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高野 勝昌; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; 神谷 富裕; 大久保 猛; 杉本 雅樹; 西川 宏之*; 関 修平*
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 36(3), p.305 - 308, 2011/09
Techniques of superimposed ion beam writing with different energies and species have been developed with targeting system at Takasaki Ion Accelerators for Advanced Radiation Application facility, TIARA, of JAEA/Takasaki. A bridge structure was fabricated by the superimposed writing of a girder pattern with 0.5 MeV proton beam adjusting to the bridge pier pattern written with 3 MeV proton beam, using SU-8 photoresist films coated on curing epoxy resin sheets. An upstanding column array with the diameter of sub-micron supported by the bridge structure was fabricated by the spot writing of 260 MeV Ne
single ion hit adjusting to the girder pattern written with the 0.5 MeV proton beams.
米田 安宏; 阿部 浩之
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 36(1), p.23 - 26, 2011/03
イオンインプラント技術を用いた金属ナノ粒子の作製によって、光学素子や磁気材料のサイズ効果の研究が行われている。これに加えて近年、インプラントによって凝集した金属粒子を周囲の酸素と反応させて酸化物を作製する試みが行われるようになった。現在、酸化銅ナノ粒子の作製が行われているが、酸化物での作製が可能になれば強誘電体や超伝導体なのにも利用が広まる。われわれは、強誘電体に着目し、酸化チタンをホストとし、ビスマスを照射することによってチタン酸ビスマスを得る試みを行った。TIARAを用いて作製したBi-Ti-O系の粒子はインプラントされた金属ビスマスが酸化し、TiO
中に酸化物として埋め込まれることをSPring-8において放射光X線回折実験によって確かめられた。
Chen, J.; 浅野 雅春; 前川 康成
no journal, ,
高導電性と高機械強度を両立するため、スーパーエンプラ芳香族炭化水素高分子であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルムを用い、放射線架橋・グラフト重合、及びスルホン化反応の手法を組合せた技術により高性能な架橋PEEK(cPEEK)電解質膜を合成した。作製した電解質膜を水素型及び直接メタノール型燃料電池セルで発電試験を行った。電子線照射により架橋したcPEEKフィルムは、グラフト溶液やスルホン化溶液に対して、溶解性が抑制された。cPEEKフィルムにジビニルベンゼン(DVB)を熱グラフトしたことで、その後のスチレン放射線グラフト重合性が大幅に促進した。これは、反応の足場として導入したDVBが、放射線照射により多くのラジカルを生成し、結果的に重合を促進したと考えた。グラフトしたcPEEKフィルムをスルホン化することで強靭な電解質膜を合成することができた。その電解質膜を用い、水素を燃料とした高分子電解質膜燃料電池及びメタノールを燃料とした直接メタノール型燃料電池を評価したところ、いずれも優れた電池性能を持つことがわかった。
浅野 雅春; Chen, J.; 前川 康成
no journal, ,
グラフト重合と架橋反応を組合せた2段階放射線プロセスを利用し、高性能の直接メタノール型燃料電池用電解質膜を作製し、その特性を評価した。50
m厚さのエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)膜を含むガラス反応管を脱気,アルゴンガス充填,封管した後、
線を前照射した。次いで、照射後の反応管に、アルゴンガスをバブリングしたビニルトルエン(MeSt)とtert-ブチルスチレン(tBuSt)及び架橋剤としてビス・ビニルフェニルエタン(BVPE)とジビニルベンゼン(DVB)の四成分モノマーを混合した溶液を充填して50
Cでグラフト重合を行った。このようにして得られたMeSt/tBuSt/DVB/BVPE(40/40/2.5/17.5wt%)四元系グラフト重合膜を線架橋後、スルホン化した。この電解質膜を用いて5Mメタノール溶液を燃料としたときの電池性能を評価したところ、最大出力密度は75mW/cm
になることがわかった。一方、同じ条件で行ったナフィオンを用いたときの最大出力密度は30mW/cmであり、四元系グラフト重合膜の方が2.5倍高い性能を発現することが明らかになった。
山口 大輔; 小泉 智; 湯浅 毅*; 曽根 卓男*; 冨永 哲雄*
no journal, ,
産業用タイヤの原料であるゴム/フィラー混合系は、可塑剤・架橋剤・酸化防止剤等のさまざまな添加剤を含む多成分系である。この系において粘弾性特性を大きく左右する因子がゴム中のフィラーの分散状態であり、その制御に大きな関心が寄せられている。フィラーの構造は直径数nmの一次凝集体から、その高次凝集体までの階層構造であり、構造制御のためにはミクロからマクロに至る幅広いスケールで観察を行う必要がある。また多成分系であることを反映して、系内にはフィラー凝集体の構造以外にもさまざまな成分の不均一構造が共存する。本研究では中性子及びX線による小角散乱(SANS/SAXS)法を併用して、階層構造観察を実施した。2種類のプローブを併用することでフィラーの凝集構造をその他の成分不均一の構造から分離し、解析することはより容易になる。本研究結果からゴムの末端基を改質することにより、フィラーの分散状態が向上することが明確に示された。
鹿園 直哉
no journal, ,
After living cells are exposed to ionizing radiation, a variety of chemical modifications of DNA are induced either directly by ionization of DNA or indirectly through interactions with water-derived radicals. The DNA lesions include single strand breaks (SSB), base lesions, sugar damage, and apurinic/apyrimidinic sites (AP sites). It has been postulated that a significant amount of clustered DNA damage could be generated by ionizing radiation especially with that of high LET. Clustered DNA damage is defined as two or more lesions within one to two helical turns of DNA induced by a single radiation track. We are currently investigating non-DSB type of clustered DNA damage, as it has received less attention and its significance remains largely unknown. Our studies on the yield of non-DSB clustered damage induced by ion-particle irradiation as well as the biological consequences of non-DSB clustered DNA damage will be presented.
山本 春也; 箱田 照幸; 川口 和弘; 吉村 公男; 八巻 徹也; 小林 知洋*; 吉川 正人
no journal, ,
固体高分子形燃料電池の実用化にあたって克服しなければならない問題の一つに白金触媒の使用量の低減があり、特にカソード正極 における酸素還元反応を促進する白金代替触媒の開発が重要課題の一つとなっている。本研究は、三機関連携(原子力機構,理化学研究所,物質・材料研究機構)による燃料電池システム用キーマテリアル開発研究の一環として、次世代のカソード用の白金代替触媒として期待される炭素系触媒の開発を目指し、パルスレーザ蒸着法による遷移金属(コバルト,鉄,ニッケル,銅)と窒素を添加した炭素薄膜の作製を行った。窒素雰囲気中で等方性黒鉛と遷移金属を基板温度600Cに保持したガラス状炭素基板に交互に蒸着し、電気化学測定により酸素還元活性を評価したところ、鉄、コバルトを添加した試料で、それぞれ0.71, 0.66V(vs. NHE)の酸素還元電位を示し、酸素還元活性を示す炭素系薄膜の形成に成功した。発表では、作製した炭素薄膜の組成及び構造と酸素還元活性の関係について詳細に報告する。
Nb)O
のダイナミクス大和田 謙二; 廣田 和馬*
no journal, ,
ABOペロヴスカイト構造を持つ鉛系リラクサーにおいて、Aサイト(オフセンター)とBサイト(ランダムネス)の効果を分離して考えることができればリラクサー発現プロセスを理解するうえでの一助となる。今回われわれは、BサイトのInとNbが秩序化したOrdered-PIN(O-PIN、反強誘電体
=465K)、無秩序化したDisordered-PIN(D-PIN、リラクサー)において、フォノンの温度変化(10-800K)を測定した。これらの結果から、O-PINにおいても上でリラクサーに似た強い散漫散乱が観測され、その主体はに向けて臨界的に強くなるセントラルピークであった。また、
点に近い散漫散乱強度も順調に成長し、その温度変化は誘電率の振る舞いをよく説明した。一方、D-PINにおける散漫散乱の主体も同様であり、リラクサーにおいて反強誘電状態とリラクサー状態は非常に近い状態にいることが明らかになった。
川口 和弘; 高廣 克己*; 山本 春也; 箱田 照幸; 吉村 公男; 吉川 正人
no journal, ,
銀や金のナノ粒子は、局在型表面プラズモン共鳴(LSPR)を発現し可視光領域に吸収を持つことが知られている。この吸収は、ナノ粒子表面へ有機物が吸着すると吸収スペクトルのピーク位置と幅が変化するため、透明基板上に形成した銀や金ナノ粒子は揮発性有機物を光学的に検知する材料として期待されている。この材料を用いて高感度に有機物を検知するには、LSPRの吸収スペクトルの幅を狭くする必要があるが、報告されている基板上の銀,金ナノ粒子は幅の広いものが多い。本研究では、イオン照射により銀、金ナノ粒子の形状,サイズ,凝集密度,周囲の誘電率を変化させ、幅の狭いLSPRの吸収スペクトルを得ることを目的とする。SiO
基板上に形成した銀及び金ナノ粒子(粒径:20
50nm)に350keVに加速したN
イオンの照射を行い、光吸収スペクトル,ナノ粒子の形状及び表面吸着物の状態について調べた。イオン照射後、吸収スペクトルのピーク位置のシフトと幅の減少が観測された。この変化は、試料表面の非晶質炭素の減少とナノ粒子の粗大化に伴う粒子間距離の拡大に起因することがわかった。
吉村 公男; 箱田 照幸; 山本 春也; 吉川 正人
no journal, ,
次世代の水素貯蔵,輸送媒体として期待されている有機ハイドライドと、水素の漏洩を同時に検知可能な材料の開発を目的として、水素により着色する三酸化タングステン(WO)と脱水素触媒を組合せた検知材料を作製し、評価を行った。まず、有機ハイドライドの自己着火温度よりも低い温度で活性を示す脱水素触媒金属を選定するため、Pt, Pd, Rh, Ir, Ni, Cuを1重量%含有するアルミナ触媒の50250Cにおける脱水素能を、有機ハイドライドであるシクロヘキサンの脱水素反応から評価した。その結果、PtとPdでは100C以上で水素が発生し、Rhでは160C以上、そしてその他の金属ではほとんど水素が発生しないことがわかった。以上より、PtとPdを触媒金属として選定した。次いで、PtあるいはPdをWO膜表面に堆積させた検知材料をRFスパッタ法により作製し、加熱条件下13%シクロヘキサン-Nガスに暴露した際の着色性能を調べた。その結果、検知材料を150Cに加熱すると、検知材料表面で脱水素反応が進行し、発生した水素によってWO膜が着色することが明らかになった。表面にPtやPdを堆積させたWO膜を加熱条件で用いることで、有機ハイドライドを検知できることがわかった。
廣木 章博; Pham, T. T. H.*; 長澤 尚胤; 玉田 正男
no journal, ,
土壌改良材の開発を目指し、多糖類を原料とした高吸水性材料(ゲル)の生分解性制御に関する研究を行った。カルボキシメチルセルロース(CMC)とカルボキシメチルデンプン(CMS)と水をよく混練りすることで、40wt%のペースト状サンプルを調製した。ペースト状サンプルに所定線量の線照射を行いCMC/CMSブレンドゲルを得た。ブレンドゲルのゲル分率は、照射線量の増加に伴い増加し、わずか10kGyでほぼ一定となった。10kGyのブレンドゲルを比較すると、組成により膨潤度は30-250の範囲となり、CMCのブレンド比が高いほど低下することがわかった。膨潤度がほぼ同じゲル(組成比が異なる5種類)を選択し、微生物酸化分解測定装置により土壌中でのゲルの生分解性を調べた結果、CMSの比率が高いブレンドゲルほど、分解に伴い生成する二酸化炭素の量が増加することがわかった。最も分解したゲルでは、30日で分解率20%に達した。したがって、CMCとCMSのブレンド比を調節することで、生分解性を制御した高吸水性ゲルを作製することができた。
廣木 章博; 長澤 尚胤; 田口 光正; 吉井 文男
no journal, ,
In this presentation, we introduce topics about a wound dressing and metal adsorbents prepared by irradiation techniques. (1) Hydrogel wound dressing for moist healing has been developed by a combined technology of radiation processing and coating/adhesive tape technology done by the Japan Atomic Energy Agency and Nichiban Co. Ltd., respectively. The PVA hydrogel sheet prepared by low energy electron beam was applied as wound dressing. This dressing has some advantages over conventional wound dressing, as it provides painless fixing onto the wound area, allows complete removal without leaving some residues and promotes fast healing. This is useful new product for application in medical field. The hydrogel wound dressing is now commercialized under brand name VIEWGEL by Nichiban Co. Ltd. (2) We found that water soluble polysaccharides derivatives such as carboxymethylcellulose, carboxymethylstarch and carboxymethylchitin/chitosan lead to radiation crosslinking at high concentrated aqueous solution (more than 10%, paste-like condition). It was proved that the crosslinking is remarkably affected by their concentration and degree of substitution. It was confirmed that high concentration and high degree of substitution are better for crosslinking. The carboxymethyl-chitin/chitosan hydrogels had adsorption capacities for some metal ions such as Cu, Au, and Pd.
越川 博; 八巻 徹也; 浅野 雅春; 前川 康成; 山口 進*; 山本 和矢*; 朝澤 浩一郎*; 山田 浩次*; 田中 裕久*
no journal, ,
放射線グラフト重合によりアニオン交換型電解質膜を作製し、ヒドラジン燃料電池への応用を検討している。グラフト重合時に架橋剤のジビニルベンゼン(DVB)を加えて電解質膜を作製し含水率の抑制を検討した。エチレン-テトラフルオロエチレン共重合膜に50kGyの線照射、0-1.5vol%のDVB,クロロメチルスチレン(CMS),50vol%ジオキサン溶液でグラフト重合及び30%トリメチルアミン(TMA)水溶液による四級化反応、及び水酸化カリウム水溶液によるOH
置換により、アニオン交換型電解質膜を作製した。DVBの割合が低い0.5vol%のときは89-98%なのに対し、DVB1.5vol%では12-64%に低下した。これは、架橋密度が高まるにつれて、TMAが膜内に浸透しにくくなるためと考えられる。ClformではDVB架橋によって含水率が低下したが、OHformでは架橋の効果は得られず、アニオン交換型電解質膜の膨潤抑制機構はプロトン交換型のそれと異なることが示唆された。
鈴木 淳市; 高田 慎一; 篠原 武尚; 奥 隆之; 吉良 弘; 中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; et al.
no journal, ,
大強度型中性子小中角散乱装置「大観」は、物質科学,材料科学,生命科学等の幅広い分野でのサブナノからミクロンスケールの構造解析を、散乱ベクトルサイズq=約5
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において高精度・高効率に実現するための装置である。現在、われわれは2010年度末の初ビーム受け入れを目指して、J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)に同装置の建設を進めるとともに、データ解析ソフトウエアの開発等を行っている。既に遮蔽体,基幹ユーティリティーの設置や計算機の導入を完了し、今後ビーム輸送(コリメータ)・制御(チョッパー,スリット,偏極及び磁気集光)系,散乱系(真空散乱槽),検出器系(1次元
Heガス検出器構成),試料環境(試料ステージ,試料交換機)の導入・設置を進める。
モデル界面上での酸素還元反応の検討府金 慶介*; 森 利之*; 増田 卓也*; 魚崎 浩平*; 山本 春也; 前川 康成
no journal, ,
固体高分子形燃料電池の実用化にあたって克服しなければならない問題の一つに白金触媒の使用量の低減があり、特にカソード正極 における酸素還元反応を促進するカソード材料の開発が重要課題の一つとなっている。本研究は、三機関連携(原子力機構,理化学研究所,物質・材料研究機構)による燃料電池システム用キーマテリアル開発研究の一環として、物材機構が見いだした白金(Pt)-セリア(CeO)を研究対象に高性能カソード材料の開発を進めている。今回は、Pt-Ceカソード材料の電極特性発現機構を検討するためのPt-Ceモデル電極界面の作製を目的に、パルスレーザー蒸着法により導電性を有するNb:SrTiO(100)単結晶基板上にCeOのエピタキシャル膜を形成し、さらにそのうえにPt粒子を担持した材料の作製を行い、電気化学測定によりその酸素還元反応活性を評価した。発表では、作製したPt/CeO(100)膜の構造と酸素還元反応活性について詳細に報告する。
岩松 和宏; 田口 光正; 須郷 由美; 木村 敦; 倉島 俊; 勝村 庸介
no journal, ,
高LET放射線の一つである重イオンの照射効果については、その現象論的な有効性は広く知られているものの、その反応メカニズムは詳細には明らかになっていない。そこで、重イオン照射によって引き起こされる化学反応を解明することを目的に、分光学的な手法によって過渡種を観測する装置を構築した。水分子の分解によって生じる活性種との反応メカニズムのよくわかっているNaClやNaBrを水に溶解した水溶液にTIARA施設AVFサイクロトロンからの20MeV Hイオンや220MeV C
イオンをパルス的に照射しオンラインで光吸収測定したところ、ClやBrの生成と消滅が観測された。これらアニオンの初期生成収率はイオンの照射エネルギーの増加に伴い増加することを明らかにした。
