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論文

Phase-field mobility for crystal growth rates in undercooled silicates, SiO$$_2$$ and GeO$$_2$$ liquids

河口 宗道; 宇埜 正美*

Journal of Crystal Growth, 585, p.126590_1 - 126590_7, 2022/05

https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2022.126590

過冷却ケイ酸塩,SiO$$_2$$,GeO$$_2$$融液中の11種類の酸化物または混合酸化物の結晶化におけるフェーズフィールド易動度$$L$$と結晶成長速度をフェーズフィールドモデル(PFM)を用いて計算し、$$L$$の物質依存性を議論した。実験の結晶成長速度と$$L=1$$のPFMシミュレーションから得られた結晶成長速度の比は、両対数プロットで結晶成長における固液界面プロセスの$$frac{TDelta T}{eta}$$のべき乗に比例した。また$$L=A(frac{k_{B}TDelta T}{6pi^{2}lambda^{3}eta T_{m} })^{B}$$のパラメータ$$A$$と$$B$$は$$A=6.7times 10^{-6}-2.6$$m$$^4$$J$$^{-1}$$s$$^{-1}$$,$$B=0.65-1.3$$であり、材料に固有の値であることが分かった。決定された$$L$$を用いたPFMシミュレーションにより、実験の結晶成長速度を定量的に再現することができた。$$A$$は$$T_{m}$$における単位酸素モル質量あたりの陽イオンモル質量の平均の拡散係数と両対数グラフで比例関係にある。$$B$$は化合物中の酸素モル質量あたりの陽イオンのモル質量の総和$$frac{Sigma_{i}M_{i}}{M_{O}}$$に依存する。$$frac{Sigma_{i}M_{i}}{M_{O}}leq 25$$では、陽イオンのモル質量が大きくなるにつれて$$B$$は小さくなる。陽イオンのモル質量は陽イオンの移動の慣性抵抗に比例するため、$$B$$は陽イオンのモル質量の逆数で減少する。$$frac{Sigma_{i}M_{i}}{M_{O}}geq 25$$の重い陽イオンのケイ酸塩の結晶化では、$$B$$は約$$0.67$$で飽和し、$$T_{p}approx 0.9T_{m}$$となる。

論文

Phase-field model for crystallization in alkali disilicate glasses; Li$$_2$$O-2SiO$$_2$$, Na$$_2$$O-2SiO$$_2$$ and K$$_2$$O-2SiO$$_2$$

河口 宗道; 宇埜 正美*

Journal of the Ceramic Society of Japan, 128(10), p.832 - 838, 2020/10

https://doi.org/10.2109/jcersj2.20145
 被引用回数：2 パーセンタイル：16.44(Materials Science, Ceramics)

本研究では、移動度係数($$L$$)を新しく定義することで、溶融酸化物系におけるフェーズフィールド法(PFM)の技術を開発した。一定の移動係数$$L$$を用いたPFM計算から得られた結晶成長速度($$v_0$$)は、normal growthモデルの熱力学的推進力と同程度であった。また$$L$$の温度依存性は、実験から得られた結晶成長速度と$$v_0$$から決定し、その決定した$$L$$を使って、二酸化アルカリケイ酸ガラスのLi$$_2$$O-2SiO$$_2$$, Na$$_2$$O-2SiO$$_2$$, K$$_2$$O-2SiO$$_2$$の結晶成長速度($$v$$)をシミュレーションした。$$v$$の温度依存性は定性的および定量的に非常に良く一致したため、本PFM計算は$$L$$の有効性を実証した。特に、PFM計算によって得られた$$v$$は、融点($$T_{rm m}$$)で増大し、$$T_{rm m}$$-100Kでピークを示した。さらなる温度の下降では、$$v$$は明確に0ms$$^-1$$に近づくことが分かった。この振舞いは、界面のジャンプ過程を表現する$$L$$によって$$v$$が制限されているためである。$$L$$のパラメータ$$B$$の感度についてもPFM計算を行い、$$B$$が$$0$$から$$2$$まで増加すると、$$v$$のピークはより急峻に、ピーク温度は高温側にシフトすることが分かった。アルカリ金属の原子番号が増加するにつれてイオンポテンシャルは減少するので、$$L$$のパラメータ$$A$$と$$B$$は、それぞれ指数関数的に増加、直線的に減少することになったと考えられる。本計算により$$L$$の$$A$$と$$B$$は互いに密接な関係であることが分かった。

論文

${it In-situ}$ investigation of radioactive Cs mobility around litter zone in contaminated forest using spent mushroom substrata

大貫 敏彦*; 坂本 文徳; 香西 直文; 山崎 信哉*; 佐々木 祥人; 新里 忠史

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(9-10), p.814 - 821, 2019/09

https://doi.org/10.1080/00223131.2019.1588799
 被引用回数：2 パーセンタイル：21.22(Nuclear Science & Technology)

食用きのこを栽培した後の副産物である廃菌床(SMS)を利用して、福島県の森林地帯のリター層における放射性セシウム移動の現地調査を行った。粉末状のSMSを0.35$$times$$0.55mのプラスチックバックに詰め、およそ六ヶ月間森林に設置した。その際、バックをそのまま(No treatment)、バックを木製の箱で覆う(With box)、バックを置いた土壌の山側にゼオライトを設置(With zeolite)の3条件を試験した。SMSバックの下の土壌とリターからSMSへの移行係数(TF)を評価した。その結果、設置六ヶ月の「No treatment」と「With zeolite」のTFはおよそ0.01から0.05であった。一方、「With box」のそれは「No treatment」と「With zeolite」の二ヶ月と四ヶ月設置のTFより一桁低いが、六ヶ月ではほぼ同じ値であった。このことは、SMSへの放射性セシウムの濃集は林間雨によるものが主であることを示唆している。さらに、たとえ放射性セシウムが土壌に強固に結合していても、数ヶ月の設置では真菌がリター層の放射性セシウム濃集に関与していることが示唆された。

論文

Design of play specific to the saddle type interface and its implementation

横田 祥*; 中後 大輔*; 橋本 洋志*; 川端 邦明

Proceedings of 25th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication, p.910 - 911, 2016/08

本論文の目的は、パーソナルモビリティのサドルタイプインタフェースの入力あそびに関する特性の実験的検証と制御スキームへの実装である。プロトタイプにより実験した結果について述べた。

論文

Performance of $$gamma$$ lrradiated p-channel 6H-SiC MOSFETs; High total dose

Lee, K. K.; 大島 武; 伊藤 久義

IEEE Transactions on Nuclear Science, 50(1), p.194 - 200, 2003/02

https://doi.org/10.1109/TNS.2002.807853
 被引用回数：27 パーセンタイル：84.34(Engineering, Electrical & Electronic)

六方晶炭化ケイ素(6H-SiC)エピタキシャル基板上にpチャンネルの金属-酸化膜-半導体 電界効果トランジスタを作製し、$$gamma$$線照射による特性の変化を調べた。$$gamma$$線照射は室温,印加電圧無しの状態で10$$^{8}$$rad(SiO$$_{2}$$まで行った。その結果、しきい値電圧は線量の増加とともに負電圧側にシフトすること、チャンネル移動度は10$$^{6}$$rad以上の線量で低下していくことが明らかになった。チャンネル移動度をnチャンネルSiC MOSFETと比較すると一桁程度早く低下するが、Si MOSFETと比較すると約100倍の放射線耐性があることが見出された。電流-電圧特性のsubthreshold領域を解析することで界面準位,酸化膜中固定電荷の発生量を見積もったところ、界面準位の発生とともにチャンネル移動度が低下することが見出された。同様な解析をnチャンネルSiC MOSFETとSi MOSFETにも行ったところ、pチャンネルSiCも含め全てのMOSFETのチャンネル移動度と界面準位の発生量には同一の関係があり、チャンネル移動度の低下の機構は界面準位発生量で説明できると帰結できた。

論文

親水性ポリエチレンテレフタレート膜表面の親水的環境下での疎水化

鈴木 康之*; Li, J.; 前川 康成; 吉田 勝; 前山 勝也*; 米澤 宣行*

日本化学会誌, 2002(2), p.255 - 259, 2002/02

PET膜へのイオンビーム照射により作製したイオン穿孔膜は、直径が0.01-10$$mu$$mと、膜厚に対する孔径が小さく、孔径分布が狭い微細孔を有するため、機能性膜などの応用が期待できる。このイオン穿孔膜は加水分解により得られるため、機能性膜へ適用する場合、その親水性表面の安定性が重要となる。そこで、加水分解後のPETを乾燥空気下,窒素下,飽和蒸気下、及び減圧下,0$$^{circ}C$$から80$$^{circ}C$$で放置し、膜表面の接触角変化から、その安定性に及ぼす環境と温度の影響を評価した。加水分解により得られたPET表面の疎水性への変化は、親水的環境である飽和水蒸気下で全体的に著しく速くなった。親水性PET表面の各環境下でのcos$$theta$$の変化速度を疎水加速度と定義し、速度定数kの温度依存性について調べた結果、飽和水蒸気下では、他の条件と比較して温度依存性が高いことがわかった。したがって、親水的環境での疎水化の促進は、PET表面への水分子の吸着により高分子膜表面の運動性が上昇したため、親水性基の内部への拡散が速くなったためと結論した。

論文

A Model of ions interacting with neutrals in high electric field and the application to presheath formations

仙田 郁夫*

Physics of Plasmas, 4(5), p.1308 - 1315, 1997/05

https://doi.org/10.1063/1.872306
 被引用回数：1 パーセンタイル：4.19(Physics, Fluids & Plasmas)

高電場における、イオンと中性粒子の相互作用項を簡易化し、この相互作用項を含むイオン分布関数についてのボルツマン方程式の完全解を求めた。この解から得られるイオンの平均速度や移動度(mobility)は実験的に又別のモデルにより求められている、プラズマや中性粒子のパラメータに対する依存性を再現することを示した。N$$_{2+}$$プラズマの移動度の高電場での実験結果をここで得られた解をもとに解析し、N$$_{2+}$$-N$$_{2}$$の衝突係数のパラメータ依存性を議論した。さらに、このモデルの応用として、プラズマと壁の境界に形成されるシース領域の解析を行った。このシースの解析結果をもとに、N$$_{2+}$$イオンの作るシースポテンシャルのパラメータ依存性を求め、実験結果と良く一致することを示した。

論文

Effect of molecular mobility on the reaction of free radicals with oxygen in irradiated polytetrafluoroethylene as studied by ESR

瀬口 忠男; 早川 直宏; 田村 直幸

Reports on Progress in Polymer Physics in Japan, 18, p.493 - 496, 1975/00

室温でポリテトラフルオルエチレン(PTFE)に放射線照射して捕捉されるラジカルはフルオルアルキルラジカルでPTFEの結晶領域に捕捉されている。これに酸素を反応させると19$$^{circ}$$C以上では完全に反応してパーオキシラジカルになるが19$$^{circ}$$C以下ではPTFEのモルフォロジーによってパーオキシラジカルに変る割合が異ってくる。焼成したPTFEは結晶化度が低いがこれに照射すると、線量の増加とともに非晶部が結晶に移り、この新しく生成した結晶域にもラジカルが捕捉されるようになる。このような試料では酸素と反応する温度域が3個所に分かれ(-78$$^{circ}$$C以下,-60$$^{circ}$$C~-40$$^{circ}$$C,0$$^{circ}$$C~20$$^{circ}$$C)、それぞれがPTFEの結晶状態すなわち分子運動の異なる結晶状態に対応している。酸化の反応によるESRの研究から、被照射PTFEの形態、および運動について考察した。

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