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土川 雄介; 甲斐 哲也; Parker, J.*; 松本 吉弘*; 篠原 武尚
Scientific Reports (Internet), 15, p.7687_1 - 7687_8, 2025/03
J-PARC/MLFで、元素の二次元分布を可視化する中性子共鳴吸収イメージング技術を開発した。鉄、ジルコニウム、ニッケル、モリブデン、アルミニウム棒を含む試料を用い、1eVから100keVまでの中性子透過スペクトルを利用する解析を行った。ハフニウム(ジルコニウムの不純物)とモリブデンの分布に関しては、従来の共鳴イメージングによって明瞭な分布が得られた。次に、各元素の複数の共鳴を利用した分析を行ったところ、元素同定の精度が向上し、鉄とニッケルの識別能が向上した。一方で、このような解析法では、たまたま他元素由来の異なる共鳴ピーク同士が隣り合うことで、中性子透過軸上に物質が重なった場合にそれらの共鳴が消失するような現象が起きた場合に対応できない。鉄とニッケルのケースで、実際にその現象が現われた。この問題を克服し、測定技術としての更なる進化を目指し、存在する可能性のある元素の存在を仮定して広い範囲で透過スペクトルをフィッティングする手法を提案した。これにより、試料金属とハフニウムやマンガン(ジルコニウムや鉄の不純物)の分布を可視化することに成功した。ここで導入された分析手法は、MLFの一般利用者の標準的な分析手順の確立に貢献するものである。
Chung, J.-H.*; Kwangwoo, S.*; Yokoo, Tetsuya R.; 植田 大地*; 今井 正樹; Kim, H.-S.; Kiem, D. H.; Han, M. J.*; 社本 真一
Scientific Reports (Internet), 15, p.5978_1 - 5978_10, 2025/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)Two dimensional honeycomb ferromagnets host massless Dirac magnons which are a bosonic analogue of Dirac fermions in graphene. The Dirac magnons may become massive and topological when the time-reversal symmetry breaks and an energy gap opens up at the Dirac point, which was experimentally observed in Cr
-based van der Waals magnets. Here, we investigate the spin wave excitations in the 
magnetic oxide FeTiO with Fe
electrons (
). Using inelastic neutron scattering, we observe two magnon bands separated by a 1.2-meV gap at the Dirac points indicating that its Dirac magnons are massive. Using the linear spin-wave and density functional theory calculations, we find that the spin-orbit-coupled antisymmetric Dzyaloshinskii-Moriya exchanges can best account for the observed Dirac gap opening. The associated Berry curvature and Chern number (
) indicate that FeTiO hosts topological spin excitations via time-reversal symmetry breaking of Dirac magnons.
Mikhail, M. A. G.*; 金 政浩*; 衛藤 大成*; 塚田 和明
Scientific Reports (Internet), 14, p.27132_1 - 27132_10, 2024/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)加速器中性子技術を用いて
Zn(n, x)反応により合成された医療用放射性銅同位体
Cuと
Cuを分離精製するために、簡便で堅牢な一段階の陽イオン交換分離法について研究した。本研究により、分離プロセスにおける陽イオン交換カラムのリン酸緩衝液前処理の重要性を明らかにした。リン酸緩衝液をカラム前処理に組み込むと、分離手順全体を通じてカラム内の銅同位体の保持が大幅に向上することを明らかにした。この方法により、100gの出発物質に対して約5時間という比較的短い実験時間で、94.4%という高い抽出効率で高純度放射性銅同位体試料を得ることができる。
及川 健一; 松本 吉弘*; 渡辺 賢一*; 佐藤 博隆*; Parker, J. D.*; 篠原 武尚; 鬼柳 善明*
Scientific Reports (Internet), 14, p.27990_1 - 27990_11, 2024/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)We are conducting research focused on elucidating the crystallographic structure of Japanese swords in a non-destructive manner using the neutron imaging instrument RADEN at J-PARC. In this study, we developed an analysis method that combines wavelength-resolved Bragg-edge imaging and a wavelength-selective neutron tomography with a new strategy, and applied it to an approximately 45 cm long Japanese sword signed by Bishu Osafune Norimitsu. Computed tomography was performed, and the analysis succeeded in clearly capturing the characteristic internal structure "Kobuse". Kobuse is most famous steel combining structure of Japanese swords, where a center steel with low carbon content is covered by an outer steel with high carbon content. The crystallite size distribution obtained through Bragg-edge analysis was able to explain without contradiction from the layered structure of two steels observed in neutron tomograms. Our non-destructive imaging also revealed that the quenching was quite deep, forming a wavy pattern more than 5 mm away from the cutting edge.
甲斐 健師; 樋川 智洋; 松谷 悠佑*; 平田 悠歩; 手塚 智哉*; 土田 秀次*; 横谷 明徳*
Scientific Reports (Internet), 14, p.24722_1 - 24722_15, 2024/10
被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)放射線DNA損傷の直接・間接効果を推定するには、水の放射線分解に関する科学的知見が不可欠である。水の放射線分解により生じる二次電子は、この二つの効果に関与する。ここでは、第一原理計算コードを用いて、水への20-30eVのエネルギー付与の結果生じた二次電子のフェムト秒ダイナミクスを計算し、ナノサイズの極微小な空間領域に生成される放射線分解化学種の形成メカニズムを解析した。その結果から、水の放射線分解によって生成される化学種は、付与エネルギーが25eVを超えると数ナノメートルの極微小領域で高密度化し始めることを明らかにした。本研究成果は、細胞死のような生物学的影響を引き起こすと考えられているクラスターDNA損傷の形成について重要な科学的知見となる。
渡辺 賢一*; 須貝 優介*; 長谷川 創大*; 田中 清志朗*; 人見 啓太朗*; 野上 光博*; 篠原 武尚; Su, Y. H.; Parker, J. D.*; Kockelmann, W.*
Scientific Reports (Internet), 14, p.25224_1 - 25224_13, 2024/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)Thallium bromide (TlBr) semiconductor detectors are being developed as promising candidates for high-detection-efficiency, high-energy-resolution, and room-temperature gamma-ray spectrometers. This study presents methods for evaluating TlBr crystal quality and carrier transport characteristics using neutron Bragg-dip imaging and the time-of-flight method for pulsed-laser-induced carriers, respectively. In this study, two samples obtained from both the upstream and downstream region in the crystal ingot were evaluated.
小泉 光生; 伊藤 史哲*; Lee, J.; 弘中 浩太; 高橋 時音; 鈴木 敏*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; Lan, Z.*; Wei, T.*; et al.
Scientific Reports (Internet), 14, p.21916_1 - 21916_9, 2024/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)Laser-driven neutron sources (LDNSs) can generate strong short-pulse neutron beams, which are valuable for scientific studies and engineering applications. Neutron resonance transmission analysis (NRTA) is a nondestructive technique used for determining the areal density of each nuclide in a material sample using pulsed thermal and epithermal neutrons. Herein, we report the first successful NRTA performed using an LDNS driven by the Laser for Fast Ignition Experiment at the Institute of Laser Engineering, Osaka University. The key challenge was achieving a well-resolved resonance transmission spectrum for material analysis using an LDNS with a limited number of laser shots in the presence of strong background noise. We addressed this by employing a time-gated 
Li-glass scintillation neutron detector to measure the transmission spectra, reducing the impact of electromagnetic noise and neutron and gamma-ray flashes. Output waveforms were recorded for each laser shot and analyzed offline using a counting method. This approach yielded a spectrum with distinct resonances, which were attributed to 
In and 
Ag, as confirmed through neutron transmission simulation. The spectrum was analyzed using the least-square nuclear-resonance fitting program, REFIT, demonstrating the possibility of using an LDNS for nondestructive areal-density material characterization.
Cf rotation method with a water Cherenkov neutron detector田辺 鴻典*; 米田 政夫; 藤 暢輔; 北村 康則*; 三澤 毅*; 土屋 兼一*; 相楽 洋*
Scientific Reports (Internet), 14, p.18828_1 - 18828_10, 2024/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)The global challenge of on-site detection of highly enriched uranium (HEU), a substance with considerable potential for unauthorized use in nuclear security, is a critical concern. Traditional passive nondestructive assay (NDA) techniques, such as gamma-ray spectroscopy with high-purity germanium detectors, face significant challenges in detecting HEU when it is shielded by heavy metals. Addressing this critical security need, we introduce an on-site detection method for lead-shielded HEU employing a transportable NDA system that utilizes the Cf rotation method with a water Cherenkov neutron detector. This cost-effective NDA system is capable of detecting 4.17 g of 
U within a 12 min measurement period using a Cf source of 3.7 MBq. Integrating this system into border control measures can enhance the prevention of HEU proliferation significantly and offer robust deterrence against nuclear terrorism.
松谷 悠佑; 佐藤 達彦; 楠本 多聞*; 谷内 淑恵*; 清野 良輔*; 三輪 美沙子*; 石川 正純*; 松山 成男*; 福永 久典*
Scientific Reports (Internet), 14, p.16696_1 - 16696_14, 2024/07
被引用回数：3 パーセンタイル：78.29(Multidisciplinary Sciences)ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は、細胞レベルで不均一に取り込まれるホウ素化合物(例: 4-ボロノ-L-フェニルアラニン[BPA])を使用して腫瘍細胞を選択的に治療するユニークな放射線療法である。一方で、ホウ素化合物の時間空間的不均一性が細胞殺傷効果に与える影響は依然として不明である。そこで本研究では、放射線追跡検出器、細胞周期解析、生物物理学的シミュレーションの技術を組合わせた研究手法により、Fucci細胞周期可視化システムを発現するHeLa細胞における細胞周期依存的BPA取り込み不均一性と
B(n, 
)
Li反応の生物学的影響、さらにはポリビニルアルコール(PVA)の修飾効果を定量的に評価した。その結果、S/G2/M期の細胞内BPA濃度がG1/S期よりも高く、PVAが細胞周期依存性を修飾することを明らかにした。また、BPA-PVA実測値を使用することでBNCT治療効果を予測する新たなモデルを開発に成功した。本成果は、BNCTとPVAおよび/または細胞周期特異的抗がん剤を組み合わせた治療が、治療効果の精度向上に寄与する可能性を示している。
蓬田 匠; 大内 和希; 森井 志織; 岡 壽崇; 北辻 章浩; 駒 義和; 今野 勝弘*
Scientific Reports (Internet), 14, p.14945_1 - 14945_11, 2024/06
被引用回数：1 パーセンタイル：41.50(Multidisciplinary Sciences)福島第一原子力発電所3号機建屋滞留水中の固形分の多数の粒子状物質の中から、核種を含有する微粒子の検出を試みた。核種濃度の異なる、トーラス室と主蒸気隔離弁室の2か所から採取した試料について分析を行った。大部分の核種は10
m以上の固形分に存在していた。SEM-EDXを用いる元素分析により、mサイズのUを主成分とする微粒子を検出した。また、アルファトラック法により検出した粒子では、粒径100m程度までの鉄粒子上に核種が分布する様子を観測できた。3号機滞留水中におけるUやその他の核種の存在形態が明らかになった。
松谷 悠佑; 佐藤 達彦; 谷内 淑恵*; 伊達 広行*; 浜田 信行*
Scientific Reports (Internet), 14, p.12160_1 - 12160_14, 2024/05
被引用回数：2 パーセンタイル：78.29(Multidisciplinary Sciences)電離放射線による被ばく後のヒト水晶体上皮細胞(HLEC)の反応に関する知識は、放射線防護や治療分野で懸念される放射線白内障の発生メカニズムを理解するために重要である。しかし、長期にわたる放射線被ばく後のHLECにおける生物学的影響は未だ十分に研究されていない。本研究では、様々な線量率を用いて光子線を照射した後のHLECのDNA二本鎖切断(DSB)の時間変化と細胞生存率を測定し、ヒト肺線維芽細胞(WI-38)と比較するとともに、照射中や照射後のDSB修復動態を考慮した細胞応答を予測可能モデルにより解析した。その結果、HLECの修復率はWI-38より低いことが明らかになった。また、0.033
1.82Gy/minの線量率の範囲では、両細胞の生存率に対して線量率の有意な影響は認められなかった。一方、修復後に残存するDSBは、モデル予測と比較して逆線量率効果を示し、水晶体に対する放射線の影響を評価する際の逆線量率効果の重要性を浮き彫りにした。
野島 瞳*; 戒田 篤志*; 松谷 悠佑; 宇尾 基弘*; 吉村 亮一*; Arazi, L.*; 三浦 雅彦*
Scientific Reports (Internet), 14, p.11468_1 - 11468_13, 2024/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)拡散アルファエミッター放射線療法(Alpha-DaRT)は、粒子を放射するシードを固形腫瘍に留置することにより、シード周囲のがん細胞を死滅させるユニークな放射線治療法である。DNA損傷応答は放射線照射後の細胞死を決定する重要な細胞応答であるが、Alpha-DaRT治療中にDNA損傷応答がどのように発生するかは調査されてない。本研究では、Fucci細胞周期可視化システムを発現するHeLa細胞を用いた細胞実験により、Alpha-DaRT治療中のDNA二本鎖切断数およびG2停止を含むDNA損傷応答の時空間特性を測定した。その結果、固体飛跡検出器CR-39によって検出されたアルファ粒子数と、DNA損傷の検出マーカーである
-H2AX染色に強い相関を認め、G2停止細胞の領域は24時間までより広範囲に広がっていることが明らかとなった。また、タイムラプス観察により、シードからの距離に応じて細胞周期の動態が変化することが分かった。本研究における実験モデルから、Alpha-DaRT治療時におけるシード周辺のDNA損傷応答の時空間情報が初めて明らかとなった。
二宮 和彦*; 久保 謙哉*; 稲垣 誠*; 吉田 剛*; Chiu, I.-H.; 工藤 拓人*; 浅利 駿介*; 千徳 佐和子*; 竹下 聡史*; 下村 浩一郎*; et al.
Scientific Reports (Internet), 14, p.1797_1 - 1797_8, 2024/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)鋼の特性を決める上で重要な鋼中のC量は、鋼の生産技術に大きく左右される。このため、ミュオンを使って鋼のC含有量を非破壊で測定する新しい方法を提案する。この方法は、生産中の鋼の品質管理だけでなく、貴重な鋼製考古学的遺物の分析にも使えるかもしれない。負の電荷を持つミュオンは原子系を形成し、最終的には核に吸収されるか電子に崩壊する。ミュオンの寿命は、Fe原子かC原子に捕らわれるかによってかなり違い、ミュオン停止位置での元素含有量をミュオン寿命測定で特定できる。C/Feのミュオン捕獲確率とCの元素含有量の関係は直線的で、ミュオン寿命測定で鋼のC含有量を定量的に決められる。さらに、ミュオンの入射エネルギーを調整して、0.5mm厚の3種類の鋼板からなる積層サンプルの各層でミュオンを停止させ、0.20-1.03wt%の範囲でC含有量を深さ選択的に、サンプルを壊さずに決定することに成功した。
岩田 拓万*; 高佐 永遠*; 西岡 幸美*; 大和田 清貴*; 角田 一樹; Annese, E.*; 鹿子木 将明*; 黒田 健太*; 岩澤 英明*; 有田 将司*; et al.
Scientific Reports (Internet), 14, p.127_1 - 127_8, 2024/01
被引用回数：6 パーセンタイル：84.86(Multidisciplinary Sciences)We have developed a state-of-the-art apparatus for laser-based spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy with micrometer spatial resolution (
-SARPES). This equipment is achieved through the combination of a high-resolution photoelectron spectrometer, a 6-eV laser with high photon flux that is focused down to a few micrometers, a high-precision sample stage control system, and a double very-low-energy-electron-diffraction spin detector. The setup achieves an energy resolution of 1.5 (5.5) meV without (with) the spin detection mode, compatible with a spatial resolution better than 10 m. This enables us to probe both spatially-resolved electronic structures and vector information of spin polarization in three dimensions. The performance of -SARPES apparatus is demonstrated by presenting ARPES and SARPES results from topological insulators and Au photolithography patterns on a Si (001) substrate.
野崎 洋*; 近藤 広規*; 篠原 武尚; 瀬戸山 大吾*; 松本 吉弘*; 佐々木 厳*; 伊勢川 和久*; 林田 洋寿*
Scientific Reports (Internet), 13, p.22082_1 - 22082_8, 2023/12
被引用回数：3 パーセンタイル：25.86(Multidisciplinary Sciences)Lithium ion batteries (LIBs) have become essential components that power most current technologies, thus making various safety evaluations necessary to ensure their safe use. Heating tests remain the most prominent source of safety issues. However, information on the phenomena occurring inside batteries during heating has remained inaccessible. In this study, we demonstrate the first in situ neutron imaging method to observe the internal structural deformation of LIBs during heating. We developed an airtight Al chamber specially designed to prevent radioactive contamination during in situ neutron imaging. We successfully observed the liquid electrolyte fluctuation inside a battery sample and the deformation of the protective plastic film upon heating up to thermal runaway.
小林 恵太; 奥村 雅彦; 中村 博樹; 板倉 充洋; 町田 昌彦; 浦田 新吾*; 鈴谷 賢太郎
Scientific Reports (Internet), 13, p.18721_1 - 18721_12, 2023/11
被引用回数：10 パーセンタイル：73.09(Multidisciplinary Sciences)非晶質物質の構造因子に現れる鋭い第一ピークはFSDPと呼ばれ、非晶質物質中の中距離秩序構造を反映したものであると考えられているが、その構造的起源に関しては現在まで議論が続いている。今回、第一原理計算と同等の精度を持つ機械学習分子動力学を用いることにより、高密度シリカガラスにおけるFSDPの構造起源を解析した。まず、機械学習分子動力学を用いることにより、高密度シリカガラスの様々な実験データの再現に成功した。また、高密度シリカガラスにおけるFSDPの発達(減少)は、ガラス構造の圧縮に伴う、Si-O共有結合ネットワーク中のリング構造の変形挙動によって特徴付けられることを明らかにした。
O
surfaces浅川 寛太*; 福谷 克之; 他3名*
Scientific Reports (Internet), 13, p.14965_1 - 14965_11, 2023/09
被引用回数：1 パーセンタイル：14.50(Multidisciplinary Sciences)Light-induced desorption of Rb atoms from a ferrimagnetic FeO(001) surface was studied using a spin-selective optical method, which provides information on the spin polarization, velocity distribution, and amount of the desorbed atoms. The results showed that the intensity of the desorption of Rb from FeO(001) induced by ultraviolet (UV) light irradiation was smaller than the detection limit at coverages lower than the threshold coverage at which the desorption rate began to increase. Moreover, the average magnetic quantum number of the desorbed atoms was smaller than that of electrons at the Fermi level of the FeO(001) surface. These indicate that the light-induced desorption of Rb from an FeO(001) surface occurs only in the high-coverage region in which the desorbing atoms are not in contact with the FeO surface, and that the desorption does not involve spin transfer.
小澤 竜也*; 藤原 理賀; 内原 猛*; 満田 節生*; 矢野 真一郎*; 玉造 博夢; 宗像 孝司*; 中尾 朗子*
Scientific Reports (Internet), 13, p.13750_1 - 13750_8, 2023/08
被引用回数：2 パーセンタイル：12.10(Multidisciplinary Sciences)圧力は、電子状態と原子配列の両方に作用し、物性を劇的に変化させる可能性を持つ。リン化マンガンMnPでは、約8GPaの等方圧力下において、Mn化合物で初めて、超伝導状態が観測された。本研究では、一軸応力がMnPの磁性および結晶構造に及ぼす影響を調査した。磁化測定と中性子回折実験により、0.04GPaという極めて低い一軸応力で、不可逆的な磁化応答が観測され、同時に、MnP型構造に特有の擬回転対称性を満たす結晶ドメインが誘起されることがわかった。不可逆的な磁化応答は、誘起された新たなドメインの構造により説明できることが判明した。一軸応力によって誘起される結晶ドメインに関する研究は過去に例がなく、我々はこの新現象を「原子再構成(AR)」と名付けることとした。我々は、AR現象に対する理解の深化は、誘電性、弾性、電気伝導、磁性、超伝導を含む物質の異方性を制御する結晶ドメイン工学の創出につながると期待している。
佐野 智一*; 松田 朋己*; 廣瀬 明夫*; 寺井 智之*; 掛下 智之*; 犬伏 雄一*; 佐藤 孝弘*; 矢橋 牧名*; 菖蒲 敬久; 他22名*
Scientific Reports (Internet), 13, p.13796_1 - 13796_10, 2023/08
被引用回数：3 パーセンタイル：14.50(Multidisciplinary Sciences)Over the past century, understanding the nature of shock compression of condensed matter has been a major topic. About 20 years ago, a femtosecond laser emerged as a new shock-driver. Unlike conventional shock waves, a femtosecond laser driven shock wave creates unique microstructures in materials. Therefore, the properties of this shock wave may be different from those of conventional shock waves. However, the lattice behaviour under femtosecond laser-driven shock compression has never been elucidated. Here we report the ultrafast lattice behaviour in iron shocked by direct irradiation of a femtosecond laser pulse, diagnosed using X-ray free electron laser diffraction. We found that the initial compression state caused by the femtosecond laser driven shock wave is the same as that caused by conventional shock waves. We also found, for the first time experimentally, the temporal deviation of peaks of stress and strain waves predicted theoretically. Furthermore, the existence of a plastic wave peak between the stress and strain wave peaks is a new finding that has not been predicted even theoretically. Our findings will open up new avenues for designing novel materials that combine strength and toughness in a trade-off relationship.
cuprates岩澤 英明*; 角田 一樹; 石田 茂之*; Le F
vre, P.*; Bertran, F.*; 吉田 良行*; 永崎 洋*; Santander-Syro, A.*; 奥田 太一*
Scientific Reports (Internet), 13, p.13451_1 - 13451_7, 2023/08
被引用回数：2 パーセンタイル：23.65(Multidisciplinary Sciences)The role of spin-orbit interaction has been recently reconsidered in high- cuprates, stimulated by the recent experimental observations of spin-polarized electronic states. However, due to the complexity of the spin texture reported, the origin of the spin polarization in high- cuprates remains unclear. Here, we present the spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) data on the facing momentum points that are symmetric with respect to the 
point, to ensure the intrinsic spin nature related to the initial state. We consistently found the very weak spin polarization only along the nodal direction, with no indication of spin-splitting of the band. Our findings thus call for a revision of the simple application of the spin-orbit interaction, which has been treated within the standard framework of the Rashba interaction in high- cuprates.
