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下山 巖; 馬場 祐治; 平尾 法恵*
Advances in Engineering (Internet), 1 Pages, 2018/02
有機デバイスの性能は有機薄膜中の分子配向に大きく依存する。したがって有機分子の微細配向制御はデバイス集積化に必須の技術であるが、その手法はまだ確立していない。我々は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ポリジメチルシラン(PDMS)薄膜を蒸着することで有機薄膜の微細配向制御を試みた。未照射基板上でPDMS薄膜は垂直配向をとるのに対し、Ar
イオン照射を行った基板上ではランダム配向、N
イオン照射を行った基板上では垂直配向をとることをX線吸収分光法の偏光依存性測定と分子軌道計算により明らかにした。さらに、数十ミクロン周期のパターンのNイオン照射を行ったグラファイト基板上でPDMS薄膜が配向構造に起因するパターンを示すことを光電子顕微鏡により明らかにした。以上の結果は、この手法が有機分子の微細配向制御に対して有効であることを示している。
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。
池浦 広美*; 関口 哲弘
Photon Factory Activity Report 2013, Part B, P. 518, 2014/00
積層型有機電導性分子は分子エレクトロニクスへの応用が広く期待されている。有機半導体における伝導帯の電子構造の直接的な観測が行えれば、電導メカニズムの理解が一層進むと期待される。ペンタセンに置換基を導入した誘導体分子はより良い電子性能が発揮されることが実証されている。本研究ではペンタセン誘導体の薄膜に関して、放射光を用いた角度依存X線吸収端微細構造(NEXAFS)法により表面配向効果を明らかにし 薄膜分子積層モデルを考察した。また、DVX
密度汎関数法を用い、価電子帯の状態密度や軌道対称性を計算した。また内殻電子軌道から空軌道への共鳴遷移エネルギーと遷移強度を求め、X線吸収実験の結果と比較した。
藤井 健太郎
放射光, 16(3), p.151 - 158, 2003/05
本研究では高輝度光源からの単色軟X線を用いて、まず、DNA構成塩基の窒素及び酸素のNEXAFSスペクトルの測定を行った。それによると、塩基種の違いによる電子状態の違いによってDNA中で、塩基を選択的に励起する、「塩基選択的励起」の可能性を見いだすことができた。また、NEXAFSスペクトルの入射光偏光角度依存性より、adenine, guanine, uracil薄膜は分子が配向構造をもつことが明らかになった。さらに、軟X線によるDNA損傷のメカニズムについて探るために、光照射によって生じたイオンを検出するための、装置を立ち上げ、いくつかのDNA構成分子について、酸素K殻励起領域での脱離イオン観測を行い、直接励起によって生じるDNA損傷のメカニズムについての有力な知見を得ることができた。
鈴木 覚; 佐藤 治夫; 石寺 孝充; 藤井 直樹*; 河村 雄行*
JNC TN8400 2001-031, 44 Pages, 2002/05
JNC-TN8400-2001-031.pdf:1.58MB
圧縮ベントナイト中における重水の実効拡散係数の活性化エネルギーを取得するために、温度298-333Kの条件下で透過拡散試験を行った。クニピアFベントナイトを圧縮成型(乾燥密度0.9および1.35Mg/m3)すると、スメクタイト粒子が圧縮方向に垂直に選択的配向性を示す。そこで、配向方向に平行な方向と垂直な方向のそれぞれの拡散方向について拡散試験を行った。重水の実効拡散係数は異方的であり、その乾燥密度に対する変化はトリチウム水の結果と調和的であった。また、実効拡散係数の活性化エネルギーは、19-25kJ/mol程度であり、バルク水中の重水の拡散の活性化エネルギー(18kJ/mol)よりもやや大きな値であった。スメクタイト-水混合物の分子動力学シミュレーションにより、水分子の活性化エネルギーの間隙水中における空間分布を計算したところ、スメクタイト表面近傍(2nm以内)の水の活性化エネルギー(18-23kJ/mol)は、沖合のそれ(16kJ/mol)に比べ大きかった。拡散経路の乾燥密度に対する変化を考慮すると、シミュレーションの結果は、乾燥密度とともに活性化エネルギーが増加することを示しており、拡散試験の結果をよく再現していた。
関口 哲弘; 下山 巖; 馬場 祐治; 関口 広美*
KEK Proceedings 2001-13, p.24 - 25, 2001/06
本研究会においては最近の研究を紹介するとともに高輝度放射光を用いることにより将来的に拓けるであろう実験研究について議論した。放射光の光子エネルギー連続性と直線偏光性を用い、表面吸着分子の選択励起を行い、真空中に放出される分解反応生成物イオンを観測する実験について述べた。本報告では凝集フッ化ベンゼン(C
H
F)分子の内殻電子励起による分解反応を中心に述べた。炭素吸収端とフッ素吸収端で大きな分解反応の元素選択性が観測された。分解反応の直線偏光角度依存性実験を行った。C-F結合方向及びベンゼン環平面を規定した内殻電子励起を10,45,90度のX線偏光角度について行った。フッ素内殻電子励起領域においてはC-F解離収量が偏光角度に大きく依存して変化したが、C-H解離収量は偏光角度に依存しない。実験結果はX線励起とその後の緩和,分解が表面分子の配向性に大きな影響を受けることを示した。
関口 哲弘; 関口 広美*; 今村 元泰*; 松林 信行*; 島田 広道*; 馬場 祐治
Surface Science, 482-485(Part.1), p.279 - 284, 2001/06
X線が固体に照射されると、(電子励起により)表面層から分解イオンが放出される。この現象は「電子励起に起因する脱離現象」と呼ばれ、熱的に起こる蒸発や剥離現象と区別され、広く研究されている。最終的に脱離する分解生成物は、おもに(1)表面最上層分子の直接的な分解、(2)固体内部からの二次電子による衝突励起など一連の複雑な過程の結果として生じる。さらに周囲分子や基板からの脱励起の影響も顕著に受ける。本研究においては表面での分子構造や結合方向が分解及び脱離過程に密接にかかわっていると考え、放射光の直線偏光を利用して、分子(中のある結合)の配向方向を規定して(X線)電子励起する実験を行った。この実験を行うため超高真空容器内で回転することができる飛行時間質量分析を備えた装置を開発した。本報告では凝集ギ酸(HCOOH)分子の内殻電子励起による分解反応について報告する。
鈴木 覚; 河村 雄行*
JNC TN8400 2001-005, 41 Pages, 2001/04
水-粘土混合系の分子動力学計算によりNa型スメクタイトの層間水の振動スペクトルと層間水の構造の関係について研究した。得られた計算結果は、赤外分光法によるスメクタイトの層間水の観察結果とよい一致を示した。水分子の分子内振動スペクトルは水素原子の速度自己相関関数をフーリエ変換することにより得られる。層間水の伸縮振動スペクトルには、3400cm-1に最大強度を持つ幅の広いピークと3650-3700cm-1周辺のやや鋭いピークにより構成される。前者の幅広いピークはバルク水のような水分子のO-H結合の伸縮振動に帰属され、一方、後者のピークはシロキサン表面に水素結合により配向したO-H結合に帰属される。酸素-酸素間の動径分布関数より水素結合距離を評価したところ、水分子とシロキサン表面の水素結合距離(3.0
以上)は、水分子-水分子間のそれ(2.8)よりも大きいことがわかった。これらの結果は、水分子とシロキサン表面間の相互作用は、水分子を配向させる程度には大きいが、水分子-水分子間と比べると弱いということを示していると考えられる。
関口 哲弘; 関口 広美*; 今村 元泰*; 松林 信行*; 島田 広道*; 馬場 祐治
Photon Factory Activity Report 1999, Part B, P. 325, 2000/11
X線照射により固体状分子が分解する場合、表面・界面では表面垂直方向と水平方向で分子のもつ向きにより置かれた化学環境が異なるため、分解過程や最終的な分解生成物パターンや、収量などが異なってくると予想される。これを研究するため、われわれは超高真空容器内で回転することができる飛行時間質量分析を備えた装置を開発し、直線偏光をもつパルス放射光を使った実験を行った。双極子遷移選択則を使い、X線により共鳴励起を行うことにより任意の分子軸(または結合軸)方向を持つ分子集団を電子励起することができる。テスト段階として水、ベンゼン、ホルムアミド、ギ酸固体の軟X線照射実験を行った。分子配向に依存して、分解収量が異なる結果などが得られた。
斎藤 保; 馬場 信一; 衛藤 基邦
JAERI-Research 99-070, p.21 - 0, 2000/01
JAERI-Research-99-070.pdf:1.32MB
次世代の高性能材料の一つとしてC/C複合材料は原子力の分野でも注目されている。この材料のもつ軽量で機械的強度が高く、優れた熱特性を示すという利点は主原料となる炭素繊維の特性を生かしたもので、繊維を改良することによりC/C材の機能性をさらに高めることができる。本研究は炭素繊維の高性能化に必要な基礎データを得ることを目的としたもので、繊維の引張特性に及ぼす加熱処理温度の影響を検討した。最高2800
までの所定の温度で加熱処理したPAN系繊維について引張強度とヤング率の変化を測定し、同繊維の熱処理にともなう結晶構造の変化との関係を検討した。その結果、炭素繊維のヤング率の増加を結晶子の配向性の変化と関連づける既存のモデルを改良したほか、繊維の破断強度の低下に及ぼす結晶成長の影響について論じた。
本岡 隆文; 木内 清
JAERI-Research 99-039, 14 Pages, 1999/05
JAERI-Research-99-039.pdf:2.03MB
再処理施設仕様のTi-5Ta合金の沸騰硝酸溶液中における疲労き裂進展挙動を調べた。疲労き裂成長速度の応力拡大係数範囲依存性を、沸騰硝酸溶液中と室温大気中で比較した。疲労試験後の破面について、X線回折による結晶配向性の評価及び走査型電子顕微鏡による形態観察を行い、き裂進展機構を調べた。Ti-5Ta合金の疲労き裂成長速度は、室温大気、沸騰硝酸溶液中ともほぼ同じ傾向を示した。破面解析及びX線回折の測定結果から、結晶配向性は、硝酸溶液中での疲労特性に与える影響が小さいことが明らかとなった。
玉田 正男; 越川 博; 大道 英樹
Thin Solid Films, 293(1-2), p.113 - 116, 1997/00
被引用回数：4 パーセンタイル：33.04(Materials Science, Multidisciplinary)N-ビニルカルバゾール(NVC)を260K以下の基板の上に真空蒸着し、薄膜作製過程を赤外反射吸収法によりリアルタイムでその場観察した。基板として銀を100nm蒸着したスライドガラスを使用した。薄膜作製過程ではカルバゾール基面と基板表面とのなす角度が59度と71度の2種類の配向膜が観察され、それぞれ、タイプI及びIIと名付けた。NVCは蒸着開始直後はタイプIの配向で基板に付着した。膜厚がほぼ140nmに達するとタイプIIの配向で付着した。同時におおよそ140nmの膜厚までタイプIとして体積したNVCは基板に接した30nmの層を残して、タイプIIへと再配列した。薄膜作製に使用したNVCの示差熱分析では260K以下の温度領域では再配列等に対応する熱の移動は認められないことから、このような再配列は蒸着で作製した薄膜にのみ観察できる現象であると考えられる。
玉田 正男; 越川 博; 大道 英樹
Thin Solid Films, 292(1-2), p.164 - 168, 1997/00
被引用回数：7 パーセンタイル：46.46(Materials Science, Multidisciplinary)励起源として蒸着チャンバー内に配置した低圧水銀ランプを用いて、N-ビニルカルバゾール(NVC)の蒸着重合を行い、基板上での薄膜作製とアニール過程をフーリエ変換赤外反射吸収法により、リアルタイムにその場観察した。その結果、得られた高分子薄膜はアモルファス構造とカルバゾール基面と基板表面との角度が59度で配向した構造の2つの構造から構成され、それぞれ65%、35%であると推定された。種々の基板温度で蒸着重合した場合、基板温度が高くなるにつれて重合収率は上昇し、275Kの時95%に達した。
玉田 正男; 越川 博; 細井 文雄; 諏訪 武
BEAMS 1996: 第7回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム, 0, p.157 - 160, 1996/00
銅フタロシアニンは光や熱に対して安定であり、雰囲気中のNOガス濃度に依存して電気伝導度が大きく変化することから、ガスセンサー材料として期待されている。本研究では蒸発物質として銅フタロシアニンを用い、重力ベクトルと逆方向及び準方向に蒸着を行い(それぞれを上面及び下面蒸着とよぶ)、作製した薄膜の配向を調べた。下面蒸着では型の(200)面が基板表面に平行に配向した薄膜が得られ、しかも上面蒸着に比較して、より高度に配向していた。このように作製した薄膜の配向に重力の影響があらわれるため、宇宙ステーション取付型実験モジュール利用に備えて、外径29mm、長さ500mmの円柱状の真空容器を作製した。この容器を用いて薄膜を作製した場合においても型フタロシアニンの(200)面が基板表面に対し平行に配向する傾向が認められた。
玉田 正男; 大道 英樹; 奥居 徳昌*
Thin Solid Films, 274, p.66 - 69, 1996/00
被引用回数：4 パーセンタイル：29.13(Materials Science, Multidisciplinary)210Kに温調した基板に蒸着重合したN-メチロールアクリルアミド薄膜を基板の加熱によりアニーリング処理した場合、後重合する現象が認められた。赤外反射スペクトルでアニーリング過程をその場観察し、アニーリング中の分子の再配列を真空蒸着で作製した薄膜の場合と比較した。どちらの場合においても、分子の配列変化は基板温度が230Kで開始した。また、配列の変化はカルボニル基の位置から生じた。同温度で後重合も開始することから、基板温度の上昇に伴い、後重合は配向変化を伴いながら徐々に進行することがわかった。アニール後の最終配列構造では蒸着重合薄膜の-NH-CH-OH残基の部分が真空蒸着膜に比較して、たたみこまれた構造になっていた。
伊達 宗行*
Australian Journal of Physics, 48, p.187 - 205, 1995/00
超強磁場を用いた物理学研究の現状をレビューする。主題は強相関電子系、例えば重フェルミオン、あるいは超伝導系における強磁場メタ磁性が前半の中心で、磁場による物質転換が大きなテーマである。後半は原子、分子科学に対する強磁場の応用で、非線型ゼーマン効果、強磁場による透明化現象、および有機生体分子の磁場配向等が対象である。国際会議のプリナリー講演なのでなるべく広く、やさしい話を予定している。
大道 英樹
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 105, p.302 - 307, 1995/00
被引用回数：18 パーセンタイル：83.3(Instruments & Instrumentation)イオンビームを利用した有機機能材料の創製に関しては、目的とする機能に沿ったポリマーの合成とイオンビームのエネルギーの選択が重要であることを強調し、これまでの当研究室の研究の中から2例を紹介した。まず、放射線に対して感受性の高い樹脂として知られるCR-39に核種あたり11.4MeVの高エネルギーの重イオンビームを照射して多孔膜としたのち、当研究室で開発したゲルを孔の部分に化学結合させた。その結果、ゲルの示す体積相転移温度を挟む0
Cと60Cとの間で孔のサイズを再現性よく変化しうることを示した。次に、非線形光学性の期待されるジアセチレン化合物についてLB法により多層膜としたのち、数keV程度の低エネルギーのイオンビームを照射すると折れ曲がった構造から伸び切った構造に配置を変えつつ重合し、結果的に配向性の揃った薄膜が得られること及びこの薄膜が3次の非線形性を示すことを明らかにした。
玉田 正男; 浅野 雅春; 吉田 勝; 熊倉 稔*
Polymer, 32(11), p.2064 - 2069, 1991/00
被引用回数：12 パーセンタイル：55.25(Polymer Science)オクタデシルメタクリレートを赤熱したタングステンフィラメント存在下で蒸着することにより、基板上でラジカル重合が起こることが見い出された。重合収率はフィラメント温度の上昇、蒸着速度の減少、基板温度の上昇により増加した。蒸着速度の低いこと、及び280K以下の基板温度範囲では温度が高くなることが、蒸着薄膜を形成する分子の配向に重要であることが分った。また、蒸着膜をアニールすることにより、LB膜のX型の構造を有する薄膜が得られた。
森井 幸生; 舩橋 達; 小沢 国夫*; 岡田 道哉*; 松本 俊美*; 相原 勝蔵*; 松田 臣平*
Japanese Journal of Applied Physics, 28(4), p.L618 - L620, 1989/04
被引用回数：2 パーセンタイル：17.23(Physics, Applied)YBaCu
Oxを室温、磁場中で結晶配向させ、その配向度を中性子回折法を用いて定量的に評価した。磁場が強い程、良い結晶配向性が得られる。結晶[001]軸は磁場の方向に選択的に配向し、その分布の半値幅はテトラゴナル相YBaCuOxを7Tで処理したものに対して16.9度、またオルソローンビック相に対しては13.1度であった。この結果は、磁場による結晶向技術が超電導臨界電流密度を改善しうる事を示している。
吉井 文男; 幕内 恵三; 石垣 功
医科器械学, 56(7), p.313 - 316, 1986/00
モルホロジーの異なる高度に配向したポリプロピレン(PP)製外科用縫合糸と無配向の成形シートとの照射効果を比較した。配向試料の照射に対する安定性は、
線照射よりも電子線照射の方が高く、またエチレンを6%含むポリプロピレン(CPP)の方がPP単独よりも劣化しにくかった。これは無配向の成形シートと同じ結果であった。CPPは照射後1ヶ月くらいまで劣化が進むが、それ以後は全く経時劣化が認められなかった。さらにPP単独では、照射後外科結びを行った場合、酸化により表面から剥離が起きた。電子線照射したCPPは、外科結びしても表面酸化による剥離が起らず、引張り強度も医療機器基準である照射前の80%の強度を十分保持していた。したがって、CPP縫合糸は、電子線照射により十分滅菌可能であることが明らかとなった。
