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論文

Battery-free, skin-interfaced microfluidic/electronic systems for simultaneous electrochemical, colorimetric, and volumetric analysis of sweat

Bandodkar, A. J.*; Gutruf, P.*; Choi, J.*; Lee, K.-H.*; 関根 由莉奈; Reeder, J. T.*; Jeang, W. J.*; Aranyosi, A. J.*; Lee, S. P.*; Model, J. B.*; et al.

Science Advances (Internet), 5(1), p.eaav3294_1 - eaav3294_15, 2019/01

非侵襲でバイオマーカーを検出し得るウェアラブルデバイスが注目されている。しかしながら現在までに存在するウェアラブルデバイスはその電力源や検出部分などの小型化が困難であったことから重さや大きさの点でポータビリティに欠けていた。本研究では、バッテリーフリーでかつ電気的、呈色式を用いて重要バイオマーカーである塩化物, 乳酸, グルコース, pHを検出できるスウェットデバイスを開発した。

論文

Electric field control of magnetic domain wall motion via modulation of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction

小山 知弘*; 仲谷 栄伸*; 家田 淳一; 千葉 大地*

Science Advances (Internet), 4(12), p.eaav0265_1 - eaav0265_5, 2018/12

Pt/Co/Pd非対称構造において電場が磁壁速度を制御できることを示す。ゲート電圧を印加すると、50m/sまでの磁壁速度の著しい変化が観察され、これは以前の研究で観察されたものよりはるかに大きい。さらに、100m/sを超える磁壁速度の明確な変調も確認した。電場による界面のDzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)の数パーセントまでの変化が、速度変調の原因であることがわかった。ここに示されているDMIを介した速度変化は、電場による異方性変調によって引き起こされるものとは根本的に異なるメカニズムである。本結果は、スピントロニクスデバイスの性能を向上させることができるDMI制御によるスピン構造とダイナミクスの電気的操作への道を開くものである。

論文

Dirac surface state-modulated spin dynamics in a ferrimagnetic insulator at room temperature

Tang, C.*; Song, Q.*; Chang, C.-Z.*; Xu, Y.*; 大沼 悠一; 松尾 衛*; Liu, Y.*; Yuan, W.*; Yao, Y.*; Moodera, J. S.*; et al.

Science Advances (Internet), 4(6), p.eaas8660_1 - eaas8660_6, 2018/06

This work demonstrates markedly modified spin dynamics of magnetic insulator (MI) by the spin momentum-locked Dirac surface states of the adjacent topological insulator (TI). As the Bi concentration $$x$$ is systematically tuned in 5-nm-thick (Bi$$_{x}$$Sb$$_{1-x}$$)$$_{2}$$Te$$_{3}$$ TI films, the weight of the surface relative to bulk states peaks at $$x$$ = 0.32 when the chemical potential approaches the Dirac point. At this concentration, the Gilbert damping constant of the precessing magnetization in 10-nm-thick Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ MI films in the MI/TI heterostructures is enhanced by an order of magnitude, the largest among all concentrations. In addition, the MI acquires additional strong magnetic anisotropy that favors the in-plane orientation with similar Bi concentration dependence. These extraordinary effects of the Dirac surface states distinguish TI from other materials such as heavy metals in modulating spin dynamics of the neighboring magnetic layer.

論文

Atomic-scale visualization of surface-assisted orbital order

Kim, H.*; 吉田 靖雄*; Lee, C.-C.*; Chang, T.-R.*; Jeng, H.-T.*; Lin, H.*; 芳賀 芳範; Fisk, Z.*; 長谷川 幸雄*

Science Advances (Internet), 3(9), p.eeao0362_1 - eeao0362_5, 2017/09

We report a first, real-space, imaging of an orbital ordered structure on a cobalt-terminated surface of the well-studied heavy fermion compound CeCoIn$$_5$$. Within small tip-sample distances, the cobalt atoms on a cleaved (001) surface take on dumbbell shapes alternatingly aligned in the [100] and [010] directions in scanning tunneling microscopy topographies. First-principles calculations reveal that this staggered orbital order is triggered by enhanced on-site Coulomb interaction at the surface.

論文

Multiple-wavelength neutron holography with pulsed neutrons

林 好一*; 大山 研司*; 八方 直久*; 松下 智裕*; 細川 伸也*; 原田 正英; 稲村 泰弘; 仁谷 浩明*; 宍戸 統悦*; 湯葢 邦夫*

Science Advances (Internet), 3(8), p.e1700294_1 - e1700294_7, 2017/08

Local structures around impurities in solids provide important information for understanding the mechanisms of material functions, because most of them are controlled by dopants. For this purpose, the X-ray absorption fine structure method, which provides radial distribution functions around specific elements, is most widely used. However, a similar method using neutron techniques has not yet been developed. If one can establish a method of local structural analysis with neutrons, then a new frontier of materials science can be explored owing to the specific nature of neutron scattering-that is, its high sensitivity to light elements and magnetic moments. Multiple-wavelength neutron holography using the time-of-flight technique with pulsed neutrons has great potential to realize this. We demonstrated multiple-wavelength neutron holography using a Eu-doped CaF$$_{2}$$ single crystal and obtained a clear three-dimensional atomic image around trivalent Eu substituted for divalent Ca, revealing an interesting feature of the local structure that allows it to maintain charge neutrality. The new holography technique is expected to provide new information on local structures using the neutron technique.

論文

Large-Eddy Simulation of turbulent winds during the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident by coupling with a meso-scale meteorological simulation model

中山 浩成; 竹見 哲也*; 永井 晴康

Advances in Science & Research (Internet), 12(1), p.127 - 133, 2015/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:10.61

大気・陸域・海洋での放射性物質の移行挙動を包括的に予測できるSPEEDI-MPにおいて、Large-Eddy Simulation(LES)モデルを用いた局所域大気拡散予測システムの開発とその導入を目指している。今回は、領域気象モデルとLESモデルとの結合により、2011年3月11日に東日本大震災により引き起こされた福島第一原子力発電所(福島第一原発)の事故時における風況場を対象に局所域乱流数値シミュレーションを行った。福島第一原子力発電所は、原子力施設に加え局所的に地表面の起伏があり、複雑な地表面形状を有している。本発表では、結合計算手法により得られた建物や局所地形の影響下での風況場の乱流構造について報告する。

論文

Large-Eddy Simulation of plume dispersion under various thermally stratified boundary layers

中山 浩成; 竹見 哲也*; 永井 晴康

Advances in Science & Research (Internet), 11, p.75 - 81, 2014/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:2.2

大気・陸域・海洋での放射性物質の移行挙動を包括的に予測できるSPEEDI-MPにおいて、Large-Eddy Simulation(LES)に基づく局所域高分解能大気拡散予測モデルの開発とその導入を目指している。今回は、まず、大気が安定・不安定成層化した境界層乱流を作り出し、それぞれのケースにおいて大気拡散計算を行う。既往の拡散風洞実験及び理論解との比較により再現性について議論をし、本LESモデルの性能評価を行う。

論文

Large-Eddy Simulation of plume dispersion within various actual urban areas

中山 浩成; Jurcakova, K.*; 永井 晴康

Advances in Science & Research (Internet), 10, p.33 - 41, 2013/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:3.18

大気・陸域・海洋での放射性物質の移行挙動を包括的に予測できるSPEEDI-MPにおいて、Large-Eddy Simulation(LES)モデルによる都市大気拡散予測システムの開発とその導入を目指している。今回は、高分解能計算格子により数種の特徴的な地表面形状を示す実在都市域を精緻に解像し、それぞれの都市域での点源拡散に関するLES解析を行った。本発表では、都市形態と平均濃度・変動濃度の空間分布パターンとの関連性について考察し、都市域内での拡散プルームが、建築構造物により大きく受ける影響範囲を定量的に示し、議論するものである。

論文

Large-Eddy Simulation of plume dispersion within regular arrays of cubic buildings

中山 浩成; Jurcakova, K.*; 永井 晴康

Advances in Science & Research (Internet), 6, p.79 - 86, 2011/04

 パーセンタイル:100

大気・陸域・海洋での放射性物質の移行挙動を包括的に予測できるSPEEDI-MPにおいて、Large-Eddy Simulation(LES)モデルによる都市大気拡散予測システムの開発とその導入を目指している。今回は、高分解能計算格子により整形配列された立方形状の建物を解像し、3種の粗度密度を有する建物群内での点源拡散に関するLES解析を行った。粗度密度の違いによる乱流場・拡散場の空間分布パターンの変化が実験結果と類似していることが確認された。また、粗度密度が小さい場合、個々の建物から生成される活発な剥離乱流の影響により拡散物質もいち早く拡がることや、粗度密度が大きくなると、建物群内での淀んだ流れの影響により、拡散物質も徐々に拡がっていく様子など、粗度密度による拡散挙動の違いが明らかにされた。

論文

Large-Eddy Simulation on turbulent flow and plume dispersion over a 2-dimensional hill

中山 浩成; 永井 晴康

Advances in Science & Research (Internet), 4, p.71 - 76, 2010/05

大気・陸域・海洋での放射性物質の移行挙動を包括的に予測できるSPPEDI-MPにおいて、LES(Large-Eddy Simulation)モデルによる局所域大気拡散予測システムの開発とその導入を目指している。急峻な丘陵地に囲まれた原子力施設からの排ガス拡散予測に向けて、地形効果を外力項によって表現するImmersed Boundary Methodを適用した。今回は2次元丘陵地を対象にして乱流シミュレーションを行い、平均風速分布や乱流統計量に関する計算結果が風洞実験と良好に対応していることを確認した。次に、大気拡散解析を実行し、丘陵地上の平均濃度分布についても風洞実験結果と良好に対応していることを示すことができ、丘陵地上の大気乱流拡散の数値シミュレーションモデルの妥当性が実証された。

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