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論文

Repeatable photoinduced insulator-to-metal transition in yttrium oxyhydride epitaxial thin films

小松遊矢*; 清水亮太*; 佐藤龍平*; Wilde, M.*; 西尾和記*; 片瀬貴義*; 松村大樹; 齋藤寛之*; 宮内雅浩*; Adelman, J. R.*; et al.

Chemistry of Materials, 34(8), p.3616 - 3623, 2022/04

https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c03450

被引用回数：9 パーセンタイル：75.5(Chemistry, Physical)

Here, we demonstrate such a highly repeatable photoinduced insulator-to-metal transition in yttrium oxyhydride (YO $_{x}$ H $_{y}$ ) epitaxial thin films. The temperature () dependence of the electrical resistivity () of the films transforms from insulating to metallic () under ultraviolet laser illumination. The sample is heated (125 $^{circ}$ C) under an Ar atmosphere to recover its original insulating state. The films recover their original metallic conductivity when subsequently subjected to ultraviolet laser illumination, showing repeatable photoinduced insulator-to-metal transition. First principles calculations show that the itinerant carriers originate from the variations in the charge states of the hydrogen atoms that occupy octahedral interstitial sites. This study indicates that tuning the site occupancy (octahedral/tetrahedral) of the hydrogen atoms exerts a significant effect on the photoresponse of metal hydrides.

論文

Bayesian sparse modeling of extended X-ray absorption fine structure to determine interstitial oxygen positions in yttrium oxyhydride epitaxial thin film

熊添博之*; 五十嵐康彦*; Iesari, F.*; 清水亮太*; 小松遊矢*; 一杉太郎*; 松村大樹; 齋藤寛之*; 岩満一功*; 岡島敏浩*; et al.

AIP Advances (Internet), 11(12), p.125013_1 - 125013_5, 2021/12

https://doi.org/10.1063/5.0071166

被引用回数：2 パーセンタイル：7.86(Nanoscience & Nanotechnology)

This letter presents a Bayesian sparse modeling method to analyze extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) data with basis functions built on two-body signals. This method allows us to evaluate regression coefficients proportional to the radial distribution functions of the respective elements and their errors and is very effective for analysis of EXAFS with weak absorption intensity and severe signal-to-noise ratio. As an application example, we used it to analyze EXAFS of an yttrium oxyhydride (YO $_{x}$ H $_{y}$ ) epitaxial thin film. This EXAFS data shows weak absorption intensity due to the small amount of X-ray absorption in the thin film sample. However, this approach revealed that the radial distance ratio of the second neighbor yttrium to the first neighbor oxygen coincides with that of a tetrahedral configuration. This result demonstrates that the interstitial oxygen position is tetrahedral in the YO $_{x}$ H $_{y}$ thin film.

論文

MLFでスピントロニクス研究に挑戦

社本真一; 家田淳一

CROSS T&T, (69), p.35 - 39, 2021/10

J-PARC MLFの高強度中性子によりイットリウム鉄ガーネット結晶で、スピントロニクス関連研究に挑戦した内容について紹介する。

論文

Neutron scattering study on yttrium iron garnet for spintronics

南部雄亮*; 社本真一

Journal of the Physical Society of Japan, 90(8), p.081002_1 - 081002_15, 2021/08

https://doi.org/10.7566/JPSJ.90.081002

被引用回数：1 パーセンタイル：16.57(Physics, Multidisciplinary)

スピントロニクス用イットリウム鉄ガーネットの中性子散乱研究について、長期課題2017L0300の"Cross correlation dynamics under a strain field"の成果を中心にSPECIAL TOPICSのReviewとしてまとめた。

論文

Ultralow-energy magnon anomaly in yttrium iron garnet

社本真一; 安井幸夫*; 松浦直人*; 赤津光洋*; 小林義明*; 根本祐一*; 家田淳一

Physical Review Research (Internet), 2(3), p.033235_1 - 033235_6, 2020/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.033235

イットリウム鉄ガーネット結晶の超低エネルギーマグノンを、非弾性中性子散乱によって45eV以下のエネルギー範囲で調べたところ、[111]方向に約0.1Tの磁場が印加した場合に、10Kで超低エネルギーのマグノン異常を発見した。

論文

Neutron scattering study of yttrium iron garnet

社本真一; 伊藤孝; 大西弘明; 山内宏樹; 稲村泰弘; 松浦直人*; 赤津光洋*; 樹神克明; 中尾朗子*; 茂吉武人*; et al.

Physical Review B, 97(5), p.054429_1 - 054429_9, 2018/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.054429

被引用回数：18 パーセンタイル：65.6(Materials Science, Multidisciplinary)

イットリウム鉄ガーネットの核および磁気構造と全マグノン分散を中性子散乱により調べた。低エネルギーの分散は強磁性マグノンで期待されるように14meVまで2次関数の分散を示した。積分した動的磁化率"()の虚部は低エネルギーで平方根のエネルギー依存性を示した。"()から絶対値でマグノン状態密度を求めた。その値は理論的に予想されるマグノン分散でひとつのカラリティーモードに対応する。

論文

Hydration of Y $^{3+}$ ion; A Car-Parrinello molecular dynamics study

池田隆司; 平田勝; 木村貴海

Journal of Chemical Physics, 122(2), p.024510_1 - 024510_5, 2005/01

https://doi.org/10.1063/1.1832594

被引用回数：31 パーセンタイル：68.38(Chemistry, Physical)

0.8 YCl $_{3}$ 水溶液中のY $^{3+}$ イオンの水和構造と水和イオンのダイナミクスを、過剰プロトンが存在する場合としない場合の2条件について、第一原理分子動力学法により調べた。どちらの条件でもY $^{3+}$ の第一水和殻には水8分子が含まれ、それらがsquare antiprismを形成する結果となった。この構造はX線吸収端構造の実験から推測されている構造と一致している。局在軌道を用いた電子状態の詳細な解析から、水分子がY $^{3+}$ イオンに配位することにより、特に酸素原子の電荷分布に大きな変化が生じており、バルク水を基準とした $^{17}$ O NMRは約-20ppmの化学シフトを示すことがわかった。

報告書

ODSフェライト鋼被覆管の設計評価用関係式の検討

水田俊治; 上平明弘; 鵜飼重治

JNC TN9400 2000-048, 28 Pages, 2000/04

JNC-TN9400-2000-048.pdf:0.64MB

高速増殖炉の被覆管材料としてのODSフェライト鋼は、耐照射性に優れるフェライト-マルテンサイト鋼中に酸化物(Y2O3)を微細に分散させて高温強度を改善しているため、燃料集合体の高燃焼度化とプラントの高温化を同時に達成可能な材料として期待されている。実用化戦略調査研究において、基準プラントである「MOX燃料Na冷却炉」の燃料被覆管にODSフェライト鋼を適用した場合の設計研究を供するため、ODS鋼フェライト鋼について、最新データを基に以下の材料特性・強度関係式を暫定的に策定した。(1)設計クリープ破断応力強さ(2)クリープ強度補正係数(環境効果)(3)外面腐食(Na中)(4)内面腐食(MOX燃料中)(5)熱伝導度

報告書

熱応力緩和型板状傾斜機能材料の試作と評価,1

林和範; 平川康; 加納茂機; 吉田英一

PNC TN9410 98-048, 56 Pages, 1998/03

PNC-TN9410-98-048.pdf:7.03MB

熱応力緩和を目的とした板状の傾斜機能材料の試作を行い、特性評価を行った。減圧プラズマ溶射法により、Al $_{2}$ O $_{3}$ とSUS316L系またはY $_{2}$ O $_{3}$ とSUS316L系において、SUS316Lを基板とし、Al $_{2}$ O $_{3}$ またはY $_{2}$ O $_{3}$ の組成が0%から100%まで20%おきに変化するようにした6層構造の板状傾斜機能材料を形成した。皮膜断面の観察からクラックなどの欠陥は見られず、硬度は基板から表面に向かって連続的に上昇した。また、X線回折から、SUS316LおよびY $_{2}$ O $_{3}$ は原料粉末と皮膜で構造変化は見られなかったが、Al $_{2}$ O $_{3}$ は皮膜に-Al $_{2}$ O $_{3}$ 以外に-Al $_{2}$ O $_{3}$ が見られた。この試作材について、823Kまたは923Kのナトリウムに3.6Ms(1000時間)の浸漬試験を実施したところ、傾斜機能皮膜に剥離やクラックが生じ、溶射粒子間の結合力に問題があることが明らかとなった。これを改善するために、溶射時の雰囲気圧力を変化させて皮膜を作成し、断面組織観察、硬度測定および構造解析を行った。その結果、圧力が高い溶射条件で形成した皮膜の方が、ち密になる傾向があったため、その条件で傾斜機能材料の試作を行った。

報告書

高温ナトリウムによるセラミックスの腐食特性 - 焼結助剤成分の耐Na腐食特性 -

舘義昭; 平川康; 加納茂機; 吉田英一

PNC TN9410 98-054, 57 Pages, 1998/01

PNC-TN9410-98-054.pdf:20.35MB

高温ナトリウム(以下、Naと記す)を冷却材に使用している高速炉プラントの高性能化(高温化、高耐食性化)を図ることを目的に、その機器・構造物の一部にこれまでの金属材料に代わる新型セラミックスの適用をフロンティア研究の一つとして進めている。セラミックスのNaによる腐食形態は、主に粒界腐食であることが古くから知られており、特に非酸化物系セラミックスでは焼結助剤成分によって耐食性に大きな影響を受けることがこれまでの研究から明らかになっている。今回、セラミックスの粒界部を構成するMgO,Y2O3,AlN等の代表的な焼結助剤成分のNa中腐食試験を実施し、その腐食挙動を重量変化、組織観察、元素分布変化等の分析により評価した。その結果、以下に示すことが明らかになり、耐Na腐食性セラミックス創製について有益な知見が得られた。(1)MgOの耐Na腐食性は不純物Siの影響が大きく、Si含有量の多いものは著しい腐食を受け、少ないものは良好な耐腐食を示した。(2)Y2O3およびAlNはいずれもSiの含有量が少なく、Naに対して良好な耐食性を示した。(3)MgO,Y2O3およびAlNは、SiO2の存在下では、Naとの化学的相互作用により腐食を受けるこが考えられる。そのため、MgO,Y2O3およびAlNを含むセラミックスの耐食性向上のためには、これらの純度管理とともに母材成分の純度管理を原料粉末の時点から行う必要があり、SiO2の混入を極力防ぐことが重要である。

報告書

複合環境下におけるセラミック材料の特性変化と組織変化(II)

寺井隆幸*

PNC TJ9602 97-002, 75 Pages, 1997/03

PNC-TJ9602-97-002.pdf:2.68MB

原子力材料は高温、熱過渡、放射線照射、液体金属腐食、イオン・粒子注入、電場、磁場などの各種極限条件下で使用されることが多く、このためこれらの条件下におけるそのふるまいを解明することが望まれているが、そのふるまいはこれらの環境因子の複合作用によりきわめて複雑になる。これら複合条件下における材料の特性変化についてはこれまであまり研究が行われておらず、基礎・応用の両面から興味が持たれている。本研究では、上記複合環境下における各種セラミックスの微細組織・組成・結晶構造の変化、照射欠陥や注入イオンの分布と存在状態の解析、電気伝導率などの物理的特性変化、腐食等による化学的特性変化や機械的特性変化などを検討・評価することにより、これらの複合条件下でのセラミックスの劣化・損傷の機構を解明し、高性能・高機能を有する新型セラミックスの創製研究に資することをその内容としている。本研究は昨年度に引き続き実施するものであり、セラミックコーティング材料について、フロンティア材料研究の一環として実施している高速炉冷却材としてのリチウムおよび核融合炉液体増殖材料の候補であるリチウム及びリチウム鉛(Li17-Pb83)との両立性やこれらの材料と接触した場合の電気伝導率の変化を測定した。その結果、ほとんどすべての場合にこれらの材料の両立性は熱力学的予測結果と一致したが、Y2O3の場合には、不定比性化合物Y2O3-Xや複合化合物LiYO2が生成することにより、その挙動が複雑になるという知見が得られた。

論文

Cerenkov counting method for Sr-89/90 determination in fission product Mo-99

源河次雄; A.Mutalib*; H.I.Komala*; M.Ramli*; Adang.H.G.*; M.Sayad*; E.Sovilawati*; W.R.Suparna*

近隣アジア諸国における原子力安全確保水準調査報告書, 0, p.254 - 266, 1996/02

核分裂法による $^{99}$ Mo製品中の $^{89}$ Sr及び $^{90}$ Sr不純物を定量するためチェレンコフ計数法を適用した。チェレンコフ計数には、簡単な手動式液体シンチレーション計数装置を利用した。ストロンチウムの化学分離には最近開発されたクラウンエーテル系イオン交換カラムを使用した。 $^{85}$ Srをトレーサーとしたカラム収率の測定では、ほぼ100%の値を示した。また、同じく $^{85}$ Srを使用して溶離性能を調べたところ完全に他の核分裂生成核種から分離されることがわかった。 $^{89}$ Srは直接チェレンコフ計数により測定可能だが、ベータ線エネルギーの低い $^{90}$ Srは娘核種の $^{99}$ Yの量から計算により評価することとした。

報告書

酸化物分散強化型フェライト鋼材の溶接試験(2)-MA957被覆管形状の模擬による溶接試験

蔦木浩一; 関正之; 飛田典幸; 西山元邦; 井坂和彦*; 平子一仁*

PNC TN8410 91-174, 40 Pages, 1991/02

PNC-TN8410-91-174.pdf:5.06MB

MA957鋼被覆管を用いての溶接試験に先立ち,被覆管形状を模擬した溶接試験を行いその溶接特性,機械的性質等に関するデータを取得し,同材料の溶接特性評価の一助とする。MA957鋼の棒材を被覆管形状に機械加工し,端栓との溶接をレーザ溶接法により溶接試験を行った。1. 従来の端栓のツバ部をテーパ型に改良することにより,溶接金属部のアンダーカットは改善された。2. 溶接金属部全周に渡り,空孔が多数観察された。3. 引張強度については,常温で約82kg/mm2となりSUS316相当鋼と同等値を示したが,600 $^{circ}C$ を超えると急激な強度低下を示した。また内圧バースト試験についても同様な結果が観察された。4. 元素の分散状態としては,空孔部にチタン,イットリウムが凝集しクロムは若干減少した端栓形状を改良することによりアンダーカットは改善できたが,空孔の発生,イットリウムの凝集は解決されなかった。従って,MA957鋼の溶接は融接法であるレーザ溶接法では,健全な溶接ができないため融接法に変る溶接法を検討する必要がある。

論文

Magnetic susceptibilities of Y $_{y}$ U $_{1-y}$ O $_{2+x}$ solid solutions

日夏幸雄

Journal of Solid State Chemistry, 94, p.163 - 169, 1991/00

https://doi.org/10.1016/0022-4596(91)90229-B

被引用回数：6 パーセンタイル：31.9(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

螢石型構造を持つY $_{y}$ U $_{1-y}$ O $_{2+x}$ 固溶体の帯磁率を4.2Kから室温まで測定した。ウランの平均原子価が+5以上の固溶体でも反強磁性転移が見られた。酸素不定比組成固溶体(x0,x0)の帯磁率を定比組成固溶体(x=0)の帯磁率と比べ、格子間酸素、酸素空孔は、ウランイオン間の磁気的相互作用を弱めることがわかった。イットリウム、酸素濃度が増加するにつれ、有効磁気モーメントは減少し、ウランは4価から5価、6価へと酸化することがわかった。

報告書

アクチニド系超電導体の開発(III)LnBa2Cu3O7-y超電導体のU置換による超電導特性の変化とUのイオン半径(Ln:Rare Earth and Y)

加藤正人

PNC TN8410 90-079, 32 Pages, 1990/08

PNC-TN8410-90-079.pdf:0.58MB

90K級の臨界温度を有するLnBa/SUB2/CuSUB3/O/SUB7-y(Ln:希土類及びY)は、Lnサイトに多くの希土類元素を置換できる。各Ln元素系の超電導体とUの置換体を合成し、各系の特性の変化とUの置換効果を調べた。LnBa/SUB2/Cu/SUB3/O/SUB7-yとLn/SUB0.8/U/SUB0.2/Ba/SUB2/Cu/SUB3/O/SUBy(Ln:La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Y)を固相反応法で合成した。各試料の超電導性、構造に関する特性、及び酸素などの組成比を調べた。Ce,Pr,Tb,Luを除く系で超電導体で合成することができた。Ln元素が大きな系ほど、格子定数が大きくなり酸素が欠損しやすくなる。これまで、酸素欠損量が多い程、臨界温度が下がることが報告されているが、本研究においても欠損量が多い程、臨界温度が下がる傾向にある。U置換体は、いずれの系も第2相が現われたが、Gd,Eu,Sm,Nd系で第2相は減少し、Uの固溶量はEPMA分析よりLnサイトに3%である。このように、各系の超電導特性、結晶構造、組成比など諸特性が、Ln元素のイオン半径との間によい相関があることがわかった。これらの結果、Lnサイトに存在しうる元素は、+3価を安定にとり、そのイオン半径が1.0450.866Aである。また、Uは、Lnサイトへの固溶量が3%であり、そのイオン半径は0.930.96Aである。

報告書

アクチニド系超電導体の開発(I) Y $_{1-x}$ U $_{x}$ Ba $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{7}$ の超電導特性

加藤正人; 麻生良二*; 河野秀作; 他3名*

PNC TN8410 89-039, 20 Pages, 1989/07

PNC-TN8410-89-039.pdf:0.3MB

90K級超電導YB-2CU3O7において,Uは原子価数とイオン半径の点よりYと比較的容易に置換できると考えられる。そこで,YサイトへのU置換を系統的に行い,特性の変化について調べた。 Y1-XUXB-2CU3O7(x=01)の組織の試料を固相反応法により合成した。その試料について,電気抵抗率,AC帯磁率の測定とX線解析測定により特性の変化を調べた。 U置換に伴い電気抵抗率が増加し,ゼロ抵抗温度が低下する。X=0.3の置換で86.6Kを示すがX=0.4以上の置換では絶縁体的な特性を示した。X線回析の結果により,U置換により,不純物相が現れ,X=0.4以上では超電導相は依存しないことがわかった。この変化は,電気抵抗率の変化とよく対応しているため,電気抵抗率の変化は不純物相の増加に起因していると考えられる。しかし,AC帯磁率において,X=0.05で転移開始温度が上昇し94.5Kを示した。これは,YB-2C-3O7にUが固溶したためと考えられる。 1)Yに対し,1%のU置換で不純物相が現われ40%の置換で超電導相は消滅した。 2)5%のU置換で転送開始温度が上昇し,94.5Kを得た。

論文

Release of tritium from yttrium and its alloys in a gas stream

棚瀬正和; P.W.Fisher*

Journal of Nuclear Materials, 144, p.151 - 156, 1987/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(87)90290-X

被引用回数：2 パーセンタイル：29.78(Materials Science, Multidisciplinary)

トリチウムを含んだイットリウム,イットリウム-ニオブ(3:7)合金とイットリウム-トリウム(4:1)合金からのアルゴン気流中でのトリチウムの放出を温度範囲973と1173Kの間で調べた。1173K,6時間加熱でトリチウムは10~40%、放出された。データは物質移動が固体中や表面で、律速にはならず、気流量に依存するというモデルで解析した。そのため、放出速度は平衡関係のみで決められる。

論文

Magnetic studies on (U,Y)O $_{2}$ $_{+}$ $_{x}$ solid solutions

日夏幸雄; 藤野威男

Journal of Solid State Chemistry, 66, p.332 - 342, 1987/00

https://doi.org/10.1016/0022-4596(87)90203-9

被引用回数：17 パーセンタイル：64.79(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

Yg-U $_{1}$ $_{-}$ $_{y}$ O $_{2}$ $_{+}$ $_{x}$ 固溶体の帯磁率を4.2Kから室温まで測定した。y値が0.50以下の固溶体では、反強磁性転移が見られた。ネール温度はウラン濃度が減少するにつれ、減少したが、その挙動は(U,Th)O $_{2}$ 固溶体や(U,Zr)O $_{2}$ 固溶体で見られる挙動とは異なるものであった。Curie-Weiss則が成立する温度領域で磁気モーメントとWeiss定数を求めた。ウラン濃度が減少するにつれ、磁気モーメントは、(U,Th)O $_{2}$ 固溶体や(U,Zr)O $_{2}$ 固溶体と比べ、急激に減少した。帯磁率データから固溶体中のウランの酸化状態を議論した。また、酸素定比固溶体(U,Y)O $_{2}$ $_{.}$ $_{0}$ の反強磁性の臨界濃度を求めた。

論文

Diffusivities of hydrogen in yttrium and yttrium alloys

P.W.Fisher*; 棚瀬正和

Journal of Nuclear Materials, 122-123, p.1536 - 1540, 1984/00

核融合ブランケット中に生じたトリチウムを捕集、回収するため、Y,Y-Nb(3:7)合金、Y-Nb(3:7)集成物、Y-Th(4:1)合金を調製し、その基礎的なデータ、すなわち、Hの拡散係数をジーベル領域で温度範囲960-1160K、H $_{2}$ の吸収法により測定した。その結果、Yの拡散係数D(Y)cm $^{2}$ S $^{-}$ $^{1}$ はD(Y)=300exp(-1.610 $^{5}$ /RT(K))で表わされ、800 $^{circ}$ C以上では、それぞれの合金の拡散係数の大きさは次のようになった。D(Y-Nb集成物)D(Y-Nb合金)D(Y-Th)D(Y) しかし、800 $^{circ}$ Cより低温では、合金の拡散係数は表面状態の変化でかなりばらつき、Yのそれよりも低くなった。

論文

中性子放射化分析法によるイットリウムの迅速定量

亀本雄一郎; 岡田実*

日本化學雜誌, 85(10), p.641 - 642, 1964/00

https://doi.org/10.1246/nikkashi1948.85.10_641

希土類元素の迅速定量法開発の一環としてイットリウムの定量法を研究した。中性子照射によってイットリウムから16sec $^{8}$ $^{9}$ $^{m}$ Yが生成することを利用する簡易定量法として、310 $^{1}$ $^{1}$ n/cm $^{2}$ /secの原子炉中性子の14秒照射と、マルチチャネル線スペクトロメーター使用の4回の計数操作とによる方法を開発した。ジスプロシウムの妨害を減らすため、照射の際カドミウム容器を使った。本法でガドリナイトとサマルスカイトの中のイットリウムを定量した。起り得る妨害としてジルコニウム、ニオブ、およびネオンから高速中性子反応によって生ずる妨害放射能を検討し、いずれも小さいことがわかった。