶋 貴幸*; 永目 諭一郎; Sch
del, M.; et al.
no journal, ,
表面電離過程によるイオン化効率は、金属表面温度とイオン化の対象となる原子のイオン化電位に依存する。この関係を用いることで、低生成断面積・短寿命のために測定されていない重アクチノイド元素Lrのイオン化電位を決定することが期待できる。本研究では、上記原理によるイオン化電位決定手法構築のための基礎実験として、短寿命ランタノイド核種を用い、異なる金属表面におけるイオン化効率を測定し、その温度依存性を調べた。この結果、イオン化効率が金属表面の仕事関数を反映することを確認した。さらに、イオン化効率のイオン源温度依存性からイオン化電位を見積もったところ、イオン源表面への吸着の寄与が小さい元素については、適切な補正値を選ぶことで文献値との誤差0.2eV以内でイオン化電位を決定できることがわかった。
Lin, M.; 勝村 庸介*; 室屋 裕佐*; Mostafavi, M.*
no journal, ,
高温高圧水の放射線分解の初期過程を把握することは、軽水炉における水化学の高度化に重要である。本研究では、ピコ秒パルスラジオリシス法を用いて、水の放射線分解生成物の一つであるOHラジカルの高速時間挙動を測定した。20ピコ秒における収量を評価した結果、(4.80
0.12)
10
mol J
と評価された。一方、OHラジカルの高温下における挙動を捕捉法によっても測定し、スパー反応過程の温度依存性についても検討した。
横北 卓也*; 小森 有希子*; 菊谷 有希*; 木野 愛子*; 塩原 直也*; 笠松 良崇*; 吉村 崇*; 高橋 成人*; 大江 一弘; 篠原 厚*
no journal, ,
106番元素シーボーギウム(Sg)の酸化還元挙動の研究に向け、模擬実験として同族元素であるモリブデン(Mo)及びタングステン(W)の5価及び6価の溶媒抽出挙動を調べた。0.05M Aliquat 336-クロロホルム溶液を有機相として用い、Moの分配比の塩酸濃度依存性を調べたところ、4M以上の塩酸で5価のMoの分配比の方が6価のMoの分配比より大きくなった。このことから5価のMoの方が陰イオン錯体を形成しやすいということが考えられ、この条件で価数の違いを溶媒抽出により確認できることがわかった。また、6価Moを電解により還元した5価のMoと、塩化モリブデン(V)を用いた5価のMoの溶媒抽出挙動が一致したため、電解によって還元されたことを溶媒抽出によって確認できるということが示唆された。
橋本 雅史; 松岡 雷士; 横山 啓一
no journal, ,
セシウムのレーザー同位体分離に必要な基礎技術の一つである、CsI分子の分解によって生じたCs原子の測定法の確立を目指した蛍光測定を行った。光学セル中で発生させたCsI蒸気にNd-YAGレーザーの第四高調波(266nm)を照射することでCs-I結合を切断しCs原子を遊離させた。遊離したCs原子にTi:Sapphireフェムト秒レーザー(800nm)のフィラメンテーションによるホワイトライトを照射することで、原子は2光子吸収により6s-7d励起され、その後の脱励起による蛍光を発する。Csの7d-6p遷移に相当する672.5nm近傍の光を測定したところ、遷移確率から予想される寿命114.2nsに近い93.816.3nsの寿命を持つ蛍光を検出した。今後は蛍光の分光スペクトル測定による確認やfsレーザーの代わりに紫外LEDを用いたより簡便な検出方法による測定を試みる予定である。
Tran, D. T.; 澤田 真一; 長谷川 伸; 吉村 公男; 大場 洋次郎*; 大沼 正人*; 勝村 庸介*; 前川 康成
no journal, ,
固体高分子燃料電池電解質膜の膜特性向上を図るためには、電解質膜の構造に関する基礎的知見が必要不可欠である。そこで本研究では、小角X線散乱(SANS)測定や原子間力顕微鏡(AFM)観察などにより、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)を基材とするグラフト型電解質膜のナノスケールからメソスケールにわたる階層構造を調べた。SAXS測定では、相関長d=36.1nm及び1.48nmの位置にピークが現れ、これらはそれぞれETFE結晶ラメラの間隔とスルホン酸基間の距離に相当すると考えられる。AFM観察では、ETFE主鎖からなる疎水性領域とポリスチレンスルホン酸グラフト鎖からなる親水性領域が明確に相分離することが明らかとなった。
成田 あゆみ; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵; 矢板 毅
no journal, ,
有機薄膜は、有機分子の持つ多様性と高いフレキシビリティから次世代の新デバイス材料として注目を集めている。有機薄膜を新たな光学・電子デバイス材料として応用するためには、デバイス基板として用いられる酸化物表面に有機分子を固定化し、自己組織化膜を作製することが重要である。しかしながら酸化物は化学的に不活性であり、有機分子を固定化することが難しい。そこで本研究では、酸化物表面に対してアンカーとなる官能基を用い、有機自己組織化膜を作製することを目指した。試料はサファイア単結晶基板を、デシルホスホン酸(DPA)のエタノール溶液に浸すことにより作製した。試料測定には放射光軟X線でのX線光電子分光法(XPS)を用いた。固体のDPA分子とDPA分子膜のP 1s XPSスペクトルに関して、ともに一本のピークが確認されたが、ピークの束縛エネルギーはほぼ同じであった。また表面敏感な全反射XPSを試み、通常のXPSの場合とC 1sの強度を比較すると、全反射XPSで測定した場合の方が強度は大きくなった。これらの結果より、サファイア表面においてDPA分子はリン酸基を介して表面とイオン結合を形成しており、アルキル鎖を上にして位置していることが明らかになった。
下山 巖; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 箱田 照幸
no journal, ,
ヘテロ原子をドープした炭素材料の触媒活性が報告され、近年注目を集めている。しかし、ドーパントと触媒活性との関係はまだ十分明らかになっていない。その原因の一つにはドーパントが複数種類の化学結合状態をとるため、活性中心が不明であるということがある。そこでわれわれはNをドープしたグラファイトのドーパントサイトの電子構造をNEXAFS分光法を用いて調べるとともに、電気化学特性との関連を調べた。NドーピングしたグラファイトのN K端NEXAFSスペクトルはドーピング時の温度により大きな違いを示した。室温でドーピングを行った試料では3つのシャープなピークが観測されたが、高温でドーピングを行った試料は非常に強い一つのピークのみを示した。このような異なる電子構造を持つ試料の触媒活性をサイクリックボルタンメトリーにより調べたところ、高温ドーピングを行った試料は高い還元電位を示し、ポストアニーリングを行った試料よりも高い触媒活性を持つことがわかった。NEXAFSの偏光依存性解析からわれわれはフラーレンライク構造が活性向上の要因であると提案する。
Koswattage, K.; 下山 巖; 関口 哲弘; 馬場 祐治
no journal, ,
窒化ホウ素(BN)は炭素材料に類似した構造をとることで知られており、そのナノチューブ材料は水素吸蔵材の候補の一つである。しかし、材料合成の難しさから水素とBNナノチューブとの相互作用に関しては実験的研究が遅れており、理論研究が先行している状況である。これまでの理論研究において基礎的であるが解決していない問題に水素原子の吸着サイト選択性がある。BNはヘテロ原子からなるため、水素原子の吸着がBサイトとNサイトで異なる挙動を示すとする理論予測と、サイト選択性はないとする理論予測の両方が提案され実験的な検証が不十分であった。われわれはBN薄膜に対してX線吸収分光の元素選択性とイオン脱離分光の水素の直接観察という二つの利点を組合せた光刺激イオン脱離分光法を用いてBサイトとNサイトから脱離する重水素イオンの脱離収率を調べ、Bサイトを選択的に励起した際に重水素イオンの脱離収率が増加するのに対して、Nサイトを励起した際はほとんど脱離収率が増加しないことを観測した。この結果は水素原子がBサイトに選択的に吸着することを示唆している。
安田 健一郎
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所の事故が発生してからほぼ1年が経過した。事故発生当時、発表された環境モニタリングデータの確からしさの確認がなされていなかったことも含め、未だ事故直後の環境中の放射能の状況が詳細に把握されていない。そのような中で、環境モニタリングデータが埋もれないように、できるだけ早い時期にデータの確からしさを検証し、データベース化することにより、確度の高い情報発信を世界に向けて発信する必要性がある。そこで日本放射化学会では「福島プロジェクト」を2011年11月に立ち上げ、データ収集を開始しているところである。本発表では、雨水のモニタリングデータを発表するとともに、淡水に関する研究成果を紹介するものである。