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Tei, C.; 大高 雅彦; 桑原 大介*
Chemical Physics Letters, 829, p.140755_1 - 140755_6, 2023/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)固体金属粒子の界面に付着した液体ナトリウムの核磁気共鳴(NMR)信号を初めて検出することに成功した。本研究では、液体ナトリウムと液体ナトリウム中に浮遊する金属粒子との相互作用の違いによる緩和時間の違いを確認した。その結果、微小チタン粒子表面と液体金属ナトリウムは化学的ではなく物理的に相互作用していることが明らかとなった。
@Mg(OH)
) into porous media for Cr(VI) removal from groundwaterMaamoun, I.; Falyouna, O.*; Eljamal, R.*; Idham, M. F.*; 田中 万也; Eljamal, O.*
Chemical Engineering Journal, 451, Part3, p.138718_1 - 138718_22, 2023/01
被引用回数：21 パーセンタイル：90.51(Engineering, Environmental)Chromium (VI) contamination in groundwater represents a significant threat to the current and future groundwater resources. Thus, in this work detailed investigation was conducted on the injection of magnesium hydroxide encapsulated iron nanoparticles (nFe@Mg(OH)) into a 3-D bench-scale groundwater treatment system for Cr(VI) removal. Cr(VI) and total iron concentration profiles were determined for the injection of both nFe and nFe@Mg(OH) into porous media. The results indicated the expected poor mobility of nFe, which caused the accumulation of the injected mass within the injection zone and the low spreading range along the length of the aquifer. The injection of nFe@Mg(OH) into the groundwater treatment system for 80 consecutive cycles resulted in a clear enhancement in preventing the rapid corrosion of the iron core and around twenty percent improvement in the final Cr(VI) removal efficiency compared with that of nFe. The injected nFe@Mg(OH) maintained the full Cr(VI) removal efficiency for 30 post-injection cycles. Such a promising potential of the nFe@Mg(OH), proposed it as one of the perfect candidates for in-situ water treatment applications, as a reactive nanomaterial with enhanced features, in terms of the prolonged reactive performance and the widespread of the injection zone to cover a larger contaminated area within the porous media.
Eljamal, R.*; Maamoun, I.; Bensaida, K.*; Yilmaz, G.*; 杉原 裕司*; Eljamal, O.*
Renewable and Sustainable Energy Reviews, 158, p.112192_1 - 112192_13, 2022/04
被引用回数：25 パーセンタイル：95.43(Green & Sustainable Science & Technology)In response to the low efficiency of the anaerobic digestion (AD) process in generating methane gas, we apply for the first time the use of coated/ Fe with Mg(OH) to enhance the production rate of methane gas from the degradation of waste sludge. A series of batch tests investigated several operations factors followed by a semi-continuous operation system examined the long-term production of methane gas in the presence of the coated/ Fe were performed. The coating ratio of Mg(OH)/Fe and the dosage of coated/Fe were optimized to acquire the highest production rate of methane as 0.5% and 25 mg/gVS, respectively. Under these optimum conditions, the methane production increased by 46.6% in the batch tests and 120% in the semi-continuous operation system compared to the control reactor. The results revealed that both Fe and Mg(OH) did not significantly improve the production of methane when each one was used alone at different dosages, and the improved methane production originated from the synergetic effect of combining these two materials. The crucial role of Mg(OH) coating layer was associated with the controlled reactivity release of Fe, which was indicated by the slow release of ferrous and ferric ions in the bioreactors. Furthermore, the addition of coated/Fe stimulated bacterial growth, increased methane content, and maintained the pH within the optimum range in the bioreactors. The dosing time of coated/Fe was investigated during the four stages of AD process, and the best dosing time was found in the methanogenic stage (on Day 4). Overall, based on the experimental and predicted methane production, the coated/Fe has a great potential for the practical applications of AD.
橋本 俊輔*; 中島 健次; 菊地 龍弥*; 蒲沢 和也*; 柴田 薫; 山田 武*
Journal of Molecular Liquids, 342, p.117580_1 - 117580_8, 2021/11
被引用回数：3 パーセンタイル：25.84(Chemistry, Physical)エチレングリコール水溶液中に二酸化ケイ素(SiO)ナノ粒子を分散したナノ流体の準弾性中性子散乱測定(QENS)およびパルス磁場勾配核磁気共鳴分析(PFGNMR)を行った。研究目的は、このナノ流体の熱伝導率が理論値を超えて増加するメカニズムを解明することだった。得られた実験結果は、SiOナノ粒子の周りの液体分子の運動が非常に制限されているため、SiOナノ粒子の添加により、エチレングリコール水溶液中の液体分子の自己拡散係数が低下していることを示す。そして温度一定の条件で、SiOナノ流体中で、液体分子の自己拡散係数が減少するにつれて、熱伝導率が増加した。
Kumar, S.*; Saha, D.*; 高田 慎一; Aswal, V. K.*; 瀬戸 秀紀
Applied Physics Letters, 118(15), p.153701_1 - 153701_7, 2021/04
被引用回数：6 パーセンタイル：50.26(Physics, Applied)We report the pathways to suppress or enhance the protein adsorption on nanoparticles and thereby control the stability of the nanoparticle-protein complexes with the help of selective additives. This has been achieved by tuning the electrostatic interaction between the nanoparticles and proteins, in the presence of surfactant and multivalent counterions. The preferential binding of the proteins with the surfactant and multivalent ions induced charge reversibility of nanoparticles can lead to adsorption of an otherwise non-adsorbing protein and vice versa. The findings are demonstrated for anionic silica nanoparticles and two globular proteins [lysozyme (cationic) and bovine serum albumin (BSA) (anionic)] as model systems, in the presence of two ionic surfactants [anionic sodium dodecyl sulfate (SDS) and cationic dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB)], and ZrCl
as multivalent salt.
廃炉環境国際共同研究センター; 九州大学*
JAEA-Review 2020-036, 176 Pages, 2021/01
JAEA-Review-2020-036.pdf:9.55MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度に採択された「ナノ粒子を用いた透明遮へい材の開発研究」の令和元年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、燃料デブリ取り出しや分析における作業員の被ばく低減や遠隔カメラの光学系・電子系の劣化低減を目的として、遮へい材料をナノ粒子化してエポキシ樹脂に分散・固化することにより透明な遮へい体を開発する。ホウ化物や重金属化合物をナノ粒子化して中性子とガンマ線を同時に遮へいし、中性子から生じる二次ガンマ線も抑制する遮へい体を開発する。
廃炉国際共同研究センター; 九州大学*
JAEA-Review 2019-039, 104 Pages, 2020/03
JAEA-Review-2019-039.pdf:5.57MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉国際共同研究センター(CLADS)では、平成30年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度「ナノ粒子を用いた透明遮へい材の開発研究」について取りまとめたものである。本研究は、燃料デブリ取り出しや分析における作業員の被ばく低減や遠隔カメラの光学系・電子系の劣化低減を目的として、遮へい材料をナノ粒子化してエポキシ樹脂に分散・固化することにより透明な遮へい体を開発する。BCやWをナノ粒子化して中性子とガンマ線を同時に遮へいし、中性子から生じる二次ガンマ線も抑制する遮へい体を開発する。
伊丹 俊夫*; 斉藤 淳一; 荒 邦章
Metals, 5(3), p.1212 - 1240, 2015/09
被引用回数：2 パーセンタイル：4.14(Materials Science, Multidisciplinary)新しい種類の分散液体は、電子顕微鏡観察により決めたチタンナノ粒子(10nm)を液状ナトリウム中に分散することによって開発された。体積分率は、分析されたチタン濃度(2%)からチタンとナトリウムの密度の0.0088であると見積もられた。この分散液体(チタンナノ粒子を含む液体ナトリウム)の多くの顕著な特徴は、少量のチタンナノ粒子にもかかわらず、原子量のための理想溶液からの3.9%の負の偏差、17%の表面張力の増加、11%の水との反応熱量の減少、そして、水と酸素との化学的反応性の抑制である。水への反応熱の低下はLSnanopの過剰な凝集エネルギーの存在に起因すると思われる。過剰な凝集エネルギーは遮蔽効果に特に重点を置いて、簡単な理論的な分析に基づいて議論した。反応の抑制は、水に対する反応熱の低下や過剰な凝集エネルギー、表面張力、チタン酸化物のプラグとしての役割、LSnanopの表面の負の吸着及び浸透に関連して議論された。
Castelletto, S.*; Johnson, B. C.*; Zachreson, C.*; Beke, D.*; Balogh, I.*; 大島 武; Aharonovich, I.*; Gali, A.*
ACS Nano, 8(8), p.7938 - 7947, 2014/08
被引用回数：86 パーセンタイル：90.39(Chemistry, Multidisciplinary)Single Photon Sources (SPSs) in cubic (3C) Silicon Carbide (SiC) Nano Particles (NPs) were investigated. As a result, photo luminescence (PL) with broad emission at wavelength ranges between 600 and 800 nm was observed from 3C-SiC NPs at room temperature. The second order photon auto-correlation measurements revealed that defect with the PL characteristic is SPSs. The intensity and stability of the PL increased when samples were irradiated with electrons and subsequently annealed at 500 
C. From PL measurements at low temperature and theoretical analysis using spin-polarized density functional theory, the defect can be identified as carbon-antisite carbon-vacancy pair (C
V
).
武山 昭憲; 山本 春也; 吉川 正人; 伊藤 洋
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(1B), p.750 - 753, 2005/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)銅イオン注入と熱処理によりピラミッド形状をした銅化合物微粒子を生成させたSi(100)基板上へ、化学気相蒸着法(CVT)によりナノメートルサイズの柱状酸化亜鉛(酸化亜鉛ナノロッド)を成長させた。その結果、直径が約200nmのナノロッドを基板に対してほぼ垂直に成長させることに成功した。さらに単位面積あたりに成長した酸化亜鉛ナノロッドの数は、単位面積あたりに生成した銅化合物微粒子数に比例して増加することから、銅化合物微粒子は酸化亜鉛ナノロッドが成長する際に触媒として機能していると考えられた。
nanoparticles by pulsed laser ablation; Ambient pressure dependence of crystallization松原 正和*; 八巻 徹也; 伊藤 久義; 阿部 弘亨*; 浅井 圭介*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 42(5A), p.L479 - L481, 2003/05
KrFエキシマーレーザーを用いたアブレーションによってTiOナノ微粒子を作製した。全圧1Torr以上に保ったOとAr混合ガス(O:Ar=5:5)中でアブレーションすると、低次酸化物などの不純物の混合がなく、ルチル, アナターゼの両相から成るTiOの形成が確認された。ルチル/アナターゼ結晶相の重量分率は、O/Arガスの圧力によって制御可能であった。得られたナノ微粒子は球状であり、その粒径もガス圧に依存して10-14nmであった。
by MeV Au ion implantation and subsequent thermal annealingDai, Z.*; 山本 春也; 鳴海 一雅; 宮下 敦巳; 楢本 洋
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 149(1-2), p.108 - 112, 1999/00
被引用回数：16 パーセンタイル：74.02(Instruments & Instrumentation)3MeV AuイオンをSiO(0001)単結晶に室温注入して、自発的析出量よりも低い注入領域での、熱処理による微粒子形成過程を、光学吸収、X線回折及びRBS/Channeling法により詳細に調べた。その結果、1
10
/cm
注入後、1000C,5hr熱処理することにより、平均半径4.2nmの超微粒子(Au)を形成するが、深さ分布そのものは、注入時の条件を保持できることを明らかにした。
阿部 弘亨; 楢本 洋; 山本 春也
Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 504, p.393 - 398, 1998/00
バナジウム酸化物には、電気的光学的に興味深い物性を示すものがあり、デバイス等への応用が期待されている。以前より高温における焼鈍による微粒子形成が報告されているが、本研究では高温イオン注入法を用いて、バナジウム酸化物相(微格子)形成を試みた。加速器結合型電顕内でのイオン注入により、照射損傷の蓄積、ボイドの形成が確認された。注入量10
ions/m以上で酸化物微粒子形成が観察された。微粒子と母相との結晶学的関係、スウェリング量(格子定数の増減)が明らかにされた。観察された酸化物のうち一部は低温相で、実験で用いられた温度範囲内では、熱平衡状態下で存在しない物質であった。
Maamoun, I.; Falyouna, O.*; Shariful, I. M.*; Eljamal, R.*; Bensaida, K.*; 田中 万也; 徳永 紘平; Eljamal, O.*
no journal, ,
The main aim of this study is to investigate the potential of Mg(OH) coated iron nanoparticles in achieving improved arsenic removal from aqueous solutions. Set of batch tests has been conducted to understand the effect of several reaction factors, including coating ratio optimization, dosage, initial pH, temperature, and initial As(V) concentration. Results indicated that full coating was the optimal Mg(OH) coating ratio which yielded full removal efficiency after 120 min reaction time, higher than that of nFe0 and Mg(OH)coated iron nanoparticles with lower coating ratios. Furthermore, both strong acidic and high temperature conditions were favorable for inducing the arsenic removal performance of Mg(OH) coated iron nanoparticles. Still, Mg(OH) coated iron nanoparticles could efficiently achieve comparable removal at a wide pH and temperature ranges. Such results implied the contribution of Mg(OH) to As(V) removal via adsorption and the possible co-precipitation of As(III) with the released Mg
from the coating shell dissolution. Besides, the progressive release of electrons from the iron core contributed to As(V) reduction to As(III). In conclusion, the proposed Mg(OH) coated iron nanoparticles could be a perfect nanomaterial candidate for the real applications of arsenic removal from contaminated waters.
中川 太一; 鈴木 怜花*; 松枝 誠; 寺島 元基; 堀田 拓摩; 岡 壽崇; 北辻 章浩; 高貝 慶隆*
no journal, ,
微粒子状の放射性核種は、環境中での動態に影響を及ぼす可能性がある。しかし、環境水中の微粒子は濃度が非常に低いため、分析装置で計測・評価するためには、前濃縮が必要であるが、一般的なフィルターろ過や遠心分離では、濃縮時の凝集により粒径や形態が変化してしまう。近年、相分離現象を利用する金属酸化物微粒子の抽出・分離が報告されている。その中でも、フッ素系界面活性剤の相分離現象を利用した均一液液抽出法は、高い濃縮倍率が報告されているが、金属酸化物微粒子に対する応用例は少なかった。本研究では、代表的な放射性微粒子としてUO2に対するフッ素系界面活性剤による均一液液抽出法の抽出挙動を調査するとともに、環境水への適応を検討した。
鈴木 怜花*; 中川 太一; 松枝 誠; 寺島 元基; 高瀬 つぎ子*; 高貝 慶隆*
no journal, ,
界面活性剤を利用した無機イオンや有機物等の抽出・濃縮に関する研究が古くから行われてきた。近年、両性イオン界面活性剤の温度依存相分離現象を用いたナノ粒子の抽出・濃縮の研究が金や銀ナノ粒子に関して行われている。しかし、一般的な金属材料の成分である金属酸化物や金属炭化物のコロイドについて抽出・濃縮は報告されていない。本研究では、両性イオン界面活性剤の温度依存相分離現象を利用したそれらのコロイド粒子の抽出や濃縮を検討し、その抽出メカニズムをナノ粒子の表面電位から検証したので報告する。
中川 太一; 鈴木 怜花*; 松枝 誠; 高瀬 つぎ子*; 寺島 元基; 高貝 慶隆*
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所(1F)の廃炉作業において、燃料デブリ性状の把握は重要であるが、性状を直接確認することは困難である。そこで汚染水中の微粒子に着目した。汚染水中の微粒子は、粒子濃度が低いため、前濃縮が必要となるがフィルター濾過や遠心分離では、微粒子が凝集体を形成してしまい、粒径や形態が変化してしまう。これらの課題を解決するために、本研究では、金や銀微粒子の濃縮・抽出報告がある、熱感応性界面活性剤の相転移温度(曇点)を利用した曇点抽出法を使用した。今回、燃料被覆材として使用されるジルコニウムの曇点抽出法による抽出及びゼータ電位の影響を明らかにしたので報告する。
) removal from aqueous solutions by mono-, bi-, and tri-metallic iron nanoparticles; A Comparative studyMaamoun, I.; 徳永 紘平; Falyouna, O.*; Eljamal, O.*; 田中 万也
no journal, ,
Recently, the rapid development of nuclear power technologies and the continuous energy demand around the world exhibited massive amounts of contaminated water with radionuclides. The exposure to TcVII-contaminated water can be harmful to human health, causing toxic effects and organs damage when ingested. Therefore, TcO removal from aqueous solutions can be challenging, in terms of fast and efficient immobilization. Correspondingly, perrhenate (ReO) was considered as perrhenate (TcO) surrogate to ease the radioactivity-related complications, owing to the physiochemical similarities between Tc and rhenium (Re). In this study, nickel (Ni) andzirconium (Zr) were considered in the preparation of bi- and tri-metallic Fe0 nanoparticles, as they both showed the highest ReO removal performance comparing with other metals. The effect of reaction conditions on ReO removal was investigated, including mass ratio of iron to the doped metal, material dosage, and initial pH. Results showed enhanced ReO removal rate when using bi-metallic Ni-Fe0 (mass ratio 2.5) and Zr/Fe0 (mass ratio 20) comparing with Fe0. The difference in ReO removal using mono-, bi-, and tri-metallic was not clear at high material dosage, such as 2.0 and 1.0 g/L. Nevertheless, comparing lower dosage (0.5 g/L)of bi- and tri-metallic to 1.0 g/L mono-metallic Fe0 dosage exhibited a clear superiority of tri-metallic Zr-Ni/Fe0 to other materials; where 0.5 g/L of the material could efficiently achieve around 98% ReO removal within just 10 min reaction time (1.8 times higher than 1.0 g/L Fe0). The significant enhancement in ReO removal rate by tri-metallic Fe0 nanoparticles can be attributed to the induced rate of electron transfer from iron core through the mixed Zr-Nideposits on Fe0 surface.
中川 太一; 松枝 誠; 寺島 元基; 高貝 慶隆*
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所の廃炉作業において、燃料デブリ性状の把握は重要であるが、直接性状を確認することは困難である。炉内滞留水中には燃料デブリ由来の微粒子が存在する。しかし、炉内滞留水中の微粒子は、濃度が低く、前濃縮が必要である。フィルター濾過や遠心分離では、微粒子が凝集体を形成してしまう。これらの課題を解決するために熱感応性界面活性剤による相分離現象を利用した曇点抽出法を使用した。
