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through water-soluble Ti complexes as raw material for controlling particle size and distribution of synthesized BaTiO
nanocubes中島 光一*; 廣中 航太*; 大内 一真*; 味岡 真央*; 小林 芳男*; 米田 安宏; Yin, S.*; 垣花 眞人*; 関野 徹*
ACS Omega (Internet), 6(48), p.32517 - 32527, 2021/12
被引用回数：5 パーセンタイル：38.19(Chemistry, Multidisciplinary)水熱合成法によって合成されたBaTiOナノ粒子のサイズは原料となるTiOナノ結晶の粒子サイズに依存することを見出したため、TiOナノ結晶の最適化を行い、これを用いてBaTiOナノ結晶を合成することで粒度分布のそろった100nmサイズのナノキューブの合成に成功した。得られたBaTiOナノキューブはX線回折実験によって強誘電性を示す正方晶構造であることがわかった。また、電子線トモグラフィによって3次元構造を可視化することによってクリアな粒子外形の観察にも成功した。
Jee, H.*; Im, S.*; 兼松 学*; 鈴木 裕士; 諸岡 聡; 小山 拓*; 町田 晃彦*; Bae, S.*
Journal of the American Ceramic Society, 103(12), p.7188 - 7201, 2020/12
被引用回数：14 パーセンタイル：65.58(Materials Science, Ceramics)We examined the influence of incorporating high-volume fly ash (FA) on the atomic structure and deformation behavior of calcium silicate hydrates (C-S-H) in tricalcium silicate (C
H) paste upon exposure to external forces. Atomic structural changes and strains under compressive load were assessed using synchrotron in situ high-energy X-ray scattering-based atomic pair distribution function (PDF) analysis. Three different strain types, namely macroscopic strains, measured by a gauge attached to the specimen, strain in reciprocal space, (Bragg peak shifts), and strain in real space (PDF peak shift), were compared. All monitored and calculated strains for CH-FA (50 wt.% FA) paste were compared with those of pure CH paste. In the range of 
10 
, PDF analysis showed that CH-FA had a similar atomic structure to synthetic C-S-H followed by pure CH paste. The atomic strain of CH-FA in real space ( 20 ) was smaller than that of CH under compression, which suggests that the incompressibility of C-S-H on an atomistic scale is enhanced by fly ash incorporation. This may be caused by increased silicate polymerization of C-S-H due to the additional silicate provided by the fly ash.
Bae, S.*; Jee, H.*; Suh, H.*; 兼松 学*; 城 鮎美*; 町田 晃彦*; 綿貫 徹*; 菖蒲 敬久; 諸岡 聡; Geng, G.*; et al.
Construction and Building Materials, 237, p.117714_1 - 117714_10, 2020/03
被引用回数：15 パーセンタイル：67.1(Construction & Building Technology)Although the atomistic structure and the deformation characteristics of calcium silicate hydrates (C-S-H) are of primary interest in cement chemistry, they have not been fully investigated. In this study, pair distribution function (PDF) analysis was conducted on a 53-year-old fully hydrated tricalcium silicate (CS) paste using in situ synchrotron high-energy X-ray scattering to probe the atomic structural deformation of C-S-H under external loading. The results were compared with those from our previous PDF study of a 131-day-old CS paste in order to elucidate the effect of aging on the mechanical characteristics of C-S-H. Three different strains measured by the strain gauge, by the lattice shifts (d-spacing) in the reciprocal space, and by the shift of the interatomic distance (r) in the real space were compared. In the range of r 20 , where most of the information was derived from C-S-H, the 53-year-old CS paste had a higher overall elastic modulus (18.3 GPa) and better resistance to compressive stress than the 131-day-old CS paste (elastic modulus: 8.3 GPa). Moreover, it was found that the macroscopic strains of the 53-year-old CS paste were presumably induced by mechanical deformation such as microcracks at the macroscale. The results provide experimental evidence for the atomistic and mesoscale mechanical behavior of C-S-H in the early and late ages.
Bae, S.*; Jee, H.*; 兼松 学*; 城 鮎美*; 町田 晃彦*; 綿貫 徹*; 菖蒲 敬久; 鈴木 裕士
Journal of the American Ceramic Society, 101(1), p.408 - 418, 2018/01
被引用回数：17 パーセンタイル：64.48(Materials Science, Ceramics)ケイ酸カルシウム水和物(CSH)に関する原子レベルの構造や変形機構には不明な点が多い。本研究では、X線散乱法に基づく原子対相関関数(PDF)により、ケイ酸三カルシウム(CS)ペースト中に存在するCSH相のナノ構造変形挙動を評価した。単軸圧縮負荷を受けるCSペーストの変形を、ひずみゲージ,ブラッグピークシフト, PDFから求められるマクロからミクロな変形より評価した。PDF解析により、0-20の範囲ではCSH相の影響が支配的であること、その一方で、20を超える範囲では、他の結晶相の影響が支配的であることが明らかとなった。CSHの変形に支配的である20以下の範囲では、塑性変形を示すステージI(0-10MPa)と、弾性変形を示すステージIIの2つの変形過程に分けられることが分かった。その一方で、20以上の範囲では、水酸化カルシウムに似た変形を示した。10MPa以下では、層間水やゲル水の移動に伴い、CSHの高密度化を生じたと考えられるが、除荷後には、その移動した水がCSH中に戻ることにより、変形が回復している可能性がある。
小原 真司*; 大石 泰生*; 高田 昌樹*; 米田 安宏; 鈴谷 賢太郎
日本結晶学会誌, 47(2), p.123 - 129, 2005/04
第3世代放射光からの高強度高エネルギーX線回折を利用すると、その短波長と高透過能から、透過法で広いQ領域を迅速に測定することが可能になる。われわれは、最近、SPring-8における高エネルギーX線回折とパルス中性子回折を組合せ、さらにこの両データに逆モンテカルロシミュレーション法を適用することにより、これまで不明であったガラスや液体など非晶質物質の「乱れた構造」を三次元可視化し、その詳細を理解することに成功した。本稿では、その実験の詳細と酸化物ガラスと強誘電性半導体混晶の成果について解説する。
SbTe
社本 真一; 山田 昇*; 松永 利之*; Proffen, T.*; Richardson, J. W.*; Chung, J.-H.*; 江上 毅*
Applied Physics Letters, 86(8), p.081904_1 - 081904_3, 2005/02
被引用回数：48 パーセンタイル：81.94(Physics, Applied)NaCl型結晶性GeSbTeの局所構造をパルス中性子による粉末回折データの結晶PDF解析により調べた。その結果、この結晶相におけるゲルマニウム原子の大きな変位を見つけた。通常はこのように大きな原子変位は、電気伝導性に影響を与えるが、電子バンド構造からは、Naサイトの格子欠陥に加えて大きな歪が熱伝導のみを下げる一方で、Clサイトに規則正しく並んだテルル原子が高い電気伝導性を維持していることを示している。
studied by neutron diffractionChung, J.-H.*; Proffen, T.*; 社本 真一; Ghorayeb, A. M.*; Croguennec, L.*; Tian, W.*; Sales, B. C.*; Jin, R.*; Mandrus, D.*; 江上 毅*
Physical Review B, 71(6), p.064410_1 - 064410_11, 2005/02
被引用回数：77 パーセンタイル：90.04(Materials Science, Multidisciplinary)LiNiOは、これまでS=1/2の三角格子系としてよく研究されてきたが、そのスピン相関に関してはまだよくわかっていない。そこではヤーンテラー効果による軌道状態も問題となるが、これまで長距離の格子歪みは見つかっていない。今回これまで行われたことのない幅広い実空間での結晶PDF解析を行うことで、短距離から長距離までさまざまな格子歪みが見つかった。この結果は10nmのドメインを持つナノ構造軌道秩序モデルで説明される。この局所的な軌道秩序状態が基となって、複雑な磁気特性が現れていると思われる。
米田 安宏; 松本 徳真; 鈴谷 賢太郎; 小原 真司*; 水木 純一郎
Ferroelectrics, 268, p.277 - 282, 2002/00
被引用回数：5 パーセンタイル：30.61(Materials Science, Multidisciplinary)微小領域強誘導電体は従来の強誘導体の発現機構に加えてドメイン間の相互作用によって複雑な2次構造を持つ。この2次構造が強誘電体の分野に新局面を開く可能性があるとして、近年さかんに研究されるようになってきた。そのひとつに(Cd,Zn)Te半導体混晶がある。CdTeとZnTeはそれぞれジンクブレンド構造の半導体でpure-limitでは強誘電性は示さない。CdTe中のCd原子を原子半径の小さなZn原子で置換することによって格子歪が生じ、その歪が2次構造である微小強誘電領域を作り強誘電性が発現するとされている。ところが(Cd,Zn)Te混晶の格子歪は局所的な歪のために構造解析が非常に困難で、強誘電性の発現機構が解明されてはいなかった。われわれはSPring-8の高エネルギーX線を用いてPDF解析を行った結果、局所歪を取り込んだ構造解析によって強誘電性を説明しうるモデルを提案することができた。
社本 真一; 樹神 克明
no journal, ,
幅広い実空間での2対分布関数(PDF)解析はナノ粒子を研究する上で強力な道具の一つである。PDFにおいて粒子の形は粒子形状因子で表される。加えて、ナノ粒子中の乱れはしばしば機能特性にとって重要な役割を担っている。
社本 真一
no journal, ,
機能性材料の中にはしばしば結晶構造の乱れたものが存在する。その例として、光相変化記録材料と負の熱膨張材料で結晶PDF解析法により見つかった格子歪とその機能について紹介する。
社本 真一
no journal, ,
格子歪は現代の機能性材料で重要な働きを持つ。ひとつの例は熱伝導度を下げることであり、もうひとつは固体と液体(アモルファス)状態の間のエントロピー差を減らすことである。ここでは二対分布関数(PDF)解析法を用いたその研究例を紹介する。
前島 尚行; 町田 晃彦; 綿貫 徹; Kim, H.*; 榊 浩司*
no journal, ,
LaNi
系の水素吸蔵合金は典型的な水素貯蔵材料の一つであり、また、ニッケル水素電池の電極としても用いられている。Niの一部をAl等で置換することにより、水素吸蔵放出特性や水素化による格子歪が変化することが知られている。LaNi系の水素吸放出過程における構造変化は、水素平衡圧力では詳細な研究が行われているが、非平衡水素圧力化の過渡的な構造変化についての研究は少ない。置換系, 非置換系ともに中間状態の存在が示されているが、詳細については未だ不明である。特に中間状態の形成とも関係する短・中距離の原子相関は、水素吸蔵放出特性と密接に関係している可能性があり、その変化の解明は水素吸放出メカニズムの理解を進め、高性能水素貯蔵合金の開発の指針に繋がると考えられる。水素吸蔵放出過程の構造変化を詳細に調べるために、放射光X線を利用し、特に結晶構造解析による平均構造だけでなく二対分布関数(PDF)解析による局所構造(平均構造からのずれ)の変化の観測を目指した研究開発を進めている。本研究ではLaNi
A
のその場・時分割X線回折観察を行い、PDF解析により水素吸蔵過程の局所構造の変化を明らかにすることを目的とする。
社本 真一
no journal, ,
最近の機能性材料には隠れた格子構造があり、それが機能上重要な役割を担うものがある。結晶PDF解析はこれらの格子歪を明らかにするのに使うことができる。
鈴木 裕士
no journal, ,
X線回折法や中性子回折法では、結晶によるブラッグ回折のピークシフトから、長周期構造を有する結晶に生じたひずみを測定することができる。一方で、非晶質材料やナノ結晶材料など、結晶周期性を持たない、あるいは結晶周期性の弱い材料では、散乱強度分布のフーリエ変換により得られる原子対相関関数(PDF)から、実空間の原子間距離を直接求めることができる。したがって、回折法によるひずみ測定が困難とされてきた非晶質材料やナノ結晶材料についても、変形前後のPDFの変化を定量的に評価することにより、ひずみ測定を行うことができる。本発表では、PDF解析を応用することで、金属ガラスの変形挙動を明らかにした成果や、セメントペーストのナノ構造の変形挙動を明らかにした成果について報告する。
社本 真一
no journal, ,
Some functional materials have disordered part and high crystalline part in their crystal structures. The atomic pair distribution function (PDF) analysis is suitable to investigate their disordered crystal structures.
社本 真一
no journal, ,
Some functional materials have disordered part and high crystalline part in their crystal structures. The atomic pair distribution function (PDF) analysis is suitable to investigate their disordered crystal structures.
社本 真一
no journal, ,
Some functional materials have disordered part and high crystalline part in their crystal structures. The atomic pair distribution function (PDF) analysis is suitable to investigate their disordered crystal structures.
社本 真一
no journal, ,
The current nanoscience challenges standard crystallographic analysis based on a space group, which fails to observe the specific disorders in the crystal structures. Here, the atomic pair distribution function analysis and the total-reflection high-energy positron diffraction are introduced.
社本 真一
no journal, ,
無機固体であっても、液相と固相の間でさまざまな液晶のような状態が発見されてきた。これらの状態は、単純な固体から、部分秩序を伴ったさまざまなナノスケールの状態として解釈することができる。
社本 真一
no journal, ,
現在のナノサイエンスでは、空間群に基づいた標準的な結晶構造解析が困難になっており、結晶構造の特定の乱れを観察することができない。無機固体であっても、液晶のような液相と固相の間でさまざまな新しい状態が発見されている。これは結晶構造に限らず、さまざまな電子状態や磁気状態にも拡張できることがわかってきている。
