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塚原 剛彦*; 佐賀 要*; 鈴木 英哉*; 松村 達郎
クリーンテクノロジー, 29(12), p.4 - 7, 2019/12
レアメタルは不可欠な資源として重要であり、安定した供給が課題となっている。そのため、リサイクル技術の開発が進められている。しかし、既存の方法はコストや廃棄物、火災爆発の危険性などの問題があり、飛躍的な展開は望めないことから、これまでの分離概念にとらわれない開発が求められている。温度応答性ポリマーポリ-N-イソプロピルアクリルアミド(PolyNIPAAm)と疎水性抽出剤を応用し、温度変化のみで水溶液中で金属錯体を内包したポリマーゲルの生成と再溶解を可逆的に制御が可能であることを見出し、これをレアメタルの分離回収へ適用することを検討した。この相転移現象を利用した水系抽出法は、有機溶媒や固体吸着材を一切用いず、煩雑な固液分離も行うことなく、適切な抽出剤を投入して38
C程度に暖めるだけで、廃液中から金属イオンを直接回収することが可能である。本稿で紹介した希土類イオンのみならず、白金族元素やアクチノイド元素(ウラン, アメリシウム, キュリウム等)の分離回収にも成功している。抽出から逆抽出までの全工程が水系で完結し、繰り返し利用も可能であるため、環境負荷低減に資する新しい分離法として期待される。
-isopropylacrylamide) with diglycolamide-typed ligands佐賀 要*; 鈴木 英哉; 松村 達郎; 塚原 剛彦*
Analytical Sciences, 35(4), p.461 - 464, 2019/04
被引用回数：3 パーセンタイル：7.76(Chemistry, Analytical)ポリ--イソプロピルアクリルアミド(PNIPAAm)を用いた相転移ゲル化抽出法は、廃棄物の極めて少ない新規抽出プロセスの実現を可能にする。PNIPAAmと疎水性ジグリコールアミド抽出剤を共に用いたゲル化抽出によって、硝酸溶液中から全希土類元素を一段階で完全に抽出することに成功した。
下山 巖; 馬場 祐治; 平尾 法恵*
Applied Surface Science, 405, p.255 - 266, 2017/05
被引用回数：1 パーセンタイル：5.94(Chemistry, Physical)イオンビームによりヘテロ原子ドーピングを行ったグラファイト基板上に蒸着したポリジメチルシラン(PDMS)薄膜の配向構造を調べるため、吸収端近傍X線吸収微細構造(NEXAFS)分光法を用いた。Si 
端NEXAFSスペクトルは非照射基板上とN
照射基板上で互いに逆の傾向を示す偏光依存性を示し、Arイオン照射基板上では偏光依存性を示さなかった。第一原理計算によるNEXAFSスペクトルの理論的解釈に基づき、PDMSは非照射基板で水平配向、N照射基板上で垂直配向、Ar+イオン照射基板上でランダム配向をとることがわかった。我々はさらに光電子顕微鏡を用いた分析を行い、同一基板上で照射・非照射領域が分離した表面でPDMS薄膜が
mオーダーで異なる配向を持ちうることを見いだした。これらの結果は集光イオンビームを用いたグラファイトの表面改質が有機薄膜のための新たな微細配向制御法となる可能性を示唆している。
目黒 義弘; 佐藤 淳也
デコミッショニング技報, (54), p.48 - 55, 2016/09
様々な放射性廃棄物、特に、流体状,粉粒体状の廃棄物は、廃棄体容器に固型化する必要があり、これまでに、セメント固化, アスファルト固化, プラスチック固化, ガラス固化などの方法が検討、採用されてきた。近年、セメント材に代わる新しい無機系の固型化材の検討が進んできている。これらはアルカリ活性材と称される固型化材であり、近年ではジオポリマーとして知られている。これら固型化材による固化体は、放射性廃棄物中に含まれる放射性元素や有害な重金属を固化体内に閉じ込め性, 高冷熱耐性, 高薬品耐性などが備わっており、将来有望な固型化材として注目されている。ジオポリマーの放射性廃棄物の固型化材への適用の多くは研究開発段階であるが、実際の放射性廃棄物の固型化に適用されるケースも増えてきている。本報告では、ジオポリマーの原子力分野での研究例や実用例について、特に福島第一原子力発電所において発生している放射性廃棄物への適用例について、簡単に解説する。
元川 竜平; 谷口 竜王*; 熊田 高之; 飯田 優羽*; 青柳 翔太*; 佐々木 祐亮*; 桑折 道済*; 岸川 圭希*
Macromolecules, 49(16), p.6041 - 6049, 2016/08
被引用回数：19 パーセンタイル：58.6(Polymer Science)We present a method for fabricating photonic crystals (PCs) by polymerization-induced microphase separation of block copolymers (BCPs). Molecular weight of BCP for PCs is so large that it has been difficult for conventional solution casting and annealing methods to complete the microphase separation to form periodically-ordered submicron structures. Our method overcomes the difficulty by inducing the micro phase separation and transitions during the polymerization, when the molecular weight of the BCPs is small enough for the microphase separation and transitions. The microphase-separated structure is then enlarged while maintaining the self-similarity. We succeeded in fabricating PCs with reflection wavelength 
m 
1000 nm and a full width at half maximum = 0.05 m by living-radical bulk block-copolymerization of poly(methyl methacrylate)-block-polystyrene.
Li, Z.*; 大貫 敏彦; 池田 攻*
Materials, 9(8), p.633_1 - 633_17, 2016/08
被引用回数：26 パーセンタイル：75.01(Chemistry, Physical)ペーパースラッジを原料としたジオポリマー固化体を室温で調製し、短時間の浸出実験によりSrとCsの閉じ込め性能を評価した。作製したジオポリマー固化体は半結晶性で多孔質であった。浸出実験では、硝酸ストロンチウムまたは硝酸セシウムを固化体重量の1%となるように加えて調製した固化体を4mm以下に粉砕しpH4.01の緩衝液中に6時間入れた。固化体から約0.2%のSr、約1.3%のCsが浸出した。
廣木 章博; 山下 真一*; 木村 敦; 長澤 尚胤; 田口 光正
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 365(Part B), p.583 - 586, 2015/12
放射線架橋ヒドロキシプロピルセルロースゲルと2-ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレートなどのメタクリル酸エステルモノマーから調製したポリマーゲル線量計に150MeV/uヘリウム線、290MeV/u炭素線、500MeV/u鉄線を照射すると、透明だったゲル線量計は白くなった。照射したポリマーゲル線量計の吸光度は、10Gyまでの線量増加に伴い増加した。また、吸光度は、線量率増加に伴い低下した。線量率一定で照射サンプルの吸光度を比較すると、ヘリウム線,炭素線,鉄線の順で低下した。これは、線エネルギー付与(LET)の変化と一致した。LETの増加にともない、重合の開始剤となるOHラジカルや水和電子の濃度が低下し、白濁因子となるポリマーの生成が抑制されたためと考えられる。このように、ポリマーゲル線量計は、線量,線量率やLETに依存した白濁化を示すことが分かった。
廣木 章博; 山下 真一*; 田口 光正
Journal of Physics; Conference Series, 573(1), p.012028_1 - 012028_4, 2015/01
被引用回数：4 パーセンタイル：79.08(Engineering, Biomedical)放射線橋かけヒドロキシプロピルセルロース(HPC)ゲルを母材とするポリマーゲル線量計の放射線感度向上を目的に研究を行った。電子線照射により作製したHPCゲルを放射線検出液(2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、ポリエチレングリコールジメタクリレート(9G)、テトラキスヒドロキシメチルホスホニウムクロリド(THPC)を含む水溶液)に浸漬後、真空パックすることでポリマーゲル線量計を作製した。
線照射による白濁度合いは観測波長660nmの吸光度から評価した。ポリマーゲル線量計は、1Gyで白濁し、10Gyまでの線量に対して吸光度増加を示した。単位線量あたりの吸光度増分である放射線感度は、THPC濃度に依存し、HEMA 2wt%, 9G 3wt%, THPC 0.40wt%で約0.06Abs.Gy
に達することが分かった。
片貝 秋雄; 玉田 正男; 永本 浩之*; 宮川 博*
日本イオン交換学会誌, 16(2), p.122 - 126, 2005/05
アクリロニトリルとメタクリル酸との放射線共グラフト重合法及びグラフト鎖中のシアノ基のアミドキシム基への変換によって、キレート形成基としてアミドキシム基を持つキレート繊維を作製した。放射線共グラフト重合法でのモノマーを繰り返し使用して、グラフト鎖の組成及び重金属イオン吸着容量に及ぼす効果を調べた。共グラフト重合で生じるホモポリマーの量が0.15g/Lと無視できるほど少ないために、4回モノマーを繰り返し使用しても共グラフト率の低下は初回の170%に比べて10%程度であった。アミドキシム基密度,亜鉛及びカドミウムの吸着容量への影響は小さかった。4回モノマーを繰り返し使用することにより、50%コストダウンすることができた。
compound phase evolved in atomistically mixed thin films境 誠司; 楢本 洋*; Lavrentiev, V.*; 鳴海 一雅; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 矢板 毅; 馬場 祐治
Materials Transactions, 46(4), p.765 - 768, 2005/04
被引用回数：17 パーセンタイル：70.79(Materials Science, Multidisciplinary)超高真空中での同時蒸着法によりCo原子とC分子を原子レベルで混合することで、未知の物質であるCo-C化合物膜を作成し、それの微視的構造を調べた。X線吸収微細構造の解析で得た動径分布関数から、化合物中のCo原子は2個のC分子間を架橋するようにC分子上のC原子と6配位の結合(結合距離0.201nm)を形成することがわかった。低速陽電子ビーム法による陽電子寿命測定で、Co-C化合物中での陽電子消滅寿命は、C結晶での陽電子寿命より長く、寿命値はCo濃度の増大とともに増大することがわかった。これにより、Co原子架橋がCo濃度とともに3次元的に発達してポリマー状態が生成することが示された。
-isopropylacrylamide)-
-poly(ethylene glycol) in water元川 竜平; 安中 雅彦*; 中平 隆幸*; 小泉 智
Colloids and Surfaces B; Biointerfaces, 38(3-4), p.213 - 219, 2004/11
水中において熱刺激応答性を持つN-イソプロピルアクリルアミドポリマー(PNIPA)とポリエチレングリコール(PEG)からなるジブロック共重合体を合成した。この水溶液は温度変化に応答し、ゾル,ゲル,相分離状態の三つの形態を示す。この相変化のメカニズムを理解するため、各相状態に対応した微細構造を中性子散乱により観察した。散乱実験は、原研に設置の中性子小角散乱装置SANS-J, PNOを用い、ナノからマイクロメートルに渡る空間スケールを観察した。その結果、15C以上のゾル領域においてジブロック共重合体水溶液はミクロ相分離構造を形成することが明らかになった。30C以上で形成される白濁ゲルでは、相分離界面の自由エネルギーを最小化する界面張力の効果と、凝集するPNIPA鎖の絡み合いによる粘弾性的な効果のバランスによりネットワークを作り、白濁ゲルを形成することが明らかになった。また、この中性子散乱プロファイルに対して、定量的な解析を行った結果、サイズが数ナノ程度の小さなドメインを形成していることが明らかとなった。以上のように中性子小角散乱を用いてNIPA-PEGジブロック共重合体水溶液の相挙動を、ミクロ相分離とゲル形成の相関に注目し詳細に解析を行った結果を国際MRS学術シンポジウム2003で発表する。
玉田 正男; 瀬古 典明; 吉井 文男
Radiation Physics and Chemistry, 71(1-2), p.223 - 227, 2004/09
被引用回数：71 パーセンタイル：96.47(Chemistry, Physical)放射線加工によるグラフト重合と橋かけは汎用性ポリマーを改質するために有力な手法である。グラフト重合では、キレート機能を基材ポリマーに導入することにより金属捕集材を作製した。得られた金属捕集材は海水中のウラン捕集に応用した。グラフト捕集材を使用した3年間の海域試験で1kgのウランを捕集することができた。澱粉やセルロースの誘導体などの天然ポリマーはペースト状態で放射線橋かけしハイドロゲルとなる。これらのハイドロゲルは橋かけ後も生分解性を維持している。生分解性ハイドロゲルのマットは蓐瘡を防止できることから福祉品として有効である。ハイドロゲルは分解により肥料となるため、使用後の処理が容易である。
B for neutron detectors釜谷 英城*; 松元 深*; 近藤 泰洋*; 中條 善樹*; 片桐 政樹
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.329 - 331, 2004/08
被引用回数：12 パーセンタイル：61.53(Instruments & Instrumentation)高計数率に対応し、高い検出効率を持つ中性子検出器に用いるため、有機シンチレータの開発研究を進めている。Bを構成材に含んだボロンポリマーを検出素材として基礎研究を行った。ポリマーブレンド法を用いてポリスチレンなどとブレンドしたシンチレータ試料を作製し、アルファ線,X線,UV及び中性子に対する特性を測定した。この結果、蛍光寿命が短くかつ2%の中性子に対する検出効率を有することを確認した。
玉田 正男
環境資源工学, 51(2), p.99 - 101, 2004/04
ポリエチレン製の不織布へ放射線グラフト重合を行い繊維状の金属捕集材を合成した。グラフト重合は基材ポリマーの放射線照射により開始される。照射した基材はモノマーと反応させキレートまたはその前駆体を導入した。前駆体は化学処理により、キレート基へと変換した。得られた繊維状の捕集材は鉛溶液か除去において、空間速度が500hという高い空間速度での使用が可能であった。このキレート捕集材はホタテ加工残渣からのカドミウム除去や焼却炉の洗浄水からの鉛の除去に応用が可能である。
吉井 文男
高分子ゲルの最新動向, p.150 - 163, 2004/00
高分子ゲル最新動向の本出版依頼があり、放射線合成ハイドロゲルの応用について執筆を担当した。ハイドロゲルについて、水溶性の合成系ポリマーと天然ポリマーについて放射線合成法とそれの応用について述べた。合成系では、ポリビニルアルコール,ポリビニルピロリドン,ポリビニルアルコールの固体,水溶液及び溶融照射の橋かけ挙動を比較し、橋かけに有利な水溶液照射を利用して、傷口に貼り治癒を促進し、はがす時に痛みを与えない創傷被覆材について解説した。天然ポリマーのハイドロゲルについては、多糖類誘導体のカルボキシメチルセルロースやカルボキシメチルデンプンが水をよく混合し、濃度10%以上の糊(ペースト)状で照射を行うと橋かけ反応が起き、ハイドロゲルになる。橋かけには、ペーストの濃度やカルボキシメチル基の置換度に著しく影響され、両因子とも大きいほど橋かけに有利である。応用としては、ペースト試料を波形マットに注入し、照射したマットは保温性がよく、体圧分散が生じるため床ずれが防止できる。
玉田 正男
応用物理, 72(4), p.453 - 456, 2003/04
放射線グラフト重合法は既存の基材ポリマーに目的とする機能を導入することができる優れた手法である。基材ポリマーに放射線を照射して活性種を作成し、グラフト重合を行うが、その手順により、同時照射法と前照射法がある。前照射法はホモポリマーの生成が少なく、照射とグラフト重合の過程が分離できるため、工業化には有利である。金属とキレート結合する官能基を導入することにより、高い選択性有する金属捕集材を作製することが可能となる。作製した捕集材について、海水中の有用金属捕集や排水中の有害金属除去へ応用した例について記述した。
thin films by ion 7-MeV 
C
ion irradiation鳴海 一雅; Xu, Y.; 宮下 喜好*; 楢本 洋
JAERI-Review 2002-035, TIARA Annual Report 2001, p.176 - 178, 2002/11
Si(111)上のC薄膜に、7MeV Cイオンを照射し、C薄膜に対するイオン照射効果を原子間力顕微鏡,顕微ラマン分光を用いて調べた。C分子は、イオン照射によって分解して非晶質炭素へ変換し、同時に、絶縁性の薄膜が電気伝導性を持つようになった。一方、イオン照射によるCのポリマー化が観測された。
thin films by ion irradiation鳴海 一雅; 楢本 洋
Surface & Coatings Technology, 158-159, p.364 - 367, 2002/09
Si(111)上のC薄膜に、7MeV Cイオンを照射し、C薄膜に対するイオン照射効果を原子間力顕微鏡,顕微ラマン分光を用いて調べた。ラマン分光の結果より、照射前のC薄膜は部分的にポリマー化しており、イオン照射によって脱ポリマー化が進み、1.1
10
/cm
の照射量でポリマー成分が消失することがわかった。さらに照射量を増やすと、C分子の解離が始まり、1.110
/cmの照射量では非晶質炭素化が進んでいることが観測された。原子間力顕微鏡を用いた電気伝導性の評価においては、1.110/cmの照射量で電気伝導性が認められた。これらの結果から、イオン照射によるC分子の解離によって、ほぼ絶縁体であるC薄膜に電気伝導性が生じたと考えられる。
後藤 真宏*; Zhigilei, L. V.*; Hobley, J.*; 岸本 牧; Garrison, B. J.*; 福村 裕史*
Journal of Applied Physics, 90(9), p.4755 - 4760, 2001/11
被引用回数：17 パーセンタイル：58.52(Physics, Applied)有機分子を位置選択的にナノメートルオーダーの領域に配置する技術の実現を目的とした新しい極微小領域分子注入法の開発を試みた。有機分子を、開口径100nmのマイクロピペットの先端部に結晶化させたものを注入源として使用し、そこに光ファイバーで導かれたパルスレーザ光を照射し、先端部の分子を光励起して有機分子クラスターを発射させる。注入分子としてクマリン545などを用いた注入実験を行い、最小670nmの微小領域に分子注入できたことを確認した。さらに注入部位の表面形態を近接場光顕微鏡を用いて観察し、高分子フィルムの隆起を生じること、隆起量は注入分子量に依存することを調べた。さらにレーザー光強度をコントロールすることにより、有機分子クラスターを高分子フィルム上に置くことができることがわかり、ナノサイズの高分子粒を近接場光顕微鏡プローブを使ってフィルム上を自由に移動させることができることを示した。
-isopropylacrylamide)/potassium chloride gel electrolytesChen, J.; 前川 康成; 吉田 勝; 坪川 紀夫*
Journal of Polymer Science, Part B; Polymer Physics, 40, p.134 - 141, 2001/11
被引用回数：7 パーセンタイル：27.52(Polymer Science)N-イソプロピルアクリルアミドに基づくポリマーゲルは、水中において、外部環境から僅かな温度刺激を受けるとゲル体積が著しく変化することが知られている。この体積変化を電気伝導度から調べる目的で、線重合反応を利用してポリマーゲル電解質(PGE)を合成した。PGEのゲル体積は、32
付近の温度で急激に変化し、この温度を境に低温側で膨潤、逆に高温側で収縮した。このようなゲルの温度特性を電気伝導度から調べたところ、ゲルの膨潤収縮挙動と良く一致することがわかった。この結果から、ポリマーの構造変化を調べる手段として、電気伝導度測定が有用であることが結論できた。
