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論文

Structural changes of polystyrene particles in subcritical and supercritical water revealed by in situ small-angle neutron scattering

柴田 基樹*; 中西 洋平*; 阿部 淳*; 有馬 寛*; 岩瀬 裕希*; 柴山 充弘*; 元川 竜平; 熊田 高之; 高田 慎一; 山本 勝宏*; et al.

Polymer Journal, 55(11), p.1165 - 1170, 2023/11

https://doi.org/10.1038/s41428-023-00817-1
 被引用回数：2 パーセンタイル：19.24(Polymer Science)

Marine ecosystem degradation due to micro plastics is a significant environmental problem, as acknowledged by Sustainable Development Goal 14. Decomposition of plastics using near critical or supercritical water is one of the promising methods to reduce micro plastics. To attain the optimization of the method for improving environmental friendliness, it is necessary to clarify the structural change of materials during the process. We, thus, investigated the decomposition processes of polystyrene particles dispersed in deuterated water (D$$_{2}$$O) during heating under near critical or supercritical conditions by using in situ small-angle neutron scattering. Under subcritical conditions, the PS particles were swollen by D$$_{2}$$O due to increased compatibility with temperature. Near the critical point in subcritical conditions, the cleavage of PS chains in the particles occurred, so that the swollen ratio was much enhanced though the PS particles kept their shapes. In a supercritical condition, the PS particles were degraded into oil including oligomers or monomers and the phase-separated structures with styrene-rich and D$$_{2}$$O-rich regions.

論文

Crystallinity in periodic nanostructure surface on Si substrates induced by near- and mid-infrared femtosecond laser irradiation

宮川 鈴衣奈*; 上林 大介*; 中村 浩隆*; 橋田 昌樹*; Zen, H.*; 染川 智弘*; 松岡 健史*; 小倉 広之*; 寒河江 大輔*; 瀬戸 雄介*; et al.

Scientific Reports (Internet), 12, p.20955_1 - 20955_8, 2022/12

https://doi.org/10.1038/s41598-022-25365-1
 被引用回数：3 パーセンタイル：25.68(Multidisciplinary Sciences)

大型放射光施設(SPring-8)にて原子力研究機構が有するビームラインBL22XUの応力イメージング装置を用いて、レーザー誘起周期構造(Laser-Induced Periodic Surface Structure: LIPSS)の結晶評価を行った。測定対象のLIPSSは、Ti:Sapphireレーザー(波長800nm)とMIR-FEL(中赤外自由電子レーザー:波長11.4$$mu$$m)の2種の近・中赤外フェムト秒レーザーを用い、Si基板上に形成された。これらのレーザーは波長の違いの他、レーザーパルスの構造に違いがあり、その違いが形成されるLIPSSの構造に与える影響があることが分かった。放射光XRDにより、Ti:Sapphireレーザーによって形成されたLIPSSは、転位などの欠陥は発生せずに結晶性を維持するものの残留歪が存在することが判明した。一方、MIR-FELによって形成されたLIPSSは、残留歪はないものの転位などの欠陥が発生していることが分かった。これらの結果から、LIPSSを形成する光源レーザーの選択により、結晶状態の異なるLIPSSが得られることが分かった。これらの情報は、今後のLIPSSの機能的応用に向けた取り組みにおいて、有用な情報となりうる。

論文

Influences of hydration-dehydration on local structure in layered perovskite LaSr$$_{3}$$Fe$$_{3}$$O$$_{10}$$

八木 祐太朗*; 脇田 雄大*; 籠宮 功*; 松江 郁弥*; 柿本 健一*; 松村 大樹; 米田 安宏

ChemistrySelect (Internet), 7(21), p.e202104575_1 - e202104575_7, 2022/06

https://doi.org/10.1002/slct.202104575
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)

The layered perovskite LaSr$$_{3}$$Fe$$_{3}$$O$$_{10}$$ (LSF) easily hydrates under ambient air. The hydrated LSF transports hydroxides in the middle-temperature range of 100 $$^circ$$C - 250 $$^circ$$C. This study used X-ray absorption fine structure analysis on normal and hydrated LSF from room temperature to 350 $$^circ$$C to evaluate the relationship between local structures and ion transport characteristics. The H$$_{2}$$O molecules are mainly intercalated into rock-salt interlayers, which are close to the La1 and O3 sites. The generated OH$$^{-}$$ ions are found at O3 sites, which are closer to Sr ions than La ions. The intercalated H$$_{2}$$O molecules and formed OH$$^{-}$$ ions expand the spaces of the rock-salt interlayers. The temperature dependence of the local crystal structure was also studied in this study. According to the findings, the presence of OH$$^{-}$$ ions on the O3 sites, which are closer to Sr ions, plays a significant role in OH$$^{-}$$ transport in the medium temperature range.

論文

Crystal structure and cation distribution of the X-type hexaferrite Sr$$_{2}$$Co$$_{2}$$Fe$$_{28}$$O$$_{46}$$

駒淵 舞*; 漆原 大典*; 浅香 透*; 福田 功一郎*; 大原 高志; 宗像 孝司*; 石川 喜久*

Journal of the Physical Society of Japan, 89(3), p.034601_1 - 034601_5, 2020/03

https://doi.org/10.7566/JPSJ.89.034601
 被引用回数：2 パーセンタイル：17.95(Physics, Multidisciplinary)

The crystal structure of an X-type hexaferrite Sr$$_{2}$$Co$$_{2}$$Fe$$_{28}$$O$$_{46}$$ was investigated by the X-ray and neutron diffraction methods for a single crystal. Sr$$_{2}$$Co$$_{2}$$Fe$$_{28}$$O$$_{46}$$ has the crystal structure described as a space group $$Roverline{3}m$$ ($$Z = 3$$) and its lattice constants are $$a$$ = 5.9165(2) ${AA}$; and $$c$$ = 84.1395(33) ${AA}$; at 843 K. Co ions are almost localized in the octahedral site ($$9d$$) in the middle of S$$^{*}$$S$$^{*}$$ blocks. In addition, the adjacent octahedral and tetrahedral sites to $$9d$$ site contain the significant number of Co$$^{2+}$$.

論文

Heavy fermion state of YbNi$$_2$$Si$$_3$$ without local inversion symmetry

中村 翔太*; 兵頭 一志*; 松本 裕司*; 芳賀 芳範; 佐藤 仁*; 上田 茂典*; 三村 功次郎*; 斉木 克祥*; 磯 孝斉*; 山下 穣*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 89(2), p.024705_1 - 024705_5, 2020/02

https://doi.org/10.7566/JPSJ.89.024705
 被引用回数：2 パーセンタイル：17.95(Physics, Multidisciplinary)

We have succeeded in growing a new heavy fermion compound YbNi$$_2$$Si$$_3$$ by the flux method. From electrical resistivity, magnetization, specific heat, magnetic torque and X-ray photoemission measurements concluded that this compound is a heavy fermion compound exhibiting an antiferromagnetic order at 0.35 K.

論文

High oxide-ion conductivity in Si-deficient La$$_{9.565}$$(Si$$_{5.826}$$[]$$_{0.174}$$)O$$_{26}$$ apatite without interstitial oxygens due to the overbonded channel oxygens

藤井 孝太郎*; 八島 正知*; 日比野 圭祐*; 白岩 大裕*; 福田 功一郎*; 中山 享*; 石沢 伸夫*; 花島 隆泰*; 大原 高志

Journal of Materials Chemistry A, 6(23), p.10835 - 10846, 2018/06

https://doi.org/10.1039/C8TA02237B
 被引用回数：30 パーセンタイル：68.19(Chemistry, Physical)

Apatite-type rare earth silicates are attractive materials with exhaust application such as solid-oxide fuel cells, due to its extremely high oxide-ion conductivity below 600$$^{circ}$$C. Interstitial (excess) oxygens have been believed to be responsible for the high conductivity in apatite-type materials. On the contrary, the present study clearly reveals the presence of Si vacancies [] in La-rich La$$_{9.565}$$(Si$$_{5.826}$$[]]$$_{0.174}$$)O$$_{26}$$ instead of the interstitial oxygens, by single-crystal neutron and X-ray diffraction analyses, density measurements and ${{it ab initio}}$ electronic calculations.

論文

Magnetoresistance and Hall effect of antiferromagnetic uranium compound URhIn$$_5$$

芳賀 芳範; 松本 裕司*; Pospisil, J.; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 山村 朝雄*; Fisk, Z.*

Journal of Physics; Conference Series, 807(1), p.012015_1 - 012015_4, 2017/04

https://doi.org/10.1088/1742-6596/807/1/012015
 被引用回数：1 パーセンタイル：31.78(Physics, Condensed Matter)

Transport characteristics of an antiferromagnetic uranium compound URhIn$$_5$$ are studied. The antiferromagnetic transition leads to a formation of a gap on the Fermi surface as demonstrated by a hump in the resistivity behavior as a function of temperature. Hall effect, magnetoresistance and de Haas-van Alphen study consistently demonstrate a small carrier concentration in the antiferromagnetic state suggesting that majority of the Fermi surface vanishes.

論文

Attempt to measure magnetic hyperfine fields in metallic thin wires under spin Hall conditions using synchrotron-radiation M$"o$ssbauer spectroscopy

壬生 攻*; 三井 隆也; 田中 雅章*; 増田 亮*; 北尾 真司*; 小林 康浩*; 依田 芳卓*; 瀬戸 誠*

Journal of Applied Physics, 117(17), p.17E126_1 - 17E126_4, 2015/05

https://doi.org/10.1063/1.4917189
 被引用回数：2 パーセンタイル：8.42(Physics, Applied)

Measurement of the magnetic hyperfine fields in metallic thin wires under spin Hall conditions was attempted using the emerging technique synchrotron radiation M$"o$ssbauer spectroscopy. A M$"o$ssbauer probe layer of $$^{57}$$Fe(0.2 nm), $$^{57}$$Fe(0.6 nm), or $$^{119}$$Sn(0.6 nm) was embedded as an electron spin detector near the surfaces of V, Au, Pt, and $$^{56}$$Fe wires. The magnitudes of the magnetic hyperfine fields at the $$^{57}$$Fe and $$^{119}$$Sn nuclear sites that could be enhanced by nonequilibrium conduction electron spin polarization were measured both without and with the application of an electric current along the wire. Changes in the M$"o$ssbauer spectra were not clearly observed, indicating that the magnetic hyperfine field induced by nonequilibrium spin polarization is smaller than the detection limit at least for the measured systems and conditions.

論文

Enhancement of the cyclotron effective mass in U$$_{0.03}$$Th$$_{0.97}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$

芳賀 芳範; 松本 裕司*; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 木村 憲彰*; 山村 朝雄*; Fisk, Z.

Journal of Physics; Conference Series, 592(1), p.012036_1 - 012036_5, 2015/03

https://doi.org/10.1088/1742-6596/592/1/012036
 被引用回数：2 パーセンタイル：58.90(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)

We investigate the modification of the electronic state of ThRu$$_2$$Si$$_2$$ upon replacing non magnetic Th by U. We successfully observed the quantum oscillation signals from the Fermi surface. The observed Fermi surfaces did not show a significant change in size for the U$$_{0.03}$$Th$$_{0.97}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$ sample. However the enhancement of the cyclotron effective mass demonstrates the hybridization of the 5$$f$$ states with the conduction bands.

論文

$$^{57}$$Fe polarization dependent synchrotron M$"o$ssbauer spectroscopy using a diamond phase plate and an iron borate nuclear Bragg monochromator

三井 隆也; 今井 康彦*; 増田 亮*; 瀬戸 誠*; 壬生 攻*

Journal of Synchrotron Radiation, 22(2), p.427 - 435, 2015/03

https://doi.org/10.1107/S1600577514028306
 被引用回数：11 パーセンタイル：50.18(Instruments & Instrumentation)

Energy domain $$^{57}$$Fe polarization dependent synchrotron radiation M$"o$ssbauer spectroscopy was developed by using a diamond X-ray phase plate and an iron borate nuclear Bragg monochromator. The former controls the polarization of the incident synchrotron radiation X-rays and the latter filters the $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer radiation with a narrow bandwidth of 15 neV from the broadband synchrotron radiation. The developed nuclear diffraction optics allowed $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer studies to beperformed with various polarization states. In this paper, the spectrometer system, beam characterization, performance test experiments and a grazing incidence M$"o$ssbauer measurement of an isotope enriched iron thin film are described.

論文

Single-crystal growth and de Haas-van Alphen effect study of ThRu$$_2$$Si$$_2$$

松本 裕司*; 芳賀 芳範; 立岩 尚之; 青木 晴善*; 木村 憲彰*; 松田 達磨*; 山本 悦嗣; Fisk, Z.; 山上 浩志*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011096_1 - 011096_5, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.011096

Electronic differences between heavy Fermion CeRu$$_2$$Si$$_2$$ and isoelectronic nonmagnetic ThRu$$_2$$Si$$_2$$ have been investigated. We succeeded in observing the de Haas-van Alphen oscillation in a high quality single crystal of ThRu$$_2$$Si$$_2$$. The mean free path of conduction carriers has been estimated as 6400 ${AA}$, indicating the high quality of the present sample.

論文

Synchrotron radiation $$^{57}$$Fe-M$"o$ssbauer spectroscopy using nuclear monochromator

三井 隆也; 増田 亮; 平尾 直久*; 壬生 攻*; 瀬戸 誠

Hyperfine Interactions, 204(1-3), p.97 - 100, 2012/04

https://doi.org/10.1007/s10751-011-0488-0
 被引用回数：4 パーセンタイル：86.30(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)

An energy domain synchrotron radiation SR $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer spectrometer has been developed using a pure nuclear Bragg reflection from an oscillating $$^{57}$$FeBO$$_{3}$$ single crystal at the N$'e$el temperature. The spectrometer can filter the Doppler-shifted single line $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer radiation with neV order bandwidth of from a broadband SR source. This beam allows the researchers to easily perform conventional transmission and scattering M$"o$ssbauer spectroscopy MS with some excellent beam properties. In this paper, the design, performance and recent states of the developed SR MS spectrometer are reported. Moreover, the application studies, features, advantages and potential benefits of newly measurement techniques are presented, which include the study on the magnetic phase transition of iron related hydrides under ultrahigh hydrogen pressures, the local analysis of thin films with grazing incidence geometry and the feasibility study of Rayleigh scattering of $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer radiation.

論文

Grazing-incidence synchrotron-radiation $$^{57}$$Fe-M$"o$ssbauer spectroscopy using a nuclear Bragg monochromator and its application to the study of magnetic thin films

三井 隆也; 増田 亮*; 瀬戸 誠; Suharyadi, E.*; 壬生 攻*

Journal of Synchrotron Radiation, 19(2), p.198 - 204, 2012/03

https://doi.org/10.1107/S0909049511049958
 被引用回数：20 パーセンタイル：66.51(Instruments & Instrumentation)

メスバウアー分光を単結晶基板上のナノ構造体に適用する場合、RI線源による従来のメスバウアー分光では低温測定や磁場・電場中等の実験環境に対する制約が多く、低プローブ濃度試料の測定などは困難である。それを補う手法として全反射配置の測定が有望視され、基礎的研究が数多く実施されてきたが、指向性の全くないRI線源では強度が得られず、実用化されなかった。最近、われわれは、$$^{57}$$Feを富化した反強磁性体完全単結晶を用いることで、放射光からRI線源の10万倍以上の輝度を有する高輝度メスバウアービームの生成に成功した。本ビームを全反射メスバウアー分光に適用すれば、ナノ材料の局所分析技術を格段に発展させることができる。われわれは、高輝度メスバウアービームを利用して、$$^{57}$$Feを90%富化した場合と自然鉄($$^{57}$$Fe:2%)で製作した場合の鉄薄膜の全反射スペクトル特性を調べることで電子散乱と核共鳴散乱及び許容な核遷移間の干渉効果がスペクトル形状に与える影響を明らかにした。本論文では、上記の実験に加え、同位体置換法を併用した磁性薄膜の表面界面の単原子層レベルでの磁気構造解析法について述べる。

論文

平面乱流衝突噴流熱伝達の直接数値シミュレーション; 上壁を有する場合の衝突距離による局所熱伝達率の影響

服部 博文*; 佐藤 博; 長野 靖尚*

日本機械学会論文集,B, 70(696), p.1919 - 1926, 2004/08

https://doi.org/10.1299/kikaib.70.1919

衝突噴流はよどみ点近傍で高い熱及び物質伝達率が得られるため工業上の広い分野で多用されている。また、衝突噴流は物質・生命科学実験施設に設置される減速材容器の冷却に使用される。そのため、その流動及び伝熱特性を明らかにすることは各種機器の性能を向上させるために重要である。本研究では、平面衝突噴流熱伝達場に着目し、高精度差分法による直接数値シミュレーションを行った。熱伝達場に最も影響する衝突距離をパラメータとして計算を行い、特に局所熱伝達場の第2極大値の出現に対する熱輸送機構を精査した。

口頭

超高輝度プローブ光による全反射メスバウアー分光の開発研究

三井 隆也; 瀬戸 誠; 増田 亮; 壬生 攻*

no journal, , 

メスバウアー分光を単結晶基板上のナノ構造体に適用する場合、RI線源によるCEMS法では低温測定や磁場・電場中等の実験環境に対する制約が多く、低プローブ濃度試料の測定などは困難である。これを補う手法として全反射配置の測定が有望視され、基礎的研究が数多く実施されてきたが、指向性のないRI線源では強度が得られず、実用化できない状況にあった。最近、われわれは、$$^{57}$$Feを富化した反強磁性体完全単結晶を用いることで、放射光からRI線源の10万倍の輝度を持つ高輝度メスバウアービームの生成に成功した。本ビームを全反射メスバウアー分光に適用すれば、ナノ材料の局所分析技術を格段に発展させることができる。われわれは、高輝度メスバウアービームを利用して、$$^{57}$$Feを95パーセント富化した場合と自然鉄(2パーセント:$$^{57}$$Fe)で製作した場合の鉄薄膜の全反射スペクトル特性を調べることで電子散乱と核共鳴散乱及び許容な核遷移間の干渉効果がスペクトル形状に与える影響を明らかにした。本報告では、上記の実験に加え、同位体置換法を併用した磁性薄膜の表面界面の単原子層レベルでの磁気構造解析法を紹介する。

口頭

Cr(001)/Sn多層膜中のスピン密度波の波長不連続転移

武田 全康; 加倉井 和久; 壬生 攻*

no journal, , 

非磁性原子であるSnの単原子層を周期的に挿入したCr(001)/Sn多層膜では、Cr元素が固有に持つフェルミ面のネスティング効果と、Snを挿入したことによる人工的な周期的境界条件との競合によって、バルクとは異なるスピン密度波(SDW)が誘起される。最も大きな特徴は、Sn層によるCrの磁気モーメントのピンニング効果によって、SDWの腹がSnの位置に固定されることである。一方で、本質的にCrのSDWの波長を決定するネスティングベクトルの大きさは温度変化をするため、両者の競合により、SDWの波長が温度変化により不連続に変わること(Phase slip transition)が期待される。10.2nmの人工周期をもつCr/Sn多層膜について、JRR-3のTAS-1とTAS-2分光器を使ってこの相転移の詳細を調べたので、その実験の詳細と結果を報告する。

口頭

Competition between interface effect and nesting effect in Cr-based multilayers with monatomic layers of X (X = Sn, Au, Ag, V, or Fe)

壬生 攻*; 慈幸 範洋*; 大塚 祐平*; 武田 全康

no journal, , 

非磁性原子であるスズ,金,銀,バナジウム、そして強磁性原子である鉄を単原子層として周期的にCr薄膜のなかに埋め込んだ多層膜中のCrの磁気構造を3軸型中性子分光器を用いて調べた。Crの持つ磁気構造は室温と10Kの間で大きく変化するが、その変化の様子は単原子層の間に挟まれたCr層の厚さが同じであっても、単原子層として挿入されたXによって大きく変わることがわかった。このことは、CrとXの界面でCrの磁気モーメントの増大や減少を引き起こす界面効果と、本来、Cr原子がバルク固有の性質として持つネスティング効果の競合による結果であると解釈できる。

口頭

電離放射線のイオン流体移送型計測に関する技術開発,13; BG変動の影響評価

青山 佳男; 宮本 泰明; 山口 大美; 泉 幹雄*; 内藤 晋*; 山本 修治*; 佐野 明*; 南部 健一*; 高橋 浩之*; 小田 昭紀*

no journal, , 

大型廃棄物のクリアランス検認を可能にする計測システムの開発において、計測下限の改善を目指してBG変動の要因分析試験を実施した。その試験において、空気の置換によるBG電流の低減など、計測性能を改善可能な要因を抽出した。

口頭

ウラン化合物反強磁性体URhIn$$_5$$の電子状態と物性

芳賀 芳範; 松本 裕司*; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 木村 憲彰*; Fisk, Z.

no journal, , 

反強磁性体URhIn$$_5$$の物性研究について報告する。dHvA信号が広い角度領域で観測され、おそらく回転楕円体で記述できる小さなフェルミ面が存在することが明らかになった。同型のThRhIn$$_5$$とはフェルミ面形状が異なり、ウランは単純な4価とは見なせないことを示している。

口頭

アクチノイド化合物の新物質探索とその特性

芳賀 芳範; 松本 裕司*; 立岩 尚之; Pospisil, J.; 山本 悦嗣

no journal, , 

アクチノイド化合物、特にウラン化合物における新物質探索について報告する。アーク溶解、フラックス法、気相成長などにより最近得られた新物質およびその物性をまとめる。

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