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Scaria, J.*; P
drot, M.*; Fablet, L.*; 蓬田 匠; Nguyen, T. T.*; Sivry, Y.*; Catrouillet, C.*; Pradas del Real, A. E.*; Choueikani, F.*; Vantelon, D.*; et al.
Environmental Science & Technology, 59(11), p.5747 - 5755, 2025/03
被引用回数：0クロム(Cr)とマグネタイトの相互作用メカニズムを理解し予測することは、環境中のCrの物地球化学的挙動を解明し、最適な土壌浄化および水処理戦略を開発する上で特に重要である。最も毒性の高いCr(VI)がCr(III)に還元されて除去されることは広く報告されているが、Cr(III)のマグネタイトへの吸着に関わる正確なメカニズムは解明されていなかった。本研究では、Cr(III)溶液と10nmサイズのマグネタイトの相互作用を調べた。本研究では、pHとマグネタイトの化学量論の双方がCr(III)吸着メカニズムに及ぼす複合的な影響を調べることで、Cr(III)-(hydr)Oxide沈殿の生成が必ずしも溶液からのCr(III)の除去を駆動するプロセスではないことが明らかになった。これらの結果は、環境中のCrの輸送と終着点の予測、およびマグネタイトを用いたCr浄化プロセスの開発に役立つと期待される。
O
, FeUO
, and UO
-Zr-stainless steel system samples generated in an oxidative atmosphere in the presence of malonic acid頓名 龍太郎*; 佐々木 隆之*; 岡本 芳浩; 小林 大志*
Journal of Nuclear Materials, 605, p.155561_1 - 155561_9, 2025/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)The dissolution behavior of UO-Zr-SS samples heated under oxidative conditions, along with the single uranium phases formed in the samples (UO and FeUO), was investigated through static leaching tests using malonic acid. Malonic acid promoted the dissolution of both UO and FeUO solid phases owing to complex formation. The uranium concentrations of UO and FeUO increased with malonic acid concentration and matched at steady state. In the absence of malonic acid, the U concentration of FeUO was less than its solubility because of uranium adsorption on an iron hydrolysis solid phase. The uranium concentration after long immersion of the UO-Zr-SS system samples could be explained by the behavior of UO and FeUO. In the absence of malonic acid, U concentration decreased owing to adsorption onto the iron solid phase, similar to the behavior of FeUO. In contrast, in the presence of malonic acid, U concentration was consistent with that observed for UO and FeUO.
加藤 雄斗*; 佐々木 隆之*; 頓名 龍太郎*; 小林 大志*; 岡本 芳浩
Applied Geochemistry, 175, p.106196_1 - 106196_9, 2024/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Geochemistry & Geophysics)To assess the chemical stability of CaUO in different aqueous environments, static immersion tests were performed under various redox conditions and carbonate ion concentrations. The dissolution mechanism of CaUO was examined using data from solid and liquid analyses, along with chemical thermodynamic calculations. Under reducing conditions and without carbonate, U(VI) in CaUO was reduced to U(V) and the mineral was converted into non-stoichiometric CaUO
. The dissolved uranium was then further reduced to U(IV) in the aqueous media, forming UO(am), which controlled the U solubility. Under oxidizing conditions and in the absence of carbonate, dissolved uranium formed metaschoepite ((UO)2HO(cr)) at pH 
7 and sodium diuranate (NaUO
HO(cr)) at pH 
7, which controlled uranium solubility. In oxidizing conditions with carbonate present, the apparent solubility of U was lower than predicted by the solid-phase solubility calculations. The concentration of U was constrained to levels similar to that of calcium when the calcium concentration reached saturation with CaCO. Additionally, the dissolution of calcium from CaUO influenced uranium dissolution.
上田 祐生; Micheau, C.; 阿久津 和宏*; 徳永 紘平; 山田 雅子*; 山田 悟史*; Bourgeois, D.*; 元川 竜平
Langmuir, 40(46), p.24257 - 24271, 2024/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)本研究では、パーフルオロヘキサン中のフルオラスリン酸エステル(TFP)からなるフルオラス抽出系において、n-ヘキサン中の有機リン酸エステル(THP)からなる類似の有機抽出系と比較して、より高い金属イオン抽出性能に寄与する主要因を分子レベルで理解するために、硝酸溶液からのZr(IV)イオンの抽出の巨視的挙動を微視的構造情報と相関させた。拡張X線吸収微細構造、中性子反射率測定、中性子小角散乱により、それぞれZr(IV)イオン周辺の局所配位構造、界面における抽出剤分子の蓄積、バルク抽出相における抽出剤分子の構造が明らかになった。その結果、いずれの抽出系においても、界面には抽出剤分子はあまり蓄積しなかった。フルオラス抽出系では、硝酸との接触により凝集体が形成され、Zr(IV)抽出後も残存した。一方、有機抽出系では、二量体のみが形成された。Zr(IV)イオン周辺の局所的な配位構造とバルク抽出相における抽出剤分子の構造の違いが、フルオラス抽出系における高いZr(IV)抽出性能に寄与していると推測している。特に、フルオラス相中のZr(IV)濃度が増加しても凝集体の大きさはほとんど変化せず、これはフルオラス抽出系で相分離が起こらないことと密接に関係していると考えられる。
辻 卓也; 松村 大樹; 小林 徹
SPring-8/SACLA利用研究成果集(インターネット), 12(5), p.259 - 262, 2024/10
2:1型層状粘土鉱物には層を構成する陽イオンが同形置換することで層電荷を持ち、層間に陽イオンを取り込むことで電荷を補償する。また、層電荷の大小により異なる膨潤性を示す。風化黒雲母は比較的大きい層電荷をもつため膨潤性が低く、モンモリロナイトは層電荷が小さいため膨潤性が高い。アルミノケイ酸塩であるゼオライトは様々な細孔を持ち、その内部に水分子を持つ。これらの粘土鉱物中では、降雨等の環境の変化により異なるセシウム収着構造をとることが考えられるため、本研究では湿潤・乾燥・再湿潤状態の粘土鉱物試料に対し、Cs K吸収端X線吸収分光(X-ray Absorption Fine Structure, XAFS)測定によりセシウム近傍の局所構造解析を行った。その結果、湿潤・乾燥試料においては水分子の存在により、一部の収着サイトではセシウムを収着しにくくなり、乾燥・再湿潤試料においては収着構造に差はなく、不可逆的にセシウムが収着していることが示唆された。
Krajewska, A.*; 辻 卓也; 松村 大樹; 他15名*
Science Advances (Internet), 10(41), p.eadn3880_1 - eadn3880_10, 2024/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)The interplay of spin-orbit coupling with other relevant parameters gives rise to the rich phase competition in complex ruthenates featuring octahedrally coordinated Ru
. While locally, spin-orbit coupling stabilizes a non-magnetic 
= 0 state, intersite interactions resolve one of two distinct phases at low temperatures: an excitonicmagnet stabilized by the magnetic exchange of upper-lying = 1 states or Ru molecular orbital dimers driven by direct orbital overlap. Pyrochlore ruthenates ARuO (A = rare earth, Y) are candidate excitonic magnets with geometrical frustration. We synthesized InRuO with covalent In-O bonds. This pyrochlore ruthenate hosts alocal = 0 state at high temperatures; however, at low temperatures, it forms a unique nonmagnetic ground state with nearly linear Ru-O-Ru molecules, in stark contrast to other ARuO compounds. The disproportionation of covalent In-O bonds drives RuO molecule formation, quenching not only the local spin-orbit singlet but also geometrical frustration.
山本 孟*; 池田 理*; 本田 孝志*; 木村 健太*; 青山 拓也*; 大串 研也*; 鈴木 昭夫*; 石井 賢司*; 松村 大樹; 辻 卓也; et al.
Physical Review Materials (Internet), 8(9), p.094402_1 - 094402_6, 2024/09
被引用回数：2 パーセンタイル：67.92(Materials Science, Multidisciplinary)We investigate the crystal and electronic structures as well as magnetic properties of ilmenite-type NiVO, which has attracted research interest as an 
= 1 honeycomb lattice magnet. Ilmenite-type NiVO samples were synthesized under high-pressure and high-temperature conditions. Synchrotron X-ray diffraction and Rietveld refinement results demonstrated that NiVO underwent a continuous structural phase transition from the triclinic (
) phase to the rhombohedral (
) phase at 450 K. This transition is concomitant with the decomposition of the V-V dimers formed by the tetravalent V ions. X-ray absorption spectroscopy measurements confirmed that the Ni and V ions were divalent and tetravalent, respectively. Magnetic and specific heat measurements revealed that NiVO underwent an antiferromagnetic transition at 140 K, and a zigzag-type magnetic order with magnetic propagation vector 
=(0,1/2,0) was observed by neutron diffraction measurements.
南川 卓也
化学, 79(8), p.48 - 52, 2024/08
漆は、耐水性・耐薬品性に優れた稀有な天然塗料である。生漆にごく微量の鉄を加えると、非常に美しい漆黒が作り出されることが古くから知られている。しかし現代でも漆の構造や反応はほとんど解明されておらず、鉄を加えると何故黒色になるかも明らかにされていない。本研究では、黒漆が黒色になる原因を性質の異なる量子ビームを用いることで分析した。その結果、黒漆は生漆と全く違うナノ構造を持ち、その構造の違いで色が変化することが明らかになった。この結果は、長年にわたって謎であった漆膜の構造解析が初めて成功した結果である。本解説では、この研究を解説するとともに、化学系の大学生を対象にしているため、この研究がどのように進められてきたのかなども説明するものである。
Jung, H.*; 松村 大樹; 他12名*
ACS Energy Letters (Internet), 9(5), p.2162 - 2172, 2024/04
被引用回数：8 パーセンタイル：91.23(Chemistry, Physical)A strategic approach has been proposed for designing robust, high-performing oxygen evolution reaction (OER) catalysts tailored for saline water splitting. By employing a density functional theory (DFT)-based computational screening process, a set of promising dopants were identified from a range of 26 3d to 5d transition metals, with the aim of enhancing the activity and saline water resilience of the catalysts. The screening methodology was 3-fold, encompassing evaluations of OER energetics, chlorine evolution reaction (ClER) energetics, and chloride-corrosion energetics. The screening led to the selection of Sc as a promising dopant, which substantially elevated the performance of the NiFeOOH catalysts. This improvement was validated by an 87 mV decrease in OER overpotential at 100 mA/cm
and a 100 h stability test under 1 M KOH + 0.5 M NaCl conditions. This study contributes to the understanding of the alkaline ClER and chloride-corrosion mechanisms, providing insights into catalyst behavior under saline conditions.
Lei, Y.-J.*; 松村 大樹; 他15名*
Nature Communications (Internet), 15, p.3325_1 - 3325_12, 2024/04
被引用回数：24 パーセンタイル：98.76(Multidisciplinary Sciences)The effective flow of electrons through bulk electrodes is crucial for achieving high-performance batteries, although the poor conductivity of homocyclic sulfur molecules results in high barriers against the passage of electrons through electrode structures. This phenomenon causes incomplete reactions and the formation of metastable products. To enhance the performance of the electrode, it is important to place substitutable electrification units to accelerate the cleavage of sulfur molecules and increase the selectivity of stable products during charging and discharging. Herein, we develop a single-atom-charging strategy to address the electron transport issues in bulk sulfur electrodes. The establishment of the synergistic interaction between the adsorption model and electronic transfer helps us achieve a high level of selectivity towards the desirable short-chain sodium polysulfides during the practical battery test. These finding indicates that the atomic manganese sites have an enhanced ability to capture and donate electrons. Additionally, the charge transfer process facilitates the rearrangement of sodium ions, thereby accelerating the kinetics of the sodium ions through the electrostatic force. These combined effects improve pathway selectivity and conversion to stable products during the redox process, leading to superior electrochemical performance for room temperature sodium-sulfur batteries.
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：54.65(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、546
C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、1.0
m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6.5
8.0m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。
頓名 龍太郎*; 佐々木 隆之*; 岡本 芳浩; 小林 大志*; 秋山 大輔*; 桐島 陽*; 佐藤 修彰*
Journal of Nuclear Materials, 589, p.154862_1 - 154862_10, 2024/02
被引用回数：2 パーセンタイル：51.90(Materials Science, Multidisciplinary)原子炉構造材料のステンレス鋼成分である鉄とUOの高温反応により生成したFeUO化合物の溶解挙動を大気条件下で調べた。化合物はUOとFeOを出発原料として電気炉で調製し、X線回折、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分光法、X線吸収微細構造分光法を用いて固体状態を分析した。FeUO化合物の浸出試験を最長3か月行い、水中に溶存する核種の濃度を調べた。FeUOの溶解の初期段階で3価のFeイオンと5価のUイオンの間で酸化還元反応が起こることが提案された。還元された2価のFeイオンは、溶存酸素の存在下で最終的に3価のイオンに酸化され、水酸化鉄がFeの溶解度を制限することが熱力学的に推論された。一方、6価のU(すなわちウラニルイオン)の濃度は、メタショエパイトやウラン酸ナトリウムなどの二次鉱物の存在によって制限され、その後、Fe酸化物などへの収着によって減少したと考えられる。RuやCeなどの核分裂生成物の多価イオン濃度も減少したが、これは上記の理由によるものと考えられる。一方、可溶性Csイオンの濃度は減少しなかった。この解釈の妥当性は、参照試料(Feを含まないUO)の溶解挙動と比較することで裏付けられた。
永井 崇之; 勝岡 菜々子; 岡本 芳浩; 馬場 祐治*; 秋山 大輔*
Photon Factory Activity Report 2023 (インターネット), 3 Pages, 2024/00
本研究は、ガラス組成や溶融条件によってCe原子価が変化することに着目し、廃液成分を単純化した模擬ガラス固化体試料を作製して、凝固ガラス表層とガラス内部のCe原子価状態の差異を確認するため、模擬ガラス固化体試料を放射光XAFS測定した。
永井 崇之; 長谷川 毅彦*
JAEA-Research 2023-008, 41 Pages, 2023/12
JAEA-Research-2023-008.pdf:7.52MB
ガラス固化技術開発施設(TVF)では、高レベル放射性廃液の保管に伴うリスクを低減するため、高レベル放射性廃液をガラス固化する作業を進めている。また、TVFにおけるガラス固化を着実に進めるため、ガラス固化技術課は、ガラス溶融炉の構造を改良した新たな3号溶融炉を製作し、この溶融炉の性能を確認する作業を実施している。今回、TVF3号溶融炉の製作における作動確認のドレンアウト試験で流下した模擬ガラス固化体からサンプルを採取し、固化体表層と破断面の性状を評価した。ラマン分光測定、放射光XAFS測定、LA法ICP-AES分析により実規模スケールで製造した固化体の表層と破断面を測定した結果、表層と破断面の性状に若干の差があることを確認した。この固化体サンプルは、白金族元素を含まない模擬廃棄物ガラス組成であるため、実ガラス固化体のガラス構造と異なると予想されるが、実規模スケールの通電加熱・流下方式で製造したサンプルを評価できる貴重な機会となった。また、今回のTVF3号溶融炉の作動確認に供したカレット及び同じ化学組成で別の製造ロットのカレットを対象に、これらカレットの性状を測定分析した結果、化学組成が同等であってもカレット製造履歴が異なるとガラス構造に差が生じることを確認した。さらに、これらガラス構造が異なるカレットを溶融した凝固サンプルを分析した結果、カレットで確認したガラス構造の差が溶融した凝固サンプルに残留することを確認した。
Ga K-edge XANES study of Ga-exchanged zeolites at high temperatures under different atmospheres including vacuum, CO, and pressurized HHuang, M.*; 金城 哲弥*; 安村 駿作*; 鳥屋尾 隆*; 松村 大樹; 齋藤 寛之*; 清水 研一*; 並木 則和*; 前野 禅*
Catalysis Science & Technology, 13(23), p.6832 - 6838, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)Ga-exchanged zeolites are promising catalysts for dehydrogenative alkane transformations. Reduced Ga species, such as Ga hydrides and Ga
cations, are possible active sites for alkane dehydrogenation based on in situ spectroscopic studies. However, most of the reported studies were conducted at lower temperatures compared with those encountered in actual operating conditions. In this study, the in situ Ga K-edge XANES analysis of Ga-exchanged MFI zeolite was performed under actual operating temperatures and different atmospheres (H, He, CO, vacuum, and CH
). The absorption edge appeared at similarly lower energy values than that of GaO in all atmospheres, whereas the main absorption peak intensity differed depending on the presence or absence of a hydride source in the gas phase. Higher intensities were observed under H and CH atmospheres than under CO and vacuum atmospheres.
岡崎 宏之*; 出崎 亮*; 越川 博*; 松村 大樹; 池田 隆司*; 山本 春也*; 八巻 徹也*
Journal of Physical Chemistry C, 127(49), p.23628 - 23633, 2023/12
被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)The change in the oxygen adsorption states of Pt nanoparticles by ion irradiation of the carbon support is studied by in situ X-ray absorption spectroscopy measurements. The difference spectra around a Pt L edge due to oxygen adsorption are recorded, and a lowering in the Pt-O antibonding level by the ion irradiation is observed, thus resulting in a weakening of the Pt-O bond. This indicates that the introduction of vacancies in the carbon support would result in weak Pt-O bonds assumable through the stronger Pt-C interaction, which is considered to enhance the oxygen reduction reaction activity of the deposited Pt nanoparticles. Theoretical studies have demonstrated that the vacancies affect Pt through the Pt-C interaction and then result in the weakening of the Pt-O bond.
松村 大樹; 木村 優作*; 辻 卓也; 水木 純一郎*
SPring-8/SACLA利用研究成果集(インターネット), 11(5), p.296 - 299, 2023/11
自発振動現象を起こすRh金属微粒子触媒上のCO酸化反応について、分散型光学系による時間分解X線吸収分光法を用いた研究を実施した。定常ガスを一定温度で導入して、触媒反応の振動現象が起こっている最中のRh金属微粒子の構造変化について、1Hz程度のフレームレートで詳細観測した。触媒反応生成物であるCO濃度の時間変化とX線吸収分光法によるRh金属微粒子構造の時間変化とを比べると、両者は強く相関していることが見て取れた。振動構造の様式には、Rhの平均価数変化は階段状のものである一方COの生成量はパルス状の変化であるという違いがあり、これは金属Rh表面で短時間のみ吸着COが無い状態が実現されるという考えで解釈できた。
永井 崇之; 秋山 大輔*; 桐島 陽*; 勝岡 菜々子; 岡本 芳浩; 佐藤 修彰*
2022年度「物質・デバイス領域共同研究拠点」研究成果・活動報告書(インターネット), 1 Pages, 2023/09
異なる組成のホウケイ酸ガラス粉末へウラン(U)化合物を添加し、溶融雰囲気等の作製条件を変えてU含有ガラスを作製した。これらU含有ガラス中のU化学状態をXAFS測定により評価した。
池田 陽一*; 梅本 好日古*; 松村 大樹; 辻 卓也; 橋本 勇輝*; 北澤 崇文*; 藤田 全基*
Materials Transactions, 64(9), p.2254 - 2260, 2023/09
被引用回数：4 パーセンタイル：51.63(Materials Science, Multidisciplinary)Extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) and neutron diffraction experiments were carried out to clarify the typical features of the local structure of a family of medium-entropy alloys (CrCoNi, MnCoNi, and FeCoNi). A simple random cluster model was constructed for analyzing EXAFS spectra, and static and dynamic components of the mean-square relative displacement (MSRD) were separately extracted. In our analysis, the static MSRD of the MnCoNi sample was slightly larger than those of the CrCoNi and FeCoNi samples, whereas the dynamic MSRDs of these samples were almost identical. Based on the complementary neutron diffraction data, we argued that the origin of the large static displacement in the MnCoNi alloy can be associated with a short-range structural transformation through long-term structural relaxation.
吸収端XAFS測定による各種粘土鉱物中におけるセシウムの収着構造辻 卓也; 松村 大樹; 小林 徹
SPring-8/SACLA利用研究成果集(インターネット), 11(4), p.214 - 217, 2023/08
天然に存在する粘土鉱物は様々な層構造をもち、セシウムイオン等の陽イオン収着サイトは複数存在すると考えられており、層間サイト、表面サイトや端面サイト等が存在すると考えられている。福島第一原子力発電所事故後に放射性セシウムにより汚染された土壌中での詳細な収着構造解明のため、本研究ではセシウムを飽和収着させた粘土鉱物試料に対しCs 吸収端X線吸収分光(X-ray absorption fine structure, XAFS)測定を行い、セシウム収着様式の比較を行った。その結果、各種粘土鉱物においてスペクトルの詳細構造に差がみられ、四面体シートや八面体シートへの収着等、収着構造の違いに起因するセシウム収着様式の違いが明らかになった。
