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篠塚 寛志*; 永田 賢二*; 吉川 英樹*; 小川 修一*; 吉越 章隆
Applied Surface Science, 685, p.162001_1 - 162001_11, 2025/03
被引用回数：1 パーセンタイル：35.22(Chemistry, Physical)Si(001)表面の熱酸化におけるシリコン(Si)2p光電子スペクトルを、スピン軌道相互作用を考慮したベイズ推定によって統計的に数理解析した。フィッティングパラメータの推定精度およびピーク数のモデル選択について検討した。解析は顕著なバルクSiピークを除き、他のピーク位置に関する事前情報や化学状態の仮定を用いることなく実施された。我々の手法によって、酸化の進行に伴う酸化誘起応力に対応する成分や関連生成種などの従来の結果を完全に検証することに成功した。
江頭 尚弥*; 松田 朋己*; 奥地 拓生*; 瀬戸 雄介*; 伊藤 佑介*; 菖蒲 敬久; 中新 信彦*; 佐野 智一*; 他4名*
Journal of Applied Physics, 137(10), p.105903_1 - 105903_8, 2025/03
被引用回数：1 パーセンタイル：84.76(Physics, Applied)Femtosecond laser-driven shock waves exhibit characteristic features that form distinctive microstructures not formed by plate impacts or nanosecond laser-driven shock waves. A key to understanding this phenomenon is understanding the lattice behavior inside the shock front, which is the boundary between the ambient and shock compression states. However, direct measurements of the lattice spacing inside a femtosecond laser-driven shock front have not yet been performed. Here, we report 
measurements of lattice spacing using X-ray free electron laser diffraction with a pulse width of 
10 fs during the shock rise in single-crystal copper irradiated directly in air with a femtosecond laser pulse on the order of 10
W/cm
at a pulse width of 101 fs. The lattice spacing of the femtosecond laser-irradiated single-crystal Cu (002) plane starts to compress 6.3 ps after femtosecond-laser irradiation. It takes 15.7 ps for the plane to reach peak compression, at which point the compressive elastic-strain is 24.3%. Therefore, the shock front was found to form at an elastic compressive strain rate of 1.55
10
/s in this shock-driving situation. It is suggested that the initiation of plasticity under such ultrafast deformation at the most elastic compression is based on both dislocation multiplication and dislocation generation mechanisms.
吉越 章隆; 津田 泰孝; 小畠 雅明; 岡根 哲夫; 佐藤 志彦; 大河内 拓雄*
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 23(1), p.16 - 21, 2025/02
Synchrotron radiation photoemission electron microscopy (SR-PEEM) combining with hard X-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES) was utilized to obtain detailed structural and chemical insights into radioactive cesium-bearing microparticles (CsMPs) smaller than 10 
m. HAXPES data revealed the presence of several elements such as C, O, Mg, Al, Si, Sr and Cs, while the chemical mapping images obtained by SR-PEEM clearly demonstrated that Cs atoms almost exclusively cover the particle surface. Owing to the surface-sensitive nature of SR-PEEM, the results notably indicate inhomogeneous distributions of elements, suggesting an eggshell-like structure with a Cs shell, with a thickness greater than the escape depth of the photoelectrons (a few nanometers). These novel findings strongly suggest that the aggregation of Cs atoms likely occurs at the microparticle surface and are expected to have applications in the remediation of nuclear power plant accidents.
Im, S.*; Jee, H.*; 兼松 学*; 諸岡 聡; Choe, H.*; 西尾 悠平*; 町田 晃彦*; 冨永 亜希; Jeon, B. H.*; Bae, S.*
Construction and Building Materials, 459, p.139742_1 - 139742_17, 2025/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Construction & Building Technology)The influence of thermal deformation in lattice structure and inter-atomic distance on the residual mechanical properties of calcium silicate hydrate (CSH)/polycarboxylate superplasticizer (PCE) composites at varying Ca/Si ratios remains ambiguous. Here, correlations between the multiscale structural transformation and mechanical properties of CSH/PCE composites with Ca/Si ratios ranging of 0.6 to 1.0 are investigated using ex situ small-angle X-ray scattering (Q = 0.005 - 2.7 
) and in situ loading wide-angle X-ray scattering (Q = 1 - 18.5 ).
Cl on Cu oxide Surfaces; Cu
O(111) and bulk CuO precursor "29"; Structure on Cu(111)林田 紘輝*; 津田 泰孝; 村瀬 菜摘*; 山田 剛司*; 吉越 章隆; Di
o, W. A.*; 岡田 美智雄*
Applied Surface Science, 669, p.160475_1 - 160475_6, 2024/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)To examine the elementary steps of the Rochow-M
ller process, we subjected copper oxides, viz., Cu
O(111) and the bulk CuO precursor "29" -structure on Cu(111), to supersonic molecular beams (SSMB) of CH
Cl. The SSMB energies range from 0.5-1.9 eV. We then employed X-ray photoemission spectroscopy (XPS) in conjunction with synchrotron radiation (SR) to determine the resulting adsorbed species present. We identified two reaction paths, viz., Reaction I and Reaction II, with one prevailing over the other depending on exposure conditions. Reaction I involves the dissociative adsorption of CHCl. In Reaction II, CHCl dissociates with Cl as the prevailing adsorbed species (higher than that of adsorbed carbonaceous species, as observed for Reaction I). For the incident energy and exposure conditions considered, we found Reaction II as the prevailing reaction path for CHCl reaction on both CuO(111) and the "29" -structure on Cu(111).
加藤 浩之*; 室山 瑞穂*; 小早川 なの*; 棟安 陸*; 津田 泰孝; 村瀬 菜摘*; 渡部 誠也*; 山田 剛司*; 兼松 佑典*; 立川 仁典*; et al.
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 15(43), p.10769 - 10776, 2024/10
被引用回数：1 パーセンタイル：37.13(Chemistry, Physical)The charge transfer capability associated with chemical reactions at metal-organic interfaces was studied via the atomic H addition reaction for an imidazole-terminated alkanethiolate self-assembled monolayer (Im-SAM) film on Au(111) using near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy, infrared reflection absorption spectroscopy (IRAS), work function measurements, and density functional theory (DFT) calculations. The imidazolium cation is a stable species in liquids, therefore, it is pertinent to determine whether the hydrogenation reactions of the imidazole groups produce imidazolium cations accompanied by electron transfer to the Au substrate, even in the absence of solvate and/or counterions on the insulating alkanethiolate layer. The analyses indicated that the imidazolium moieties in Im-SAM formed during atomic H irradiation, and some of the imidazolium radicals became cations. Theoretical model calculations also revealed that the total energies and molecular orbital levels satisfied the imidazolium cation formation associated with electron transfer.
佐藤 祐理子*; 菖蒲 敬久; 冨永 亜希; 佐野 智一*; 荻野 陽輔*
Communications Materials (Internet), 5, p.147_1 - 147_9, 2024/08
アーク放電中の通電溶摘金属ジェットの流動ダイナミクスは、ワイヤアークベースの金属堆積プロセスにおける質量および熱源として機能し、製品の品質に大きく関係する。しかし、溶摘金属ジェットと周囲のアークプラズマとの間の時空間的な流動相互作用は不明のままである。本研究では、シンクロトロンX線を利用したその場イメージング技術を活用し、アルゴンアーク放電中の溶融アルミニウムジェットの表面変形と内部流動を同時に計測した。実験はSPring-8、BL22XUにて30keVで実施しており、独自開発したアーク溶接設備と最速5kHzの高速イメージングシステムを組み合わせて幾度と行った。その結果、アーク放電電流の大きさと経路を調整することで、ジェット速度を初期注入速度から200
300%加速し、それによって大幅なジェット伸長が促進できることを明らかにするとともに、ジェット流動ダイナミクスが主にアーク放電電流とその同軸自己誘導磁場との相互作用によって支配されているという結論を導き出すことが出来た。この研究は、流体力学と電磁気学の交差点にフレームワークを確立し、ワイヤアークベースのアプリケーションにおける制御と精度の最適化に貢献することが期待できる。
7垣内 拓大*; 穴井 亮太*; 佐伯 大殊*; 津田 泰孝; 吉越 章隆
Journal of Physical Chemistry C, 128(31), p.13052 - 13063, 2024/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)Hf薄膜を形成したSi(111)基板の界面および表面の酸化プロセスを超音速酸素分子ビーム(SOMB)と放射光光電子分光法により研究した。0.5単層(ML)のHf-Si(111)は、HfSiとHfSi
を含む。0.03eVの並進エネルギー(Et)を持つ熱酸素分子を照射すると、HfSiはHf
価に酸化された。Etが0.39eVのSOMB照射により、他のHfSiはHf
に酸化された。熱酸素曝露後、金属Hfはトラッピングを介した解離吸着を経てHfOに非局所的に酸化された。一方、偏析したSi原子は2.2eVのSOMB照射によって酸化され、表面にSiOが生成した。
00) MOS structures by means of electrical measurements and X-ray photoelectron spectroscopy小林 拓真*; 鈴木 亜沙人*; 中沼 貴澄*; 染谷 満*; 岡本 光央*; 吉越 章隆; 志村 考功*; 渡部 平司*
Materials Science in Semiconductor Processing, 175, p.108251_1 - 108251_7, 2024/06
被引用回数：3 パーセンタイル：73.58(Engineering, Electrical & Electronic)Interface nitridation in nitric oxide is a standard technique for improving the performance of silicon carbide (SiC) metal-oxide-semiconductor (MOS) devices. In this study, we focused on m-face SiC MOS structures and investigated the impact of nitridation by means of electrical measurements and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Gate leakage characteristics were measured in a wide temperature range of about -150-100
C, which clarified that nitridation leads to an unwanted increase in the Fowler-Nordheim leakage current. Scanning XPS measurements revealed that the amount of nitrogen incorporated at the m-face MOS interface could reach about 2.3 times higher than the Si-face MOS interface. The incorporation of nitrogen likely reduces the conduction band offset at the SiO/SiC interface, thereby increasing the gate leakage. This conclusion was further corroborated in an analysis of band alignment based on synchrotron radiation XPS measurements. Therefore, while nitrided m-face SiC MOS devices exhibit superior on-state performances, they have a limitation in terms of reliability.
Liss, K.-D.*; Han, J.-K.*; Blankenburg, M.*; Lienert, U.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; 徐 平光; 行武 栄太郎*; Kawasaki, M.*
Journal of Materials Science, 59(14), p.5831 - 5853, 2024/04
被引用回数：4 パーセンタイル：73.30(Materials Science, Multidisciplinary)The magnesium alloy AZ31, which has undergone high-pressure torsion processing, was subjected to in situ annealing micro-beam synchrotron high-energy X-ray diffraction and compared to the as-received rolled sheet material that was investigated through in situ neutron diffraction. While the latter only exhibits thermal expansion and minor recovery, the nanostructured specimen displays a complex evolution, including recovery, strong recrystallization, phase transformations, and various regimes of grain growth. Nanometer-scale grain sizes, determined using Williamson-Hall analysis, exhibit seamless growth, aligning with the transition to larger grains, as assessed through the occupancy of single grain reflections on the diffraction rings. The study uncovers strain anomalies resulting from thermal expansion, segregation of Al atoms, and the kinetics of vacancy creation and annihilation. Notably, a substantial number of excess vacancies were generated through high-pressure torsion, and maintained for driving the recrystallization and forming highly activated volumes for diffusion and phase precipitation during heating. The unsystematic scatter observed in the Williamson-Hall plot indicates high dislocation densities following severe plastic deformation, which significantly decreases during recrystallization. Subsequently, dislocations reappear during grain growth, likely in response to torque gradients in larger grains. It is worth noting that the characteristics of unsystematic scatter differ for dislocations created at high and low temperatures, underscoring the strong temperature dependence of slip system activation.
O-75MoO binary glasses composed of isolated MoO
増野 敦信*; 棟方 咲衣*; 岡本 芳浩; 家路 豊成*; 小杉 佳久*; 島川 祐一*
Inorganic Chemistry, 63(12), p.5701 - 5708, 2024/03
被引用回数：2 パーセンタイル：60.73(Chemistry, Inorganic & Nuclear)浮遊法を用い、透明で褐色のLaO-MoO二元系ガラスをバルク状に調製した。ガラス形成範囲は限定されており、主な組成は約25mol%のLaOであった。このガラスは、546Cで明確な結晶化を示した一方で、ガラス転移温度の決定は困難であった。注目すべきことに、アモルファスであるにもかかわらず、このガラスは結晶性のLaMoO
に匹敵する密度と充填密度を有することが分かった。X線吸収微細構造解析とラマン散乱解析により、ガラス構造は孤立したMoOユニットの存在により、LaMoOに酷似していることが明らかになったが、La原子周辺の原子配列は無秩序であることが確認された。このガラスは378から5500nmの透明性を示し、1.0mでの屈折率は2.0と見積もられた。光学バンドギャップエネルギーは3.46eVで、LaMoOよりわずかに小さかった。さらに、このガラスは6.58.0mの透明領域を示した。この現象は、MoO
ユニットの多様性が減少し、Mo-O-Moの連結性が低下した結果、マルチフォノン吸収の重なりが減少したことに起因する。このガラス形成は、従来のガラス形成規則から逸脱しており、結晶のような原子配列を持つ特徴的なガラスとなっている。
Liss, K.-D.*; 徐 平光; 城 鮎美*; Zhang, S. Y.*; 行武 栄太郎*; 菖蒲 敬久; 秋田 貢一*
Advanced Engineering Materials, 26(4), p.202300470_1 - 202300470_9, 2024/02
被引用回数：5 パーセンタイル：47.86(Materials Science, Multidisciplinary)In polycrystals, grains with certain orientations grow at high temperatures at the expense of grains with other unfavorable orientations. Grain growth involves a variety of situations and mechanisms that make experimental study, modeling, and understanding extremely complex. Normal grain growth occurs in a self-similar manner, with curved grain boundaries serving as the driving force and a parabolic growth law that scales up the grain size by the square root of time. More complex growth forms include boundary pinning of precipitates and other boundaries, topological transitions that alter driving forces, grain coalescence and anomalous grain growth, but these are considered "erratic" and their initiation is an open question in modern research, without a simple experimental approach on how they should be studied. Here, we show that grain rotation upon coalescence is spontaneously activated between one grain and a favorable neighbor, through the necessary diffusive mass transport at further boundaries of the same grain leading to their activation and a competitive "erratic" reorientation in a zigzag way, while other grains in the matrix remain stable. After two grains have eventually coalesced, their surrounding boundaries are still activated leading to further rotation and growth, filling the missing puzzle stone in thermodynamic theory between normal and abnormal growth, the latter stating that abnormal growth only takes place when the size of the growing grain is already large. Prerequisites and postulates of abnormal grain growth are based on advantageous texture, grain boundary mobility, enhanced diffusion kinetics and coalescence, which can be well explained by our observations. Moreover, our observations have been enabled through a novel experimental approach using the white-beam X-ray Laue diffraction method in bulk transmission mode on a polycrystalline.
Cl dissociation, CH abstraction, and Cl adsorption from the dissociative scattering of supersonic CHCl on Cu(111) and Cu(410)牧野 隆正*; 津田 泰孝; 吉越 章隆; Dio, W. A.*; 岡田 美智雄*
Applied Surface Science, 642, p.158568_1 - 158568_6, 2024/01
被引用回数：4 パーセンタイル：37.63(Chemistry, Physical)To study the elementary steps in the Rochow-Muller process, we bombarded Cu(111) and Cu(410) with 0.7-1.9 eV supersonic molecular beams (SSMB) of CHCl. We then identified the corresponding adsorbed species using X-ray photoemission spectroscopy (XPS) in conjunction with synchrotron radiation (SR). We found Cl as the dominant adsorbed species (much higher than that of adsorbed carbonaceous species) coming from the dissociative scattering of CHCl. We also found that the threshold kinetic energy of the reaction depends on the crystal surface orientation.
矢板 毅; 藤森 伸一
放射光, 37(1), p.3 - 12, 2024/01
現在、原子力機構(JAEA)のビームラインは、SPring-8のRI実験棟に設置された2本のビームライン(BL22XUおよびBL23SU)で運用されており、試料は密封を原則として運用しているが、RI棟建屋は負圧管理された施設であり、このような規模の放射光実験施設は世界でも他に例を見ない。原子力機構は、この2本のビームラインで、アクチノイドなどの重元素の基礎科学、環境エネルギー材料の開発、福島原子力発電所事故(1F)に関連した研究開発を進めている。さらに、2022年に新たに核燃料物質使用認可が規制庁より下りたことに伴い、JAEAでは、重元素科学と1F関連の研究開発を大きく推進する計画である。本稿では、放射性物質を扱うビームラインの世界的動向と原子力機構ビームラインの最近の成果を紹介する。
investigated using synchrotron X-ray photoelectron spectroscopy関口 哲弘; 横山 啓一; 矢板 毅
Photon Factory Activity Report 2023 (インターネット), 5 Pages, 2024/00
本報告はKEK-PF施設のBL27Aを使用して行われたセシウム化合物試料の放射光X線励起による光電子分光実験に関する活動報告である。背景としては、長寿命放射性核種であるセシウム-135(
Cs)の同位体分離スキームにおいて、テラヘルツ領域のレーザーを用いることにより同位体選択的な光分解によりCs原子が選択的に生成されることが見いだされた。しかしCs原子(Cs)とヨウ化セシウム分子(
CsI)との衝突による同位体交換を防ぎ、Cs原子(Cs)のみを回収することが課題となった。本研究ではフラーレンCを吸蔵材として用い、CsI分子を吸蔵せずCs原子だけを選択的に捕集する可能性について検討した。角度分解X線光電子分光法およびArイオンスパッター法を行い、室温におけるCs原子およびCsI分子の深さ方向の濃度分布を評価した。CsI分子がC固体表面の浅い領域に堆積するのに対し、Cs原子はC固体内に深くに浸透する結果を得た。Cs同位体分離のための選択吸蔵材料としてフラーレン材料が有望である可能性を有することを示唆する結果であった。
NaTiO
BaTiO solid solutions米田 安宏; 小林 徹; 辻 卓也; 松村 大樹; 斎藤 祐児; 野口 祐二*
Japanese Journal of Applied Physics, 62(SM), p.SM1006_1 - SM1006_8, 2023/11
被引用回数：5 パーセンタイル：47.87(Physics, Applied)BiNaTiOBaTiO (BNT
BT)固溶体は良い圧電特性を示すため多くの研究が行われてきた。また、BT組成に応じてバラエティーに富んだ相が観測される。BNTBT固溶体の軟X線吸収分光実験と高エネルギーX線回折実験を放射光を利用して行った。得られたBNTBT固溶体の電子構造と局所構造から、BTの置換効果は主にBaの置換サイトであるAサイトで起こっていることがわかった。BT組成の変化に対してTiO
八面体の菱面体晶ひずみは変化しておらず、O-K吸収端で生じた電子構造の変化は混成状態の変化であると考えられる。
菖蒲 敬久
検査技術, 28(11), p.64 - 70, 2023/11
高エネルギー放射光X線を利用した、溶接中の金属内部の挙動観察測定法について解説し、レーザー溶接に適用した3事例を紹介する。
symmetry for anisotropic 
hybridization in the heavy-fermion superconductor CeNiGe藤原 秀紀*; 中谷 泰博*; 荒谷 秀和*; 金井 惟奈*; 山神 光平*; 濱本 諭*; 木須 孝幸*; 山崎 篤志*; 東谷 篤志*; 今田 真*; et al.
Physical Review B, 108(16), p.165121_1 - 165121_10, 2023/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)We report the ground-state symmetry of the Ce 4 states in the heavy-fermion superconductor CeNiGe, yielding anisotropic hybridization between the Ce 4 states and conducting electrons. By analyzing linear dichroism in soft X-ray absorption and core-level hard X-ray photoemission spectra, the 4 symmetry is determined as 
-type 
, promoting predominant hybridization with the conducting electrons originating from the Ge site. The band structures probed by soft X-ray angle-resolved photoemission indicates that the Ge 4
components contribute to the band renormalization through the anisotropic hybridization effects, suggesting that the control of the electronic structures of Ge orbital gives an impact to achieve the exotic phenomena in CeNiGe.
中村 孝史*; 山本 幸男*; 荒川 正和*; 丸山 晃生*; 吉越 章隆
産業応用工学会論文誌, 11(2), p.109 - 114, 2023/09
SPring-8のBL23SUに設置された表面化学実験ステーションは、放射光軟X線を使って様々な機能性材料の表面および界面の研究に利用されている。固体表面とガスとの化学反応の理解を進めるためには、ガスの精密流量制御が必須である。本論文では、超高真空(分子流領域)におけるガスと表面の反応の実験精度および再現性を改善するための自動ガス流量コンピュター制御システムを報告する。ガス圧力制御のために、スローリークバルブのフィードバック制御システムを開発した。開発したシステムによって、装置エキスパートの実験者と同等以上の反応実験が可能となった。
米田 安宏; 辻 卓也; 松村 大樹; 岡本 芳浩; 高木 聖也; 高野 公秀
Physica B; Condensed Matter, 663, p.414960_1 - 414960_9, 2023/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Condensed Matter)DyN-ZrN固溶体の局所構造と平均構造を抽出するために、放射光X線を用いた種々の測定を行った。X線吸収微細構造(XAFS)と高エネルギーX線回折を組み合わせてナノスケールの構造解析を行い、DyN-ZrN固溶体の構造不安定性を議論した。DyN-ZrN固溶体は岩塩型立方晶の結晶構造を持ち、金属サイトの化学秩序や窒素サイトの結合長分布などの不安定性があり、相分離や構造不連続の原因となっていることがわかった。
