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論文

Dynamics of water in a catalyst layer of a fuel cell by quasielastic neutron scattering

伊藤 華苗; 山田 武*; 篠原 朗大*; 高田 慎一; 川北 至信

Journal of Physical Chemistry C, 125(39), p.21645 - 21652, 2021/10

 被引用回数:0

The catalyst layer (CL) in polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) plays a critical role in the performance of a PEFC. In this study, we investigate the water dynamics in the CL using quasielastic neutron scattering (QENS) and small-angle neutron scattering. The temperature dependence of the mean square displacement $$<$$u$$^{2}$$$$>$$ shows that the freezing of water does not occur at a melting temperature in the Nafion thin film of the CL, suggesting that the water is confined in a smaller region than $$sim$$15 ${AA}$. The QENS measurements established three kinds of water in the CL: immobile water tightly connected to a sulfonic group, water in a fast mode assigned to free diffusion restricted in a sphere, and water in a slow mode described by a jump diffusion model. Assuming that these three modes were independent, the number of water molecules in each mode was estimated. On discussing the structure and dynamics elucidated in the study, we finally conclude that the coupled model of the fast and slow modes is plausible for describing the diffusion of water confined in the thin Nafion film of the CL.

論文

Cross sections of charge transfer by slow doubly-charged carbon ions from various carbon containing molecules

日下部 俊男*; 塩田 健司*; 久保 博孝; 白井 稔三*

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.7, p.237 - 239, 2006/00

核融合プラズマ装置においてプラズマ対向面として炭素材料を用いた場合、周辺プラズマには炭素イオンや種々の炭化水素分子が不純物として発生する。これら不純物の挙動をモデル化するには、炭素イオンと炭化水素分子の電荷移行断面積が必要である。われわれは、C$$^{+2}$$と種々の炭化水素分子及びCO, CO$$_2$$の1電子及び2電子の移行断面積を0.7-6keVのエネルギー領域で測定した。その結果、ここで測定したほとんどの場合に対して電荷移行断面積はエネルギー依存性が弱いことがわかった。また、炭化水素分子の1電子移行断面積は炭化水素分子の電離エネルギーに依存することがわかった。一方、2電子移行断面積にはそのような依存性は見られなかった。

報告書

アルカリ金属水酸化物をドープしたアルミノケイ酸固体電解質上での水蒸気の不均化分解,原子力基礎研究H13-015(委託研究)

長瀬 賢三*; 森田 昇*; 渡部 昭義*; 浅尾 豊信*

JAERI-Tech 2005-052, 99 Pages, 2005/09

JAERI-Tech-2005-052.pdf:5.92MB

アルカリ金属水酸化物をドープしたアルミノケイ酸電解質上での水分子の電気分解において、ファラデー則を超える過剰の水素が生成することを見いだした。本現象は将来の低コスト水素製造具術として期待される。そこで、本現象の技術的成立性を評価し、解決すべき技術的課題を抽出するために、反応速度,反応機構の究明及び熱力学的考察を行った。その結果、水素が低温で、かつ効率的に発生するためには、無機高分子担体上での水分子による膨潤状態の出現と印可電圧及びアルカリ金属酸化物MOHの存在が不可欠な要件であることが判明した。また、本反応機構における最も可能性のある反応機構を考察した。

論文

Neutron crystallographic study on rubredoxin from ${it Pyrococcus furiosus}$ by BIX-3, a single-crystal diffractometer for biomacromolecules

栗原 和男; 田中 伊知朗*; 茶竹 俊行*; Adams, M. W. W.*; Jenney, F. E. Jr.*; Moiseeva, N.*; Bau, R.*; 新村 信雄

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 101(31), p.11215 - 11220, 2004/08

 被引用回数:46 パーセンタイル:62.17(Multidisciplinary Sciences)

原研原子炉JRR-3設置の生体高分子用中性子回折装置BIX-3を用いて、高い熱安定性を持つ${it Pyrococcus furiosus}$由来ルブレドキシンの中性子結晶構造解析を行った。結晶化はH原子からのバックグラウンドを抑えるため重水中で行った。回折実験は常温で行い、1.5${AA}$分解能でデータ収率81.9%を得た。立体構造モデルの精密化では、306個のH原子と50個のD原子及び37個の水和水を同定した。その結果、モデルの信頼性を示す${it R}$因子及び${it R}$$$_{free}$$因子は最終的に各々18.6%, 21.7%となった。この中性子解析により、X線解析では明確でなかったアミノ酸側鎖のO-D結合の方位を明らかにできた。また、主鎖のN-H結合のH原子は多くがD原子に置換されている一方で、その中で5つのH原子は置換されずに保たれていることがわかった。これはその周囲の高い構造安定性を示す。さらに中性子散乱密度図では、このタンパク質の高い熱安定性に寄与していると考えられているND$$_{3}$$$$^{+}$$末端のその周囲に広がる水素結合ネットワークを詳細に明らかにすることができた。

論文

${it In situ}$ analysis using high resolution synchrotron radiation photoemission spectroscopy for initial oxidation of H$$_{2}$$O pre-adsorbed Si(001) surfaces induced by supersonic O$$_{2}$$ molecular beams at room temperature

吉越 章隆; 寺岡 有殿

Atomic Collision Research in Japan, No.28, p.105 - 107, 2002/00

超音速O$$_{2}$$ビームによって並進運動エネルギーを3.0eVにすると、水が解離吸着したSi(001)表面に、酸素の解離吸着が形成される。各酸化状態の時間発展を、高分解能放射光光電子分光法によるその場観察によって明らかにした。並進運動エネルギーが3.0eVの場合、第2層のバックボンドまで酸化がランダムに進むことが明らかとなった。酸化状態の時間変化から、酸化初期においてはSi$$^{4+}$$が存在しないことが明らかとなった。これは、最表面のダイマーが4つの酸素原子と結合しないことを意味する。つまり、並進運動エネルギーによってダイレクトに、Si(001)表面のサブサーフェイスのSi原子のバックボンドまで酸素分子の解離吸着が起きることを明らかにした。

論文

Implantation of organic molecules into biotissue by pulsed laser irradiation

後藤 真宏*; 一ノ瀬 暢之; 河西 俊一; 福村 裕史*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 38(1A-B), p.L87 - L88, 1999/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:40.72(Physics, Applied)

これまで人体への薬品の投与は経口法及び注射による手法が行われてきた。今回新たな手法としてレーザー光を用いた有機分子の生体組織への注入の可能性を調べる目的で実験を試みた。有機分子の微粒子を分散させた高分子ペレットを注入源としエキシマレーザーを使用して注入を試みた。被注入組織には鶏の皮膚を使用した。その結果レーザー照射された皮膚組織から注入された有機分子の蛍光が観測され、有機分子が注入されていることがわかった。

論文

Structures and bonding of hyperlithiated molecules

工藤 博司*; 横山 啓一

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 69(6), p.1459 - 1469, 1996/00

 被引用回数:19 パーセンタイル:68.81(Chemistry, Multidisciplinary)

化学量論を超える過剰の原子価電子をもちながら、熱力学的に安定な超リチウム化分子の構造とその結合状態に関する最近の研究をまとめ、解説する。クヌッセン噴出質量分析(Knusen-effusion mass spectrometry)実験により実在を確認したCLi$$_{6}$$、Li$$_{3}$$O、Li$$_{4}$$O,Li$$_{5}$$O,Li$$_{3}$$S、Li$$_{4}$$S、Li$$_{4}$$P、Li$$_{2}$$CN、Na$$_{2}$$CNおよびK$$_{2}$$CNなどの超原子価分子の構造と電子配置をab initio分子起動計算によって求め、その結合状態を解明した。実験および理論計算の方法について述べるとともに、過剰な原子価電子が分子の安定化役割について解説する。

論文

Structure and stability Li$$_{2}$$CN molecule; An Experimental and ab initio study

工藤 博司; 橋本 雅史; 横山 啓一; Wu, C. H.*; A.E.Dorigo*; F.M.Bickelhaupt*; P.von-R.Schleyer*

Journal of Chemical Physics, 99(17), p.6477 - 6482, 1995/00

Knudsen effusion質量分析法によりLi$$_{3}$$SおよびLi$$_{4}$$S分子の熱力学量を決定し、非経験的分子軌道計算により求めた理論値と比較しながらこれら超リチウム化分子の熱力学的安定性、分子構造および結合状態について研究した。Li$$_{3}$$S分子はC$$_{3v}$$対称を、Li$$_{4}$$S分子はC$$_{2v}$$対称を有する構造が最も安定であり、オクテット分子であるLi$$_{2}$$Sに比べてそれぞれ33.1$$pm$$1.6kcal/mol及び83.9$$pm$$2.7kcal/mol安定な状態にある。Li$$_{3}$$Sの9個の原子価電子は(5a$$_{1}$$)$$^{2}$$(3e)$$^{4}$$(6a$$_{1}$$)$$^{2}$$(7a$$_{1}$$)$$^{1}$$、Li$$_{4}$$Sの10個の原子価電子は(6a$$_{1}$$)$$^{2}$$(3b$$_{1}$$)$$^{2}$$(7a$$_{1}$$)$$^{2}$$(3b$$_{2}$$)$$^{2}$$(8a$$_{1}$$)$$^{2}$$の配置をとる。Li$$_{3}$$Sの7a$$_{1}$$軌道及びLi$$_{4}$$Sの8a$$_{1}$$軌道にある電子はLi-Li結合によりケージを形成し、分子全体の安定化に寄与すると考えられる。

論文

The Stability and structure of the hyperlithiated molecules Li$$_{3}$$S and Li$$_{4}$$S: An Experimental and ab initio study

工藤 博司; 横山 啓一; Wu, C. H.*

Journal of Chemical Physics, 101(5), p.4190 - 4197, 1994/09

 被引用回数:23 パーセンタイル:66.28(Chemistry, Physical)

Knudsen-effusion 質量分析法によりLi$$_{2}$$CN分子の熱力学量を決定し、非経験的分子軌道法計算により求めた理論値と比較しながらこの超リチウム化分子の熱力学的安定性、分子構造および結合状態について研究した。Li$$_{2}$$CN分子は非直線形の平面構造が最も安定であり、通常原子価のLiNC分子に比べて32.7$$pm$$3.3kcal/mol安定である。電荷分布解析からLi$$_{2}$$CN分子はLi$$_{2+}$$とCN$$^{-}$$の塩として存在していると考えられる。C-Nの結合距離1.2$AA$からCNは三重結合していることが分かり、Li$$_{2}$$CNが超原子価結合を含んでいることが結論できる。この分子は中心原子団に2原子以上を含む超リチウム化分子として初めて実在が確認されたものである。

論文

Mean field for the vibron model: Dipole-moment function of diatomic molecules

A.Mengoni*; 白井 稔三

Physical Review A, 50(1), p.863 - 866, 1994/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:41.41(Optics)

Vibronモデルに平均場の概念を導入する研究を行った。二原子分子の双極子モーメント関数を導くために通常の配位空間における変数とVibronモデルにおけるリー代数的変数を対応付けた。HF分子について実験結果と得られた計算値を比較し良い一致をみた。

論文

Studies on chemical thermodynamics of hyperlithiated molecules by Knudsen-effusion mass spectrometry

工藤 博司

質量分析, 41(6), p.317 - 328, 1993/00

Knudsen-effusion質量分析法によりCLi$$_{6}$$,Li$$_{3}$$O,Li$$_{4}$$O,Li$$_{3}$$S,Li$$_{4}$$S,Li$$_{4}$$Pなどのポリリチウム化分子の実在を確認し、その解離エネルギー、原子化エネルギー、イオン化ポテンシャルなどの熱力学量を決定した。これらの分子は形式的に9個以上の原子価電子を有し、オクテット則を逸脱する分子として興味が持たれ、超リチウム化分子あるいは超原子価分子とよばれている。その存在は理論的に予測されていたものであるが、一連の実験によりその実在を確認するとともに、熱力学量の実験が理論的予測値に一致することを示し、理論計算の正しいことを証明した。本稿では、実験の詳細について述べるとともに、CLi$$_{6}$$分子を中心に超原子価分子の結合状態について考察する。

論文

Mass spectrometric observation of hyperlithiated Li$$_{3}$$S and Li$$_{4}$$S molecules in the gas phase over Li$$_{2}$$S(s,l)

工藤 博司; Wu, C. H.*

Chem. Express, 5(9), p.633 - 636, 1990/09

Knudsen-effusion質量分析法によるLi$$_{2}$$S(s,l)の蒸発挙動の観測において、平衡蒸気中に超リチウム化分子と考えられるLi$$_{3}$$SおよびLi$$_{4}$$S分子を見出した。平衡蒸気圧の温度依存性(第二法則処理)から、それぞれの分子の原子化エネルギーとして950$$pm$$22および1328$$pm$$325kJ/molを得た。また、リチウム原子1個を失うのに要するエネルギー(解離エネルギー)はそれぞれ189$$pm$$43および279$$pm$$205kJ/molであった。

論文

Ionization of Rydberg atoms in thermal collisions with polar molecules

白井 稔三; 中村 宏樹*

Phys.Rev.,A, 36(9), p.4290 - 4297, 1987/09

抄録なし

論文

The Application of an effective nuclear charge model to the prediction of valence force constants in trigonal bipyramidal XY$$_{5}$$ molecules, IV

大和田 謙

Spectrochimica Acta, Part A, 37A(10), p.873 - 878, 1981/00

前報に引続き、有効核電荷モデルを三角両錐型XY$$_{5}$$分子に適用し、モデルの妥当性を検討した。等核2原子分子の2次の力の定数から定義された有効核電荷を用いて、XY$$_{5}$$分子の各種の力の定数を算出し、これらを基準振動の解析によって得られる力の定数(実験値)と比較した。その結果、本研究で取り扱った7種類の分子において、計算値と実験値との対応は極めて良く、有効核電荷モデルがより複雑な多原子分子の力の定数の推定にも応用できる見通しを得た。

論文

The Application of an effective nuclear charge model to the prediction of valence force constants in planar and pyramidal XY$$_{3}$$ molecules, 2

大和田 謙

Journal of Chemical Physics, 72(6), p.3663 - 3668, 1980/00

 被引用回数:40 パーセンタイル:79.91(Chemistry, Physical)

平面および三角錐型XY$$_{3}$$分子の各種の力の定数を、さきに提唱した有効核電荷モデルにより計算し、これらを実測振動数の基準振動解析から得られる力の定数と比較検討した。その結果、計算値と実測値との一致は極めて良く、より複雑な分子への適用が可能であるとの見通しを得た。

論文

The Application of an effective nuclear charge model to the prediction of valence force constants in tetrahedral XY$$_{4}$$ molecules, III

大和田 謙

Journal of Chemical Physics, 73(11), p.5459 - 5463, 1980/00

 被引用回数:34 パーセンタイル:76.3(Chemistry, Physical)

さきに提案した有効核電荷モデルの妥当性を調べるため、等核2原子分子の2次の力の定数から定義された有効核電荷を用いて四面体型XY$$_{4}$$分子の力の定数を算出し、これらを基準振動の解析によって得られる力の定数(実験値)と比較検討した。その結果、本研究で取り扱った10種類の分子において、計算値と実験値との対応は極めて良く、有効核電荷モデルがより複雑な多原子分子における近似的な力の定数の推定にも応用できる見通しを得た。

論文

ESR study of neutron-irradiated LiF crystals

数又 幸生

Journal of the Physical Society of Japan, 35(5), p.1442 - 1449, 1973/05

 被引用回数:13

種々の温度条件のもとで、中性子照射を行い、LiF結晶中に生成された常磁性中心をESRを使って調べた。室温照射においては、電子捕獲中心(F中心、交換相互作用で結びついているF中心、空格子集合体に捕えられている電子)が、主な常磁性中心であった。一方80K照射では、電子捕獲中心は、少くなく、分子性イオン中心が主であった。これ等の分子性イオン中心において、新しい型の格子間原子が見い出され、それ等のモデルを提出した。亦80K~0$$^{circ}$$Cの中間温度での照射結果から、熱中性子照射においては、最初、Zoneが形成され、このZoneからの空格子の移動に伴って、F中心が形成されることを見い出した。このF中心形成の機構は、現在迄提出されている機構と全く別種のものであり、荷電粒子線照射の場合にも、同様の機構で、格子欠陥が形成されると考えられ、きわめて一般性のあるものである。

論文

Growth of V$$_{k}$$-centers by $$beta$$-rays from tritons

数又 幸生

Journal of the Physical Society of Japan, 35(4), p.1106 - 1107, 1973/04

 被引用回数:3

トリチウム原子の$$beta$$崩壊により、結晶中に生成されるF$$_{2}$$$$^{-}$$イオン中心の濃度の増加をESRにより調べた。F$$_{2}$$$$^{-}$$イオン中心の成長曲線は、結晶中に存在している電子中心の濃度に非常に依存する事を明らかにした。

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