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小嵐 淳; 永野 博彦*; 中山 理智*; 安藤 麻里子; 永岡 美佳
Chemosphere, 389, p.144715_1 - 144715_11, 2025/11
放射性セシウム(
Cs)汚染は、特に森林生態系において長期的な課題となっている。土壌微生物がCsの運命を左右する役割は未だ不明な点が多い。本研究では、有機層と鉱物土壌における微生物、有機物、粘土鉱物の相互作用に着目して、微生物によるCsの保持を評価した。その結果、微生物によるCs循環によって有機層中に生物利用可能なCsプールが維持されていることが示された。この微生物の関与は、有機層中のCs放射能濃度が低下するにつれて減少した。鉱物土壌では微生物によるCsの保持は最小限であり、粘土鉱物による固定化を間接的に促進する役割が示唆された。有機層における微生物によるCs保持は、地域、森林の種類、沈着後の時間に関わらず、Csの利用可能性によって制御されていることが明らかになった。これらの知見は、ヨーロッパと日本の森林における有機層におけるCsの残留性の違いを統一的に説明する。
萩原 大樹; 渡辺 勇輔; 小西 博巳*; 舟木 泰智; 藤原 健壮; 飯島 和毅
Applied Geochemistry, 190, p.106490_1 - 106490_10, 2025/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00Radiocesium (
Cs and Cs) was sorbed on minerals and transported to river systems due to the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident. Recently, the authors have reported that mafic minerals sorb Cs equally or more strongly than micaceous minerals in fine sands. We characterized mafic minerals and elucidated their weathering using electron microscopy to determine whether they can sorb Cs. The surface of hornblende particles is weathered and altered to vermiculite. The surface of micas is less weathered than that of hornblende, indicating the Cs activity concentrations of highly weathered mafic minerals are higher than those of micas in part of sampling site. The results indicate that the effects of Cs sorption for hornblende depend on the weathering product at the surface.
志賀 基之; Elsner, J.*; Behler, J.*; Thomsen, B.
Journal of Chemical Physics, 163(13), p.134119_1 - 134119_13, 2025/10
水は高い熱容量などの特異な性質を持ち、生命や気候に重要な役割を果たしている。その熱容量の微視的起源を第一原理から理解するには、核の量子効果を考慮した高精度な経路積分分子動力学(PIMD)シミュレーションが必要であるが、計算コストが非常に高い。本研究では、密度汎関数理論(DFT)に基づいた高次元ニューラルネットワークポテンシャル(HDNNP)を用いることで、この課題を克服している。さらに、高効率なPIMDアルゴリズムを導入し、熱容量の収束データを得ることに成功した。特にrevPBE0-D3汎関数を用いた結果は実験と良く一致し、本手法が水の熱力学的性質の定量的理解に有効であることを示している。
大谷 恭平; 五十嵐 誉廣
Journal of the Electrochemical Society, 172(9), p.091503_1 - 091503_8, 2025/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00This study investigates how liquid film thickness and flow velocity influence the cathodic reaction rate of carbon steel under flowing liquid film conditions, with relevance to the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. A custom-built flow system was developed to independently control both film thickness and velocity. Electrochemical tests were conducted using carbon steel and pure silver electrodes to assess the impact of oxygen transport. Results showed that the cathodic limiting current density increased as flow velocity increased and film thickness decreased. However, for carbon steel, the experimental values deviated from theoretical predictions due to the formation of corrosion products on the electrode surface, which hinder oxygen transport. This suppressed the expected increase in current density at higher flow velocities. In contrast, pure silver, which does not form corrosion products, showed experimental values in good agreement with theory.
Guerinoni, E.*; Zemb, T.*; 元川 竜平; 上田 祐生; 青柳 登; Pellet-Rostaing, S.*; Dourdain, S.*
Journal of Physical Chemistry B, 129(32), p.8210 - 8217, 2025/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00Liquid-liquid extraction of uranium involves an acidic aqueous phase in contact with an oil phase containing aliphatic amines and a linear alkane. Excess electrolyte in the oil phase leads to a third phase, hindering metal ion extraction and stripping. We determine the largest admissible extractant concentration (LOC) before macroscopic phase separation. Using small-angle X-ray scattering (SAXS) and small-angle neutron scattering (SANS), we analyze the microstructure of the phases. In all aliphatic diluents, the third phase consists of weak water-in-oil (w/o) aggregates with interdigitated hydrocarbon chains. Even after centrifugation, SANS detects residual deuterated solvent molecules. A fraction of these w/o aggregates contains uranium(VI) cations (U-loaded aggregates), which exhibit stronger attractive interactions than unloaded aggregates. This leads to the segregation of U-loaded aggregates into large clusters, detected as a Porod-type decay in SAXSbut absent in SANS at a low q-values.
戸田 賀奈子*; 元川 竜平; 斉藤 拓巳*
Journal of Physical Chemistry C, 11 Pages, 2025/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00The development of the nano-scale pore size distribution of metakaolin-based geopolymers (MKGPs) was evaluated by the application of the small-angle neutron scattering (SANS), followed by the polydisperse spherical (PDSP) model application, where the modelled outputs were then deconvoluted by bimodal log-normal distribution fitting. Small pores, with a log-normal distribution modal value of 2.5 nm, immediately formed after mixing, with a decrement in the pore volume as a function of time. Larger pore size distribution with log-normal distribution modal values larger than 4nm, required an induction period, indicating the larger pore size distribution evolution corresponds to the pores as aluminosilicate cluster gel interstices. The nano-scale pore size distribution development varied by the curing temperature and the type of activators, which were evaluated in this study. The initial pore evolution of the MKGPs may be the critical step in determining the nano-sized porosity of the MKGPs, which characterizes the diffusive property of the material, such as the De of HDO.
target for measurement of 
I in environmental samples by accelerator mass spectrometry本多 真紀; 高久 雄一*; 坂口 綾*; 松崎 浩之*; 末木 啓介*
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 12 Pages, 2025/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00I/
I同位体標準とヨウ素水溶液を定量的に混合することで、AMSに最適なPdIの自家製標準物質シリーズを調製することができた。
Pd
からの支配的な干渉は、精密にイオンを選別するElectrostatic cylindrical analyzerなどを調整することにより抑制することに成功した。その結果、海水とDolomite試料から調整したPdIについて、そのI/I原子数比はAgIとして調製した試料と一致した。新たな手法における前処理の時間は従来よりも33%短縮された。本研究はAMSにおけるI分析法において通例とは違う新しい道を示すことに成功した。
辰野 宇大*; 二瓶 直登*; 吉村 和也
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 334, p.5719 - 5727, 2025/08
This study investigated the changes of radioactive cesium-bearing microparticles (CsMPs) deposition in the paddy field during the first year of resumed cultivation following the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident. Furthermore, we evaluate the contribution of CsMPs on a transfer factor (TF) of radiocesium (RCs) into brown rice. As a result, the accumulation of RCs and CsMPs in our study field was not observed. RCs concentration of brown rice was less than the shipping limit by defined by Japanese government. These suggest that there is little secondary contamination, and cultivation can be done safely. Furthermore, a significant effect of CsMPs on the TF was not found Cleary.
Cs sources during the flood event in the Fukushima river using 
C and 
C中西 貴宏; 鶴田 忠彦; 舟木 泰智
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 7 Pages, 2025/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Analytical)本研究では、放射性炭素同位体比
Cを指標として、福島第一原子力発電所事故後に河川に流出した懸濁態Csの発生源を特定した。出水時と平水時に懸濁物質を採取し、Cs濃度、C、安定炭素同位体比を測定した。その結果、出水ピーク時に森林表層土壌流出の寄与が増加することが示された。さらに、流域におけるCsの沈着分布は、出水時の懸濁態Cs濃度の時間的変化に反映された。この手法は、放射性セシウム、炭素それぞれの動態を理解するために有用である。
佐々木 祥人; 大貫 敏彦; 板橋 康弘*; 鴫原 隆*; 操上 広志; 雨宮 浩樹*; 新里 忠史
Chemosphere, 379, p.144431_1 - 144431_8, 2025/06
放射性セシウムはきのこ(子実体)に移行しやすいことが知られているが、そのメカニズムは不明である。ここでは、菌糸の成長と子実体の発生におけるCs、
K、および水の移動を理解するために、放射性Csを含む木材のおがくずを主とする培地で腐生きのこのヒラタケを用いて培養試験を行った結果について報告する。子実体のCsは培地全体から吸収されていた。Csは培地から子実体に受動的に移行したが、Kは能動的に移行した。ヒラタケ菌による有機物の分解により培地中の水分量が増加し、子実体の発達に伴い水が子実体に移行した。培地の固相から液相へCsが容易に溶解することが、子実体へCsが移行しやすい原因であると考えられた。
nanosheets for enhancing heat storage performance吉迫 大輝*; 岡本 範彦*; 田中 万也; 市坪 哲
Communications Chemistry (Internet), 8, p.169_1 - 169_9, 2025/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)これまで層状マンガン酸化物の層間への水分子の脱挿入時の給排熱機構を利用した蓄熱材研究開発が進められてきた。本研究では、結晶子サイズの小さいマンガン酸化物を合成することで層間だけでなく表面への水分子吸着により蓄熱容量が増加することを示した。
小林 恵太; 中村 博樹; 奥村 雅彦; 板倉 充洋; 町田 昌彦
Journal of Chemical Physics, 162(24), p.244508_1 - 244508_11, 2025/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)機械学習分子動力学法を用いて、(逆)蛍石構造における比熱異常の解析を行った。Farthest Point Sampling法とBootstrap法を活用し、効率的に第一原理教師データを生成することで、二酸化トリウム(蛍石構造)および酸化リチウム(逆蛍石構造)の機械学習ポテンシャルを構築した。これにより、機械学習分子動力学法は二酸化トリウムと酸化リチウムの報告されている熱物性を精度良く再現することが可能となった。これらの物質は、高温下において副格子の無秩序化に伴う比熱異常を示すが、そのメカニズムは複雑であり、完全には解明されていない。今回、液相・液相転移の解析に用いられる局所秩序変数の方法論を適用することで、(逆)蛍石構造における比熱異常が局所的な対称性の破れとして定式化できることを示した。
岩瀬 裕希*; 有馬 寛*; 原田 雅史*; 熊田 高之
Chemical Engineering Journal, 510, p.161321_1 - 161321_11, 2025/04
The humidity dependence of the structure of catalyst-coated membranes in polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) was investigated using small-angle neutron scattering (SANS). The results showed that the water volume in the ionomer linearly increases with humidity from an intermediate humidity (50% RH), reaching values similar to those observed in the polymer electrolyte membrane (PEM) at 80% RH. Time-resolved SANS reveals that the catalyst layer binds water more strongly than the PEM. Water distribution in the ionomers within the catalyst layers of an operating PEFC (80 degree, 80% RH) increased with the increase in the current density, affecting its PEFC performance. The behavior of the water distribution in the catalyst layers was closer to that of the water distribution in the gas diffusion layers than that in the PEM.
甲斐 健師; 樋川 智洋; 松谷 悠佑*; 平田 悠歩; 土田 秀次*; 横谷 明徳*
Journal of Chemical Physics, 162(15), p.154102_1 - 154102_11, 2025/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)放射線DNA損傷を推定するには、水の放射線分解の結果生じる低エネルギー電子の科学的知見が必要となる。しかしながら、水の放射線分解の解析は非常に複雑であるため本研究では、シンプルな水の光分解に関する低エネルギー電子の実験値と、水中の電極への光照射により発生した低エネルギー電子の実験値に注目した。本研究ではモンテカルロ法と分子動力学法を組み合わせた計算コードを利用し、これらの実験値を解析した。その結果、異なる実験条件であっても実験値をよく再現することを確認した。本計算コードは低エネルギー電子とDNAの相互作用を解析する強力なツールとなり、放射線DNA損傷の形成メカニズムの解明に適用されることが期待される。
Li, F.*; Tang, X.*; Fei, Y.*; Zhang, J.*; Liu, J.*; Lang, P.*; Che, G.*; Zhao, Z.*; Zheng, Y.*; Fang, Y.*; et al.
Journal of the American Chemical Society, 147(17), p.14054 - 14059, 2025/04
被引用回数：1 パーセンタイル：65.97(Chemistry, Multidisciplinary)2,2'-ビピラジン(BPZ)の圧力誘起重合により結晶性グラファンナノリボン(GANR)を合成した。中性子回折データのリートベルト精密化,核磁気共鳴スペクトル,赤外スペクトル,理論計算を行った結果、BPZは
積層した芳香環の間でディールス・アルダー重合し、並外れた長距離秩序を持つ伸びたボート型GANR構造を形成することがわかった。未反応の-C=N-基がボートの両端を橋渡ししており、さらなる機能化の余地がある。このGANRのバンドギャップは2.25eVであり、光電応答は良好である(I
/I
=18.8)。われわれの研究は、高圧トポケミカル重合法が、特定の構造と望んだ特性を持つグラファンの精密な合成に有望な方法であることを強調している。
松谷 悠佑; 吉井 勇治*; 楠本 多聞*; 小川 達彦; 大西 世紀*; 平田 悠歩; 佐藤 達彦; 甲斐 健師
Physical Chemistry Chemical Physics, 27(14), p.6887 - 6898, 2025/04
被引用回数：2 パーセンタイル：89.85(Chemistry, Physical)水の放射線分解により生成されるラジカルは、DNA損傷誘発、染色体異常、発がんなど、放射線による生物影響の評価において重要な役割を果たす。粒子および重イオン輸送コードシステム(PHITS)では、あらゆる荷電粒子について水中の原子相互作用を推定できる飛跡構造解析モードと、ラジカルをシミュレート可能な電子線専用の化学コード(PHITS-Chem)が先行研究にて開発された。本研究では、あらゆるイオンビームに適用可能なPHITS-Chemコードを開発すると同時に、化学種間の反応をより効率的に検出する空間分割法や化学種の4次元可視化機能を整備した。更新されたPHITS-Chemコードは、文献にて報告される陽子線、
粒子線、炭素イオン線のG値と比較することにより検証され、PHITSオリジナル3次元描画ソフトPHIG-3Dによりラジカルの拡散動態を直感的に評価することに成功した。また、空間分割法の導入により、計算精度を維持しながら計算時間を大幅に短縮(約28倍高速化)することにも成功した。開発したPHITS-Chemコードは、粒子線治療においてラジカルにより誘発される生物効果の正確かつ直感的な理解に貢献することが期待される。
甲斐 健師; 樋川 智洋; 松谷 悠佑*; 平田 悠歩; 土田 秀次*; 伊東 佑真*; 横谷 明徳*
Communications Chemistry (Internet), 8, p.60_1 - 60_9, 2025/03
被引用回数：1 パーセンタイル：65.97(Chemistry, Multidisciplinary)放射線DNA損傷は、直接効果と間接効果から形成される。直接効果はDNAと放射線の相互作用であり、間接効果はDNAと放射線分解化学種との化学反応である。これまで、直接効果が関与すると、DNAの10塩基対以内(3.4nm程度)に複数の損傷が形成され、修復効率が低下し、生物影響が誘発されると考えられてきた。本研究では、間接効果のみにより誘発されるDNA損傷を定量的に評価した。その結果、生成される確率は1%未満であるが、DNA近傍の水に10数eVのエネルギーが付与されるだけで、複雑なDNA損傷が形成されることが分かった。つまり、放射線とDNAが直接相互作用することなく、DNAの極近傍の水にエネルギーを与えるだけで、後発の生物影響の可能性を排除できなくなる。本研究成果は、低線量放射線影響の理解に役立つ重要な知見の一つとなる。
Ling, B.-K.*; Chang, M.*; Zhai, Y.-Q.*; Deng, J.*; 古府 麻衣子*; Guo, H.*; Zhao, J.*; Fu, Z.*; Zheng, Y.-Z.*
Journal of the American Chemical Society, 147(13), p.10935 - 10942, 2025/03
被引用回数：2 パーセンタイル：65.97(Chemistry, Multidisciplinary)The efficient excitation and controlled propagation of nanoscale spin waves remain significant challenges, as their intrinsic dispersion relations are primarily determined by magnetic dipole and exchange interactions. Here we report the first observed coexistence of quantum spin wave excitation and single-molecule magnet behavior in a mixed chromium(III) and dysprosium(III) complex, namely Dy
Cr(
-F)(mdea)
(piv)
, which shows a large ferrimagnetic ground moment with a restricted quantum tunneling gap (
3.8 
10
cm
) up to nine levels, leading to an axial anisotropic energy barrier of 12 cm and opened hysteresis loop at 0.4 K.
伊藤 健吾*; 高橋 真*; 加藤 千図*; 福谷 哲*; 松村 達郎; 藤井 俊行*
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 334, p.2467 - 2475, 2025/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Analytical)本研究では、スズ、特に高レベル廃液に含まれるSn-126について、6種類の抽出剤による硝酸溶液からの溶媒抽出挙動について評価した。試験を行った抽出剤のうちHAAは高い効率を示したが、現状では工業的な応用に十分なデータは得られていない。塩酸を硝酸に加えた軽では、TBPとTEDTAにおいて、スズの分配比が1以上となった。しかしながら、工業的な応用に向けた実用的な課題と言う観点では、特に0.0008Mと言った低いスズ濃度におけるHAAによる抽出は、スズの回収についてより効果的である可能性がある。
堀池 優貴*; 青木 裕之; 大内 誠*; 寺島 崇矢*
Journal of the American Chemical Society, 147(8), p.6727 - 6738, 2025/02
被引用回数：1 パーセンタイル：65.97(Chemistry, Multidisciplinary)Herein, we report water-intercalated and humidity-responsive lamellar materials obtained from the self-assembly of sodium acrylate (ANa)/alkyl acrylate (RA) random copolymers. The random copolymers efficiently absorbed water into the hydrophilic ANa/main chain phase from the outer environment to form lamellar structures consisting of the water-intercalated hydrophilic segments and the hydrophobic side chains. The lamellar formation involves controlling the weight fraction of hydrophilic segments containing water to 40-70 wt% by the RA content, hydrophobic side chains, and the amount of absorbed water. The domain spacing can be controlled in the range of 2-6 nm. More interestingly, the lamellar materials reversibly afford expansion and contraction of the domain spacing in the sub-1 nm level via the absorption and release of water, in response to relative humidity. The multilayered lamellar formation process via the intercalation of water was analyzed in situ by neutron reflectometry and atomic force microscopy measurements under humid conditions. The polymer film further served as a moisture-sensitive actuator that macroscopically induces deformation responsive to humidity.
