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論文

Plastic deformation and microstructural evolution during cryogenic charpy impact of high-Mn austenitic steel

Jiang, L.*; Wang, H. H.*; Su, Y. H.; 徐 平光; 篠原 武尚; Xia, B.*; Wang, Y. W.*

Journal of Materials Science, 61(14), p.9754 - 9775, 2026/04

 被引用回数:0

In this study, pulsed neutron Bragg-edge transmission imaging was employed to characterize plastic deformation of high-manganese austenitic steel during cryogenic impact fracture. Electron backscatter diffraction was used to examine the microstructural evolution. The results reveal that the Bragg-edge width was identified as the critical value for large plastic deformation. Both crack initiation and stable crack growth regions exhibited higher levels of plastic deformation, twin density, and dislocation density compared to unstable crack growth regions. As the test temperature decreased from 273 K to 77 K, the transition point from stable to unstable crack growth occurred earlier. This is responsible for the reduction in impact absorbed energy. These findings provide new insights into the cryogenic toughening mechanism of high-manganese steel.

論文

Durability of U-Zr oxide solid solution in aqueous H$$_2$$O$$_2$$ solution

熊谷 友多; 日下 良二; 高野 公秀; 渡邉 雅之

Journal of Nuclear Materials, 625, p.156553_1 - 156553_7, 2026/04

 被引用回数:0

U-Zr酸化物固溶体は、重大な原子炉事故時に形成される燃料デブリ中に一般的に含まれる相である。本研究では、放射線分解により生成する主要な酸化剤である過酸化水素に対するU-Zr酸化物固溶体の耐性を研究した。過酸化水素との繰り返し接触により、ウランの溶解は初期に進行するが次第に抑制され、ジルコニウムの溶解はより緩やかに進行した。ラマン分光およびX線回折により、表面の化学変化は限定的であり、ウラニル過酸化物の生成もわずかであった。表面に酸化還元活性サイトが存在するとした反応速度論モデルにより実験結果を再現した。解析の結果は反応活性サイトの表面密度は低いことを示唆した。これらの結果は、U-Zr酸化物固溶体の高い耐久性が保護被膜の形成によるものではなく、表面の酸化還元反応性の低さ自体に起因することを示唆する。

論文

Microstructural evolution and mechanical hardening of Cr-coated MDA cladding under high-dose Fe ion irradiation

Mohamad, A. B.; Chen, J.*; 井岡 郁夫*; 鈴木 恵理子; 近藤 啓悦; 阿部 陽介; 山下 真一郎; 大久保 成彰; 根本 義之; 岡田 裕史*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 625, p.156513_1 - 156513_9, 2026/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

Ion irradiation was carried out on Cr coating Zry cladding to investigate their microstructure evolution and mechanical properties. The sample was irradiated at reactor normal operation conditions. Microstructural observation and mechanical testing of non-irradiated samples and irradiated samples were performed to understand irradiation damage to the Cr-coated Zry cladding. Results of High Resolution Transmission Electron Microscopy and chemical analysis revealed Fe enrichment at the Cr coating and Zr substrate interface of irradiated samples due to irradiation enhanced diffusion or irradiation induced mixing. Irradiation led to the formation of Fe enrichment at the Cr Zr interface approximately 15nm. Moreover, hardening of the Cr coating and Zr substrate regions was observed in the irradiated sample.

論文

New insights into the cryogenic fracture mechanism of high-Mn austenitic steels using interrupted Charpy impact tests

Xia, B.*; Wang, H. H.*; Su, Y. H.; 徐 平光; 篠原 武尚; Wang, Y. W.*

Materials Science & Engineering A, 957, p.149940_1 - 149940_7, 2026/04

 被引用回数:0

The cryogenic fracture mechanism of high-Mn austenitic steels was investigated using a quasi-in situ experiment of interrupted Charpy impact test, together with electron backscatter diffraction and neutron Bragg-edge transmission imaging. The results show that voids coalesce through void sheeting at 77 K, a fracture mechanism associated with superior cryogenic toughness. The widely and ring-like distributed deformation twins ahead of the crack tip contribute limitedly to alleviating strain localization at 77 K. However, by suppressing the increase in stress triaxiality, deformation twins play a key role in promoting void sheeting and preventing the transition to quasi-cleavage fracture. This work lays the foundation for subsequent investigations into cryogenic toughening.

論文

Reconsideration of numerical model for hydrogen thermal desorption spectra of iron with hydrogen-enhanced strain-induced vacancies

海老原 健一; 山口 正剛; 板倉 充洋

Metallurgical and Materials Transactions A, 57(4), p.1480 - 1489, 2026/04

水素脆化は鉄鋼にとって重要な問題である。以前の数値モデルを改良することで、水素助長ひずみ誘起空孔を含む鉄試料からの水素の熱脱離スペクトルの実験結果を再現することに成功した。改良モデルでは、捕捉されたH原子の数で区別される空孔および空孔クラスターの濃度変数を採用した。この改良により、以前のモデルで必要だった空孔および空孔クラスターの移動に関する仮定が削除された。改良モデルを用いたシミュレーション結果から、元のモデルで計算されたスペクトル中の空孔および空孔クラスターに起因するピーク上のスパイク状の脱離は、仮定によって引き起こされたアーティファクトであることが明らかになった。さらに、水素チャージを伴う変形後の試料には、空孔だけでなく空孔クラスターも存在する可能性があることが示唆された。改良されたモデルは、水素影響下にある空孔および空孔クラスターを研究するための有用な枠組みであると考えられる。

論文

In situ study of growth mechanism of germanene segregated through Ag(111) thin films by Raman and X-ray photoelectron spectroscopy

寺澤 知潮; 勝部 大樹*; 矢野 雅大; 小澤 孝拓*; 津田 泰孝; 吉越 章隆; 朝岡 秀人; 鈴木 誠也

Chemistry of Materials, 38(6), p.2933 - 2945, 2026/03

AA2025-0822.pdf:1.33MB

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Germanene, a honeycomb lattice of Ge atoms, has attracted attention for next-generation electronics and as a topological material. Among reported synthesis routes, the segregation method enables reproducible monolayer germanene formation on Ag(111) through simply annealing an Ag(111) thin film on a Ge(111) substrate. Despite this success, the physical origins of its monolayer selectivity and the mechanism for suppressing competing Ge phases remain unclear. Here, we investigate germanene formation via Ge segregation using in situ Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy to directly track Ge behavior during annealing and cooling. In situ observations revealed that annealing at 500$$^{circ}$$C yielded no Ge-related byproducts, and the system reached a high-temperature surface equilibrium state, independent of the initial Ge amount. Cooling from this state produced a Ge-enriched surface that stabilizes the formation of monolayer germanene. In contrast, heating only to 300$$^{circ}$$C produced three-dimensional Ge islands without Ge-enrichment, followed by Ge-Ag alloy formation upon subsequent cooling. By integrating the temperature-dependent diffusion length and the process-dependent diffusion direction, we established a unified description of Ge behavior on Ag/Ge(111) substrates, in which cooling-induced Ge-enrichment at the surface reproducibly stabilizes the selective formation of monolayer germanene.

論文

Machine learning potentials for refractory high-entropy alloys applied to atomistic modeling of dislocation slip behavior

Lobzenko, I.; 森 英喜*; 都留 智仁

Journal of Materials Research and Technology, 40, p.3798 - 3805, 2026/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

ハイエントロピー合金(HEA)は複数の主要元素から構成される金属材料であるが、その優れた機械的特性のメカニズムは未だ十分に解明されていない。HEAの原子論的モデリングは、原子環境の化学的不均一性によって複雑化しており、古典的近似の範囲内で大規模システムの機械的応答をシミュレートするための新たな相互作用ポテンシャルの開発が求められている。機械学習を用いた原子間ポテンシャルは、この問題に対する有力なアプローチであることが示されている。本研究では、体心立方合金であるVNbMoTaWおよびTiZrNbHfTaを対象とし、人工ニューラルネットワークに基づく機械学習ポテンシャルを構築した。新たに開発したポテンシャルにより、体積弾性率、弾性定数、積層欠陥エネルギーといった基本的な材料特性を高精度に再現できることを示した。さらに、VNbMoTaWとTiZrNbHfTaはいずれも広い温度範囲で高い強度を示すが、延性の違いの要因について、これら2種の合金におけるらせん転位の滑り挙動のシミュレーション解析を実施した。その結果、強いピンニング効果がVNbMoTaWの高い脆性に寄与していることを明らかにし、対照的にTiZrNbHfTaではピンニングが抑制され、(112)滑り面が容易に活性化されることがわかった。

論文

First-principles-based equilibrium Monte Carlo simulations of Cr-rich cluster stability in Fe-Cr-Al alloys; Effects of Al content and vacancies on the transition from promotion to suppression

阿部 陽介; 久保 淳; 鵜飼 重治; 都留 智仁

Journal of Nuclear Materials, 618, p.156221_1 - 156221_11, 2026/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

Crリッチ析出物(CrRP)の安定性は、耐照射性に優れた酸化物分散強化型Fe-Cr-Al合金の開発において重要な要素である。本研究では、第一原理に基づく平衡モンテカルロシミュレーションを用いて、Al添加量および照射下で重要な空孔がCrRPの形成と原子構造に与える影響を評価した。CrRPの形成はAl添加量に対して非単調な挙動を示し、約12at.%で最大化された。Al添加量が増加すると、CrRP内部への侵入が進み、構造的な乱れと安定性の低下を引き起こすことが分かった。空孔は単独ではCrRP形成に大きな影響を及ぼさないが、Alと共にCrRP界面近傍に偏析することで界面安定性に影響を与える可能性を示した。これらの知見は、Fe-Cr-Al合金の最適設計やメゾスケールモデリングに資する原子レベルの基礎情報を提供する。

論文

A Thermodynamic study of fluorite/bixbyite equilibria in the UO$$_{2}$$-PuO$$_{1.5}$$-PuO$$_{2}$$ system

Vinograd, V. L.*; Vauchy, R.

Journal of Nuclear Materials, 619, p.156244_1 - 156244_16, 2026/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

UO$$_{2}$$-PuO$$_{1.5}$$-PuO$$_{2}$$系における(U$$_{1-z}$$Pu$$_{z}$$)O$$_{2+delta}$$蛍石(FCC)と(U$$_{1-z}$$Pu$$_{z}$$)O$$_{2+delta}$$ビクスバイト(BCC)の熱力学的性質を、相平衡制約と酸素の化学ポテンシャルの関数としての酸素/金属比(O/M)の変化に関するデータを考慮して評価した。熱力学的には、BCCとFCCはともに秩序固溶体として記述され、$$delta$$=-0.5と$$delta$$=-0.375(O/M=1.5とO/M=1.625)の特定の値において酸素/空孔分布の構成エントロピーを減少させることができる。このアプローチにより、PuO$$_{1.5}$$-PuO$$_{2}$$及びUO$$_{2}$$-PuO$$_{1.5}$$-PuO$$_{2}$$における蛍石/ビクスバイト平衡が少ない労力でよく再現された。さらに、UO$$_{2}$$-PuO$$_{1.5}$$-PuO$$_{2}$$系の実験データの大きな多様性が、個々の相のPu/(Pu+U)比が系全体のPu/(Pu+U)比と等しいままであること、すなわち、相間U/Pu分配が起こらないという仮定と矛盾しないことを示す。

論文

Integrated neutron and surface-based characterization of stress/strain fields and microstructural evolution during fatigue crack growth in SUS304 stainless steel

Su, Y. H.; 篠原 武尚; Parker, J. D.*; 及川 健一; 甲斐 哲也; Gong, W.; 伊東 達矢; Harjo, S.; 相澤 一也; 鬼柳 善明*; et al.

Materials Science & Engineering A, 951, p.149607_1 - 149607_16, 2026/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Nanoscience & Nanotechnology)

Local variations in residual stress/strain and microstructure during fatigue crack growth in compact tension specimens of SUS304 austenitic stainless steel were investigated using complementary methods: pulsed neutron Bragg-edge imaging (NBEI), neutron diffraction (ND), digital image correlation (DIC) and electron backscatter diffraction (EBSD). Surface strain fields were evaluated using DIC and EBSD. NBEI provided two-dimensional averaged microstructure information, whereas ND yielded detailed three-dimensional distributions of residual lattice (elastic) strain and stress. This study particularly focused on how NBEI is helpful in understanding overall damage characteristics in the vicinity of a crack tip two-dimensionally. Distribution of microstructural parameters associated with crack growth, such as lattice constant, crystallite size, and texture, across the entire specimen was considered using Bragg-edge spectral analysis. The plastic zone in front of the crack tip, characterized by reduced crystallite size, was observed during crack propagation. After final fracture, two distinct zones with reduced crystallite size were identified: one caused by localized plastic deformation near the crack tip, and the other by bending at the back end of the specimen. This paper introduces the four experimental techniques and describes their respective features. Each method has its own advantages and limitations; However, by integrating their results, a more comprehensive understanding of the overall stress/strain field can be achieved.

論文

Track morphology in SiO$$_{2}$$ quartz irradiated with swift heavy ions; Thickness and edge effects

石川 法人; 田口 富嗣*; 小河 浩晃; Toimil-Molares, M. E.*; Trautmann, C.*

Physical Review Materials (Internet), 10(1), p.016001_1 - 016001_7, 2026/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

結晶性SiO$$_{2}$$(石英)試料に1.64GeVおよび200MeVのAuイオンを照射し、イオントラック形成に由来する照射誘起ナノ構造を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて調査した。解析の結果、通常観察される均一な非晶質イオントラックだけでなく、同心円状のコア-ハロー構造(イオン飛跡に沿った低密度コアとハロー損傷領域)を持つトラックも観察された。後者のタイプのトラックは、厚さが50nm未満の薄い試料領域でのみ確認され、こうした低密度コアを持つトラックの形成には薄い試料が必要条件であることが示唆された。さらに、試料端部ではクレーター状の構造を持つピット状トラックも確認された。表面を含む試料の形態が、複雑なナノ構造の形状に影響を与えていることが強く示唆された。これらの結果について、電子スパッタリングなどの表面現象や、試料の厚さおよび試料端効果の観点から議論した。

論文

Collapse of Jahn-Teller phonons in La$$_{1-x}$$Sr$$_{x}$$MnO$$_{3}$$ with weak magnetoresistance

Sterling, T. C.*; Savici, A. T.*; 梶本 亮一; 池内 和彦*; Khan, N.*; Weber, F.*; Reznik, D.*

Communications Materials (Internet), 32 Pages, 2026/00

We investigated phonons and spin-phonon coupling in ferromagnetic colossal magnetoresistance (CMR) manganites La$$_{1-x}$$Sr$$_{x}$$MnO$$_{3}$$ ($$x =0.2,0.3$$) that have a relatively small CMR associated with the melting of the magnetic order above room temperature. High-resolution neutron scattering experiments combined with density functional theory (DFT) show that the low-temperature ferromagnetic phase is conventional: neutron scattering intensities from phonons agree with DFT predictions, magnons follow sinusoidal dispersions, and no phonon-magnon hybridization occurs. Fluctuations of Mn moments and low-energy phonons involving Mn and La vibrations remain conventional in the high temperature paramagnetic phase, indicating that the Mn and La/Sr sublattices are not strongly perturbed by the melting of magnetic order. In sharp contrast, the Jahn-Teller active optical oxygen vibrations collapse entirely above the Curie temperature, in spite of the low CMR in these compositions, with at least part of the lost spectral weight reappearing as quasielastic scattering. We attribute this highly anomalous behavior to giant electron-phonon coupling (EPC) in the charge and/or orbital channel. It drives cooperative diffusive motion of quasistatic carrier-trapping oxygen sublattice distortions once ferromagnetism disappears. We hypothesize that the magnitude of magnetoresistance correlates with the rate of this diffusion rather than with the strength of Jahn-Teller EPC.

論文

Anomalous Nernst effect of FeCoNi-based high-entropy alloy ferromagnetic thin films

一色 弘成; 鈴木 和也; 今井 正樹; Dong, Z.*; 中堂 博之; 大谷 義近; 高梨 弘毅; 家田 淳一

High Entropy Alloys & Materials, 8 Pages, 2026/00

High-entropy alloys, defined as single-phase solid solutions composed of five or more elements, have attracted considerable attention for their exceptional mechanical properties. However, their electronic and magnetic transport properties remain largely unexplored. In this study, we focus on the anomalous Nernst effect, a magnetic thermoelectric phenomenon, in FeCoNi-based ferromagnetic high-entropy alloy thin films at room temperature. We systematically examined the influence of heavy-element concentration in FeCoNiCuPd. Increasing the Pd content to 10, 20, and 30 at% led to anomalous Nernst conductivities of 0.53, 0.61, and 0.74 A m$$^{-1}$$ K$$^{-1}$$, respectively, attributable to the strong spin-orbit coupling of Pd. These results indicate that adding heavy elements effectively enhances transverse transport in high-entropy alloys. To further enhance the anomalous Nernst effect, we introduced an even heavier element, Pt, into the alloy. The resulting FeCoNiPdPt thin film exhibited a high anomalous Nernst conductivity of approx. 0.97 A m$$^{-1}$$ K$$^{-1}$$ together with a large anomalous Nernst thermopower of approx. 0.9 uV K$$^{-1}$$, demonstrating the thermoelectric potential of these alloys.

論文

Dynamical stability by spin transfer in nearly isotropic magnets

紅林 秀和*; 山本 慧; 関 剛斎*; 他9名*

Nature Materials, 10 Pages, 2026/00

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Spin transfer torques (STTs) control magnetisation by electric currents, enabling a range of nano-scale spintronic applications. They can destabilise the equilibrium magnetisation state by counteracting magnetic relaxation. Here, we maximise the STT effect through a dedicated growth-annealing protocol for CoFeB thin films, such that magnetic anisotropies originating from the interface and shape almost cancel each other. The nearly isotropic magnets enable low-current dynamical stabilisation of the magnetisation in the direction opposite to an applied magnetic field, thereby realising a spintronic analogue of the Kapitza pendulum. In an intermediate current regime, the STT drives large magnetisation vector fluctuations that cover the entire Bloch sphere. The continuous variable associated with the stochastic magnetisation direction may serve as a resource for probabilistic computing and neuromorphic hardware. Our results establish isotropic magnets as a platform to study as-yet-uncharted, far-from-equilibrium spin dynamics including anti-magnonics, with promising implications for unconventional computing paradigms.

論文

Plastics as vectors of radiocesium in river environments of Fukushima, Japan

Battulga, B.*; 中西 貴宏; 池之上 翼; 安藤 麻里子; 小嵐 淳

Journal of Hazardous Materials, 500, p.140593_1 - 140593_11, 2025/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Engineering, Environmental)

Plastic debris is widely recognized as a major environmental challenge, yet its interactions with radionuclides remain poorly understood. Here, we investigated the behavior and fate of plastics and associated radiocesium ($$^{137}$$Cs) in the coastal river environments of Fukushima, Japan, to elucidate their interactions and the role of plastics as vectors for $$^{137}$$Cs transport into the coastal ocean. At four river mouth sites, we characterized the properties of plastics, including microplastics, and elucidated the activity concentration of $$^{137}$$Cs associated with them. Our findings reveal that $$^{137}$$Cs was concentrated in biofilms on plastics, but the radioactivity of biofilm-associated plastics was lower than that of the surrounding natural media. Furthermore, we estimated the daily fluxes of plastics (1.3-301.4 kg/day) and associated $$^{137}$$Cs (5-6,752 Bq/day) in the studied rivers across different seasons. This study provides the first quantitative assessment of plastic-associated $$^{137}$$Cs flux in the riverine environments.

論文

Effect of grain refinement on cracks occurring in SUS304L stainless steel under nuclear reactor operating conditions

広田 憲亮; 武田 遼真; 井手 広史; 土谷 邦彦; 小林 能直*

Nuclear Materials and Energy (Internet), 45, p.102009_1 - 402009_10, 2025/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Nuclear Science & Technology)

SUS304Lステンレス鋼を使用し、原子炉の構造部材における応力腐食割れに対する結晶粒微細化の影響を調査した。その結果、大気中および原子炉運転環境下での低ひずみ速度引張試験(SSRT)を実施した後、同じ結晶粒径のSUS304Lの引張特性を比較したところ、原子炉運転環境下では結晶粒径が大きくなると伸びが顕著に減少することが明らかになった。大気中で実施したSSRTでは、Hall-Petchの関係から得られた${it k}$値は従来の値より低かった。ミクロ組織観察では、0.59$$mu$$mおよび1.52$$mu$$mの粒径を持つSUS304Lにクラックがないことが確認されたが、結晶粒径が大きいSUS304Lでは破面が粗く、側面にクラックが見られた。0.59$$mu$$mおよび1.52$$mu$$mの粒径を持つSUS304Lには薄い酸化膜が形成され、28.4$$mu$$m以上の粗大粒を持つSUS304Lには厚さ2$$mu$$mを超える酸化皮膜が形成された。0.59$$mu$$m、1.52$$mu$$mおよび28.4$$mu$$mのSUS304LにはCr$$_{2}$$O$$_{3}$$皮膜が形成され、39.5$$mu$$mおよび68.6$$mu$$mのSUS304LにはCr$$_{2}$$O$$_{3}$$およびFe系酸化物が形成された。結晶方位解析では、0.59$$mu$$mおよび1.52$$mu$$mのSUS304Lにおいて、$$gamma$$相にクラックがない線状の表層が確認されたが、結晶粒径が大きくなると表面に凹凸が生じ、$$gamma$$相にクラックが見られた。細粒SUS304Lでは、格子拡散により$$gamma$$相内でOが均一に拡散し、薄いCr$$_{2}$$O$$_{3}$$層が形成され、クラックが抑制された。粗大粒SUS304Lでは、粒界拡散により結晶粒界にFe酸化物が形成され、結晶粒界が脆弱化し、過飽和なOがCr$$_{2}$$O$$_{3}$$およびFe系酸化物からなる厚い皮膜を形成し、剥離やクラックを引き起こした。

論文

Analysis of strain distribution of lead-bismuth eutectic inside a stainless steel cup by wavelength-resolved neutron imaging

大平 直也*; 樹神 克明; 伊藤 大介*; 齊藤 泰司*; Parker, J. D.*; 篠原 武尚

Nuclear Materials and Energy (Internet), 45, p.102005_1 - 102005_7, 2025/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Nuclear Science & Technology)

Lead-bismuth eutectic has emerged as a promising candidate for liquid metal coolant for Gen-IV nuclear reactors. Lead-bismuth eutectic is a unique material that expands gradually within the solid state. It may induce pipe deformation or rupture if it solidifies in a pipe or a container. In this study, the strain distributions of lead-bismuth eutectic in stainless-steel cups were evaluated using wavelength-resolved neutron imaging method. The wettability-improved case exhibited significantly larger compressive strain than in the others. The adhesion between lead-bismuth eutectic and the inner surface of the cup was a critical issue in the present study.

論文

Lyotropic polymer liquid crystal coating; Enabling lamellar ion-conduction pathways for superior C-Rate performance in NCM523 cathodes

Marium, M.*; 青木 健太郎*; He, Y.*; 山本 勝宏*; Suwansoontorn, A.*; 生田 聖也*; 原 光生*; 永野 修作*; 長尾 祐樹*; 西川 慶*; et al.

ACS Applied Energy Materials (Internet), 8(22), p.16589 - 16600, 2025/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Chemistry, Physical)

High C-rate capability and energy-density stability are crucial for advanced lithium-ion batteries (LIBs). However, these two characteristics typically conflict in conventional systems. Herein, a lyotropic polymer liquid crystal (LPLC)-based coating was applied to the surface of LiNi$$_{0.5}$$Co$$_{0.2}$$Mn$$_{0.3}$$O$$_{2}$$ (NCM523) cathode to construct a highly ion-conductive artificial cathode electrolyte interface (CEI) layer, aiming to supersede traditional CEIs for LIBs. The coating material, composed of an amphiphilic lithium-substituted alkyl-sulfonated polyimide (ASPI-Li) and an appropriate amount of organic liquid electrolyte, forms nanoscale ion conduction channels that act as an artificial CEI layer, providing enhanced local Li-ion activity at the NCM523 surface. The ion-conduction channels, regulated by the layered structure within the ASPI-Li coating layer, significantly accelerated ion-diffusion kinetics at the electrode/electrolyte interface, thereby delivering superior C-rate capability at ambient temperatures compared with conventional LIB systems. This work, guided by molecular design, provides insights into the development of next-generation artificial CEI layers for efficient and sustainable energy-storage systems.

論文

Optimising sodium incorporation into potassium-activated metakaolin-based alkali-activated materials

Chaerun, R. I.; 佐藤 淳也; 平木 義久; 吉田 幸彦; 佐藤 努*; 大杉 武史

Construction and Building Materials, 500, p.144270_1 - 144270_10, 2025/11

 被引用回数:0

アルカリ活性化材料(AAMs)、特にメタカオリンを原料とするものは、その高密度な微細構造と化学的耐久性により、有害廃棄物の固定化に用いる持続可能なバインダーとして大きな注目を集めている。これらの非晶質アルミノケイ酸塩構造は、有害物質を効果的にカプセル化し、環境リスクを低減することができる。しかし、この非晶質ネットワークの安定性を維持することは容易ではなく、特にナトリウム(Na$$^{+}$$))を多く含む前駆体を使用する場合、過剰なNa$$^{+}$$が結晶化を促進し、マトリックスの完全性を損なうことが知られている。本研究では、主にカリウム(K$$^{+}$$))で活性化されたメタカオリン系AAMsにおけるNa+濃度が構造安定性に与える影響を体系的に検討した。その目的は、非晶質構造を保持し化学的安定性を維持できるNa取り込みの閾値を明らかにすることである。透過型電子顕微鏡(TEM)、ラマン分光法、熱力学モデリングを用いて、さまざまなNa:Kモル比におけるK-AAMsの構造進化を解析した。その結果、Na:K比が高い場合には、ナノポアの形成やNaに富むゼオライト相の早期結晶化が生じ、マトリックスの安定性が低下することが明らかとなった。一方で、非晶質ネットワークを維持し、アルミノケイ酸塩骨格を保つ最適なNa:K比が特定された。これらの知見は、高耐久かつ先進的な廃棄物固定化技術に向けたK-AAMsの最適化に有用な指針を提供するものである。

論文

Phase transition of germanene prepared by atomic segregation epitaxy at Ag(111) thin films on Ge(111)

柚原 淳司*; 前田 匠汰*; 勝部 大樹*; 鈴木 誠也; 寺澤 知潮; 高倉 将一*; 仲武 昌史*; Le Lay, G.*

2D Materials (Internet), 12(4), p.045023_1 - 045023_10, 2025/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:0.00(Nanoscience & Nanotechnology)

This study aims to investigate the temperature-dependent structure of germanene prepared by atomic segregation epitaxy on an Ag(111) thin film surface. A germanene (7$$sqrt{7}$$ $$times$$ 7$$sqrt{7}$$) superstructure, obtained upon heating at 500 $$^{circ}$$C followed by cooling at room temperature, transforms into a germanene ($$sqrt{109}$$ $$times$$ $$sqrt{109}$$) superstructure after further annealing at 250 $$^{circ}$$C and subsequently evolves into the Ag-Ge surface alloy upon annealing at 350 $$^{circ}$$C, as evidenced from the thorough analysis by scanning tunneling microscopy, low-energy electron diffraction, and core-level (CL) photoemission spectroscopy. Angle-resolved CL spectra reveal that germanium preferentially occupies the topmost atomic layer, forming the (7$$sqrt{7}$$ $$times$$ 7$$sqrt{7}$$) and ($$sqrt{109}$$ $$times$$ $$sqrt{109}$$) superstructures. In contrast, germanium is distributed within at least a few layers for the striped incommensurate surface alloy phase. From angle-resolved photoemission spectroscopy, the electronic structures of the (7$$sqrt{7}$$ $$times$$ 7$$sqrt{7}$$) and ($$sqrt{109}$$ $$times$$ $$sqrt{109}$$) superstructures appear to be almost the same. Based on these considerations, the surface phase diagram of Ge/Ag(111)/Ge(111) has been constructed. These findings provide insights into the relationship between germanene thermal stability and Ge concentration at the surface region of Ag(111).

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