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三浦 大輔*; 関根 由莉奈; 南川 卓也; 杉田 剛; 大場 洋次郎; 廣井 孝介; 大澤 辰彦
Carbohydrate Polymer Technologies and Applications (Internet), 4, p.100251_1 - 100251_9, 2022/12
凍結架橋により形成されたカルボキシメチルセルロースナノファイバー(CMCF)ゲルの反応機構を調べた。異なる反応時間で調製されたCMCFヒドロゲルの物性評価により、凍結架橋反応中の階層構造変化の観察に成功した。凍結架橋CMCFヒドロゲルは、従来の方法で形成された通常のゲルとは異なり、オングストロームからマイクロメートルスケールまでの特徴的な階層構造を示し、その特異的構造が飛躍的な力学強度の向上に寄与していることを明らかにした。
glass up to 10 GPa浦川 啓*; 井上 徹*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 小原 真司*; 若林 大佑*; 佐藤 友子*; 船守 展正*; 舟越 賢一*
Minerals (Internet), 10(1), p.84_1 - 84_13, 2020/01
被引用回数：9 パーセンタイル：64.36(Geochemistry & Geophysics)含水SiOガラスの構造は、酸化物ガラスやマグマの物理化学的性質に対する水の影響を調べるために基礎的な情報である。DOを13重量%濃度含む含水SiOガラスを、高温高圧下で合成し、その構造を小角X線散乱、X線回折、中性子回折により、室温10GPaまでの範囲で調べた。この含水ガラスはSiOが卓越した主成分とDOが卓越した少量の成分に相分離していることが分かった。またその中距離構造は、含水化でSi-OH水酸基ができたことによりSiO
連結が壊れ、無水のガラスより縮んでいた。その一方で、高圧下での挙動に違いは見られなかった。また、多くのDO分子は、小さな領域にかたまっており、その主成分であるSiOガラス相へは侵入していないと思われる。
小林 大志*; 中嶋 翔梧*; 元川 竜平; 松村 大樹; 斉藤 拓巳*; 佐々木 隆之*
Langmuir, 35(24), p.7995 - 8006, 2019/06
被引用回数：5 パーセンタイル：22.5(Chemistry, Multidisciplinary)We report the hierarchical structure of zirconium hydroxide after aging at different temperatures to elucidate the factors governing zirconium solubility in aqueous solutions. Zirconium hydroxide solid phases after aging at 25, 40, 60, and 90
C under acidic to alkaline conditions were investigated using extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) and wide- and small-angle X-ray scattering (WAXS and SAXS) techniques to reveal the bulk and surface structures of the solid phases from the nanoscale to submicroscale. After aging at 25 C, the fundamental building unit of the solid phase was a zirconium hydroxide tetramer. The tetramers formed primary particles approximately 3 nm in size, which in turn formed aggregates hundreds of nanometers in size. This hierarchical structure was found to be stable up to 60 C under acidic and neutral conditions and up to 40 C under alkaline conditions. After aging at 90 C under acidic conditions and at 60 and 90 C under alkaline conditions, the WAXS and EXAFS measurements suggested the crystallization of the solid phase. The transformation of the solid-phase structure by temperature was discussed in relation to the solubility product to understand the solubility-limiting solid phase. The solubility of zirconium hydroxide after aging at different temperatures was governed not only by the size of the primary particles, but also by their surface configuration.
成田 弘一*; 鈴木 智也*; 元川 竜平
日本金属学会誌, 81(4), p.157 - 167, 2017/04
被引用回数：17 パーセンタイル：62.95(Metallurgy & Metallurgical Engineering)Most of the refineries for platinum group metals (PGMs) in Japan have adopted solvent extraction methods for mutual separation of PGMs. Few effective extractants for industrial use have been found although some industrial processes were established in 1970s. Recently, some compounds have been reported as candidates for practical PGM extractants in addition to new concepts for PGM extraction mechanisms. In this review article, we present well-known PGM recovery processes based on solvent extraction, industrial extractants and their properties, and conventional extraction mechanism for PGMs. Additionally, we discuss recent interesting extraction systems (amide-type compounds and ionic liquid) and then introduce new extraction concepts based on the specific interactions at the outer-sphere of a metal complex in the organic phase.
-butyl phosphate in organic and aqueous environments and its relevance to nuclear extraction processesMu, J.*; 元川 竜平; Williams, C. D.*; 阿久津 和宏*; 西辻 祥太郎*; Masters, A. J.*
Journal of Physical Chemistry B, 120(23), p.5183 - 5193, 2016/06
被引用回数：27 パーセンタイル：60.26(Chemistry, Physical)A refined model for tri--butyl phosphate (TBP), which uses a new set of partial charges generated from our ab initio density functional theory calculations, has been proposed in this study. Molecular dynamics simulations are conducted to determine the thermodynamic properties, transport properties, and the microscopic structures of liquid TBP, TBP/water mixtures, and TBP/-alkane mixtures. These results are compared with those obtained from four other TBP models, previously described in the literature. We conclude that our refined TBP model appears to be the only TBP model from this set that, with reasonable accuracy, can simultaneously predict the properties of TBP in bulk TBP, in organic diluents, and in aqueous solution. This new TBP model is thus appropriate for the simulation of liquid-liquid extraction systems in the nuclear extraction process, where one needs to simultaneously model TBP in both aqueous and organic phases. It is also promising for the investigation of the microscopic structure of the organic phase in these processes and for the characterization of third-phase formation, where TBP again interacts simultaneously with both polar and nonpolar molecules. Because the proposed TBP model uses OPLS-2005 Lennard-Jones parameters, it may be used with confidence to model mixtures of TBP with other species whose parameters are given by the OPLS-2005 force field.
元川 竜平; 遠藤 仁*; 横山 信吾*; 小川 紘樹*; 小林 徹; 鈴木 伸一; 矢板 毅
Langmuir, 30(50), p.15127 - 15134, 2014/12
被引用回数：27 パーセンタイル：62.29(Chemistry, Multidisciplinary)The effect of cesium (Cs) adsorption on the mesoscopic structure of the clay minerals vermiculite and weathered biotite (WB) in suspensions was elucidated by small-angle X-ray scattering (SAXS). The clay minerals form multilayered structures and the Cs cations are strongly adsorbed in the interlayer space of the soil clays, in particular vermiculite and WB. SAXS was used to monitor the relationship between Cs adsorption at the clay interlayers and the structural changes at length scales from 0.1 to 100 nm. The variation in the distance between the neighboring clay sheets and the spatial arrangement of the clay sheets with and without Cs were clarified. Our quantitative analyses revealed that the number of stacked layers of pure vermiculite was decreased by Cs addition, whereas that of WB increased. Moreover, the average distance between the neighboring layers of vermiculite in suspension was larger than that of WB, which reflects the different conditions of Cs intercalation. These findings provide fundamental insights that are important for predicting the environmental fate of radioactive cesium in contaminated regions and for developing methods for extracting cesium from soil.
元川 竜平; 遠藤 仁*; 横山 信吾*; 西辻 祥太郎*; 小林 徹; 鈴木 伸一; 矢板 毅
Scientific Reports (Internet), 4, p.6585_1 - 6585_6, 2014/10
被引用回数：36 パーセンタイル：70.26(Multidisciplinary Sciences)Following the Fukushima Daiichi nuclear disaster in 2011, Cs radioisotopes have been dispersed over a wide area. Most of the Cs has remained on the surface of the soil because Cs is strongly adsorbed in the interlayer spaces of soil clays, particularly vermiculite. We have investigated the microscopic structure of an aqueous suspension of vermiculite clay over a wide length scale (0.1-100 nm) by small-angle X-ray scattering. We determined the effect of the adsorption behavior of Cs on the structural changes in the clay. It was found that the abruption of the clay sheets was induced by the localization of Cs at the interlayer. This work provides important information for predicting the environmental fate of radioactive Cs in polluted areas, and for developing methods to extract Cs from the soil and reduce radioactivity.
米澤 康滋*; 田中 晋平*; 久保田 智巳*; 若林 克三*; 油谷 克英*; 藤原 悟
Journal of Molecular Biology, 323(2), p.237 - 251, 2002/10
被引用回数：76 パーセンタイル：74.78(Biochemistry & Molecular Biology)アルツハイマー病等のアミロイドーシスに特徴的なアミロイド繊維は、広く種々の蛋白質において形成されることが知られている。アミロイド形成機構の解明はアミロイド疾患の治療,予防だけでなく、foldingや安定性に関係した蛋白質の性質そのものを考えるうえでも重要である。ニワトリ卵白リゾチーム(HEWL)は高エタノール濃度溶液中でアミロイド繊維を形成することが知られている。われわれはHEWLのアミロイド形成過程を調べるために、種々のエタノール濃度及び蛋白質濃度におけるHEWL溶液のX線及び中性子小角散乱実験を行った。その結果、エタノール濃度及び蛋白質濃度の関数としてのHEWLの構造状態は、単量体状態,2量体の形成状態,プロトフィラメントの形成状態,プロトフィラメント状態、そしてアミロイド繊維の形成状態に区別されることが示された。また、円二色性測定も併せて行い、HEWLの大きな2次構造変化は2量体形成の際にのみ起こることを明らかにした。さらに、それぞれの状態の詳しい構造キャラクタリゼーションを行い、2量体は細長い構造をとり、プロトフィラメントはその2量体が横向きに重なった構造、さらにアミロイド繊維形成はプロトフィラメント同士の会合によって起こることを明らかにした。
鈴木 謙爾*; 神山 智明*; 鈴谷 賢太郎; Y.Wang*
まてりあ, 35(8), p.858 - 861, 1996/00
有機-無機変換によって得られるセラミックス長繊維は、複合材料の強化繊維として大変重要である。我々は、有機物質であるポリチタノカルボシランを焼成することで得られるセラミックス繊維:Si-Ti-C-O繊維の構造をX線小角散乱法で調べた。低散乱ベクトル領域(0.01
Q0.05
)の解析から、焼成前の有機繊維にはポリマー特有の異方構造があるが、焼成後のセラミックス繊維においてもそれはある程度保存されていることがわかった。しかし、繊維の機械的強度は、より短範囲のSi-C結合が
-SiC的になり、-SiCクラスターが出現、成長を始めると向上することが、高散乱ベクトル領域(0.05Q0.8)の解析から明らかになった。
大野 英雄
日本原子力学会誌, 36(7), p.607 - 610, 1994/00
大型放射光施設SPring-8における高輝度・高強度X線源の利用は、物性物理分野における研究を中性子利用と相補的に発展させ得るのみならず、材料、化学、放射線生物など巾広い分野での研究を可能とするものと考えられる。本稿では磁気散乱、核励起など物性物理における利用、材料科学ならびに化学分野における放射光利用研究の現状と今後の展開、アクチノイド科学ならびに高エネルギー物理学研究所に設置したRI・アクチノイド物質研究用ビームラインの概要を示した。
土井 健治
日本結晶学会誌, 27(4), p.239 - 252, 1985/00
変調構造と非晶質構造とを結ぶキイ・ワードとして、対称性の破れ、とフラストレーションの2つのあることを指摘した。この前者は、四次元のユークリッド空間、あるいは四次元の曲率を持った空間内に結晶群を拡張することにより、結晶性対称を持つ構造の延長としてとらえられることが示される。こうして変調構造におけるDewolfの理論、非晶質構造におけるSadocの模型の統一的な理解が行われる。非晶質構造の、いわゆるDRP模型の意義がこの見地から新たに見出される。このことが、非晶質固体よりのX線小角散乱について現在点発表されている実験結果を基にして論ぜられる。
土井 健治
Journal of Non-Crystalline Solids, 51, p.367 - 380, 1982/00
被引用回数：10 パーセンタイル：70.24(Materials Science, Ceramics)JRR-2よりの熱中性子により48Cで3
10
/cm
の照射を行なった石英ガラスの構造変化をX線広角散乱、X線小角散乱、X線極小角散乱を用いて研究した。照射により-O-Si-O-の原子結合より作られる網目構造の結合様式が変化し、5角形結合、7角形およびそれ以上の多巴形結合が生じ、同時に25
、10
程度の大きさの構造不均一性が生じていることを見出した。この構造変化を、金属ガラスについてのdense randum paoking模型のトポロジーとの関連において議論した。
中瀬 吉昭; 栗山 将; 小田島 晟*
Polym.J., 8(1), p.35 - 42, 1976/01
被引用回数：7前報に引き続きポリテトラオキサンの示差熱分析をおこなった。今回は熱処理時の雰囲気を変え、そのミクロ構造変化におよぼす影響を検討し、X線回折データも同時に検討した。熱処理時に酸素が存在するとポリマーは分解する。とくに、ポリマーが部分融解などを起して液相になったとき非常に激しく分解する。窒素中(封管、開管)では分解は起こり難い。タカフェストなどでは、融解開始温度(Ts)以下の熱処理では再配列が起り、Ts以上では、融解が起る。しかし、ポリテトラオキサンの場合、Ts以上の熱処理でも再配列が起り、前者とミクロ構造が異なっていることがわかる。熱処理後、加熱曲線に二重ピークが現われるポリマーではX線小角散乱の子午線方向に明瞭なストリークが認められ、部分融解後の結晶化がオーバグロス(シシケバブ型)することが明らかとなった。
前川 康成
no journal, ,
量子ビームを利用した放射線グラフト重合法では、電子・
線によりあらかじめ高分子基材にラジカルが生成し、その後結晶相に生成したラジカルで開始されたグラフト重合反応が基材非晶相のマトリックスに守られた形で進行することから、その機械特性、結晶性などを維持したまま新たな機能性を有する高分子をグラフト鎖として直接導入できる。原子力機構では、このような放射線グラフト重合の特徴を活かし、フッ素系や芳香族炭化水素系高分子基材にイオン伝導性高分子に変換可能な前駆体グラフト鎖を導入後、化学変換反応により、プロトン伝導性とアニオン伝導性の高分子電解質膜の開発に成功している。更に、上記グラフト型のプロトン/アニオン伝導性高分子電解質膜について、放射光(SPring-8)、研究炉(JRR-3)によるX線・中性子小角散乱等の量子ビーム解析技術を複合的に利用することで、グラフト鎖からなるイオンチャンネル構造や結晶ラメラ構造が解析でき、高イオン伝導性や耐久性発現のために必要な階層構造を解明できたので合わせて報告する。
前川 康成; Zhao, Y.; 吉村 公男; 猪谷 秀幸*; 山口 進*; 田中 裕久*; 小泉 智*
no journal, ,
電子・線などの量子ビームを利用した放射線グラフト重合法で作製した高分子電解質膜(グラフト電解質膜)は、一般的なキャスト/延伸法等で作製された膜よりも高い結晶性を有し、イオン伝導性/機械特性の両方に優れた特性を示す。そこで、水素燃料電池及び白金フリーアルカリ燃料電池として高い出力特性、耐久性を報告しているエチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)にスルホ基およびイミダゾリウム基を有するグラフト鎖を導入したプロトンおよびアニオン伝導高分子電解質膜(ETFE-PEM/ETFE-AEM)について、X線小角散乱法(SAXS)や中性子小角散乱(SANS)コントラスト変調法による解析より、その階層構造と機能性の関係を検討した。その結果、両電解質膜ともに、ETFE基材膜由来のラメラ結晶が維持された微結晶領域が機械的強度に重要であること、全グラフト鎖と水を含む親水領域がイオンチャンネルを形成することが高いイオン伝導性に重要であることなど、電解質膜の性能向上に重要な階層構造を明らかにした。
元川 竜平; 遠藤 仁*
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故により環境中へ放出された放射性セシウムが、福島県を中心に広範な地域に対して環境汚染をもたらした。事故直後、放射性セシウムは大気エアロゾルに付着して輸送され、その後、降雨などの様々な原因によって地表に沈着したと考えられる。地表の放射性セシウムは、水を介して拡散し、土壌に吸着しているが、その中でも特に風化黒雲母・バーミキュライトといった特定の粘土鉱物に濃縮され、強くとり込まれることが明らかにされている。土壌は雨水による湿潤・懸濁と乾燥を繰り返すため、セシウムイオンは環境中で拡散し、徐々に風化黒雲母・バーミキュライトに収着したと考えられる。粘土鉱物中へのセシウムイオン吸着メカニズムの検討は、X線回折法やX線吸収微細構造法、顕微鏡観察などを用いてこれまでに数多くの報告がされている。当然、今回の事故の関連でも、様々な分析による結果が報告されている。この中で、粘土鉱物のナノ-メソスケールの構造を定量的に明らかにして、イオンの吸着挙動との関係を報告した例はない。粘土の結晶ドメインやその界面、微粒子、ボイド等の知見も、セシウムイオンの吸着を理解するために重要と思われるが、この情報を得るためにはナノ-メソスケールの構造を観察する必要がある。そこで我々は、X線小角散乱法を用いて、バーミキュライト・風化黒雲母/セシウム懸濁液の構造解析を行い、セシウムイオンの吸着に伴う粘土鉱物の構造変化を明らかにした。
冨永 亜希; 大場 洋次郎; 菖蒲 敬久; 大和田 謙二*; 谷田 肇; 金野 杏彩; 諸岡 聡; 元川 竜平; 熊田 高之
no journal, ,
鉄鋼材料においてCrリッチ相の析出はフェライト相を硬化させ、材料劣化が進行して靭性が低下することが知られている。析出物はナノメートルサイズであるため、この析出過程の分析には小角X線散乱が有力な手段である。しかし、FeとCrは原子番号が近いため、通常はFe相とCr相からの散乱を分離することは困難である。そこで我々は、Crの相分離の様子を観察するため、BL22XUにおいて異常X線小角散乱法(A-SAXS)の開発を行った。
冨永 亜希; 大場 洋次郎; 菖蒲 敬久; 谷田 肇; 大和田 謙二*; 金野 杏彩; 諸岡 聡; 元川 竜平; 熊田 高之
no journal, ,
原子炉材料候補である酸化物分散強化フェライト鋼は熱照射でナノオーダーのCrリッチ相の出現が起こり、脆化する。この原因を探るため、ナノオーダーのCrリッチ相の析出物を解析を目的とした放射光を用いた異常X線小角散乱法(A-SAXS)の開発を行った。その開発結果と材料分析結果を報告する。
