Hexagonal nano-crystalline BCN films grown on Si (100) substrate studied by X-ray absorption spectroscopy

Mannan, M. A.*; 馬場 祐治; 平尾 法恵; 木田 徹也*; 永野 正光*; 野口 英行*

Materials Sciences and Applications, 4(5A), p.11 - 19, 2013/05

https://doi.org/10.4236/msa.2013.45A003

シリコン(111)単結晶表面に作成した六方晶ホウ素-炭素-窒素化合物(h-BCN)ナノ結晶薄膜の構造を放射光を用いたX線吸収分光法により調べた。試料はホウ素,炭素,窒素を含む有機化合物であるトリスジメチルアミノボランを原料とし、高周波プラズマ誘起化学蒸着法により作成した。h-BCN構造が生成したことはX線回折により確認した。直線偏光した放射光を用い、ホウ素K-吸収端のX線吸収スペクトルを測定したところ、ホウ素1s軌道から価電子帯の非占有パイ軌道、及びシグマ軌道への共鳴吸収によるピークが認められた。これらのピーク強度の偏光依存性とX線光電子分光測定の結果から、ホウ素原子は3個の窒素原子と結合し、h-BCN平面内でsp2結合を形成することが明らかとなった。

Orientation of one-dimensional silicon polymer films studied by polarization-dependent NEXAFS

Mannan, M. A.*; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵; 永野 正光*; 野口 英行*

Photon Factory Activity Report 2011, Part B, P. 159, 2012/00

http://pfwww.kek.jp/acr2011pdf/part_b/pf11b159.pdf

直線偏光した放射光軟X線を用いたX線吸収微細構造法(NEXAFS)により、固体表面に蒸着した一次元状シリコンポリマーの配向を調べた。高配向性熱分解グラファイト(HOPG)表面に蒸着したポリジメチルシラン(PDMS)のSi K-吸収端NEXAFSスペクトルには明瞭な偏光依存性が観測された。この偏光依存性を解析した結果、PDMSはHOPG表面に平行に「寝ている」ことがわかった。これは金属銅やインジウムスズ酸化物(ITO)表面においてPDMS分子は垂直に「立っている」というわれわれが以前報告した結果と全く反対であった。このような表面による配向の違いを、表面の平坦性や基板-分子相互作用の大きさから議論した。

Self-ordering of silicon polymer thin film grown on indium tin oxide surface investigated by X-ray absorption spectroscopy

Mannan, M. A.*; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵; 成田 あゆみ; 永野 正光*; 野口 英行*

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 181(2-3), p.242 - 248, 2010/08

https://doi.org/10.1016/j.elspec.2010.02.014

有機分子やポリマーなど異方性分子の薄膜の電気的,光学的特性は、結晶構造や電子構造だけでなく、分子の配向にも大きく依存する。そこで放射光を用いて、導電性透明基板として用いられているインジウム・スズ酸化物(ITO)表面に蒸着したシリコンポリマーの分子配向を調べた。試料は、最も簡単なシリコンポリマーであるポリジメチルシラン(PDMS)を用いた。PDMSを電子衝撃加熱法によりITO表面に1層ずつ精密に蒸着し、直線偏光した放射光を用いてSi K-吸収端のX線吸収スペクトルを測定した。その結果、スペクトルの吸収ピーク強度に顕著な偏光依存性が認められた。これを解析した結果、ポリマーのSi-Si分子軸は表面に対して40度傾いていることがわかった。この角度は、表面に垂直に立ったポリマーがヘリカル構造をとったときの角度にほぼ一致する。以上の結果から、PDMSは自己組織化過程により、高度に配向することが明らかとなった。

Distinct structural requirements for interleukin-4 (IL-4) and IL-13 binding to the shared IL-13 receptor facilitate cellular tuning of cytokine responsiveness

伊藤 栄近*; 鈴木 章一*; 金地 佐千子*; 白石 裕士*; 太田 昭一郎*; 有馬 和彦*; 田中 剛*; 玉田 太郎; 本庄 栄二郎*; Garcia, K. C.*; et al.

Journal of Biological Chemistry, 284(36), p.24289 - 24296, 2009/09

https://doi.org/10.1074/jbc.M109.007286

IL-4とIL-13はともにIL-4受容体鎖とIL-13受容体-1鎖(IL-13R1)を共通の受容体として結合する。しかしながら、これらリガンドタンパク質の受容体結合様式には違いがあり、この違いがリガンド特異的な機能の発現をつかさどっている。われわれはこれまでにIL-13R1のIg様ドメイン(D1ドメイン)がIL-13結合に特異的かつ必要不可欠な領域であることを見いだした。しかしながら、受容体D1ドメイン中のどのアミノ酸がIL-13の特異的な結合に関与しているか、さらにはD1ドメインがIL-13とIL-4をどのように識別しているかはいまだ不明のままであった。これらの疑問を解決するために、本研究では、D1ドメインへの変異体解析を構造情報を利用することにより実施した。結晶構造中においてIL-13結合に関与しているC'ストランド中のLys76, Lys77, Ile78、及び結合部位に近接したTrp65, Ala79への変異導入はIL-13結合を顕著に低下させた。よって、これらのアミノ酸がIL-13結合部位を構成していることが明らかになった。また、他のストランド中のVal35, Leu38, Val42への変異導入もIL-13の結合低下をもたらした。これはこれらの変異導入がD1ドメインの構造安定性を低下させたことに起因すると推察された。さらに、上記の変異導入のいずれもIL-4結合には影響を及ぼさなかった。これらの結果から、Lys76, Lys77, Ile78から構成される疎水的な領域がIL-13特異的な認識部位として機能し、IL-4との識別を可能にしていると考えられた。

Atomic arrangement, composition and orientation of hexagonal BCN films synthesized by radiofrequency plasma enhanced CVD

Mannan, M. A.*; 木田 徹也*; 野口 英行*; 永野 正光*; 下山 巖; 平尾 法恵; 馬場 祐治

Journal of the Ceramic Society of Japan, 117(1364), p.503 - 507, 2009/04

https://doi.org/10.2109/jcersj2.117.503

トリス-ジメチル-アミノボランを原料物質として用い、高周波プラズマ誘起化学蒸着法によりSi(100)単結晶表面に高度に配向した六方晶のホウ素-炭素-窒素薄膜(BCN薄膜)を作成することに成功した。六方晶BCNの結晶が生成していることは、フーリエ変換赤外分光法及びX線回折法により確認した。メタンと水素の混合気体をキャリアーガスとして用いると、窒素を用いたときよりも炭素濃度が増大した。X線光電子分光測定の結果、生成したBCN薄膜中には、B-N結合,B-C結合,C-N結合などさまざまな結合状態が存在することがわかった。また、放射光を用いたX線吸収端微細構造(NEXAFS)測定の結果、ホウ素K-吸収端にパイ共鳴ピークが認められることから、BCN薄膜中には、六方晶BN薄膜に存在するBN結合と同様に、混成軌道を持つことがわかった。以上の結果と、NEXAFSスペクトルの偏光依存性から、生成したBCN薄膜は、高度に配向していることが明らかとなった。

Chemical bonding states and local structures of the oriented hexagonal BCN films synthesized by microwave plasma CVD

Mannan, M. A.; 野口 英行*; 木田 徹也*; 永野 正光*; 平尾 法恵; 馬場 祐治

Materials Science in Semiconductor Processing, 11(3), p.100 - 105, 2008/06

https://doi.org/10.1016/j.mssp.2009.04.003

ボラントリメチルアミン錯体を単一の原料として用いることにより、配向した六方晶炭化窒化ホウ素(h-BCN)薄膜の合成に成功した。BCN薄膜は、メタンと水素の混合気体をキャリアーガスとして用い、高周波プラズマ誘起化学蒸着法によりシリコン(100)基板表面に蒸着した。フーリエ変換赤外分光法により、短距離秩序としては六方晶BCN層が生成していることを確認した。X線光電子分光(XPS)測定の結果、薄膜中のB, C, N原子は、B-N, B-C, C-N, B-C-Nなど、さまざまな結合状態をとることがわかった。放射光を用いたX線吸収端微細構造(NEXAFS)スペクトルを測定した結果、B原子はNだけでなくC原子とも結合し、sp軌道を持つB-C-Nハイブリッド構造をとることが明らかとなった。NEXAFSスペクトルの偏光依存性からBCN層の配向は、基板によって異なることを示唆する結果が得られた。

Characterization of boron carbonitride (BCN) thin films deposited by radiofrequency and microwave plasma enhanced chemical vapor deposition

Mannan, M. A.*; 永野 正光*; 重住 和也*; 木田 徹也*; 平尾 法恵*; 馬場 祐治

American Journal of Applied Sciences, 5(6), p.736 - 741, 2008/00

https://doi.org/10.3844/ajassp.2008.736.741

ホウ素,炭素,窒素を含む有機分子であるトリメチルアミンボランを原料物質として用いた高周波プラズマ誘起気相化学蒸着法により、シリコン単結晶基板上に4ミクロンの厚みのホウ素-炭素-窒素薄膜(BCN薄膜)を作成し、その構造を調べた。作成したBCN薄膜とシリコン基板の密着性は極めて良好で、試料を機械的に破壊したのちでもBCN薄膜はシリコン基板表面に強固に結合していることがわかった。X線回折及び電界放出走査型電子顕微鏡の測定結果によれば、作成したBCN薄膜は非晶質であり、不均一なミクロ構造を持つ。また、フーリエ変換赤外分光スペクトルの測定結果は、BCN薄膜が六方晶構造をとることを示唆した。さらに、X線光電子分光法によりB 1s, C 1s, N 1s光電子ピークを詳細に測定した結果、B, C, N原子はさまざまな結合状態、すなわちB-N結合,B-C結合,C-N結合をとることがわかり、これらの割合を定量的に解析しBCN薄膜の結合状態を明らかにした。

Analysis of internal motions of interleukin-13 variant associated with severe bronchial asthma using N NMR relaxation measurements

吉田 雄一郎*; 大栗 誉敏*; 武田 知香*; 黒木 良太; 出原 賢治*; 井本 泰治*; 植田 正*

Biochemical and Biophysical Research Communications, 358(1), p.292 - 297, 2007/06

https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2007.04.128

インターロイキン-13(IL-13)に生じた一塩基多形(R110Q-IL-13)は、IL-13とその受容体であるIL-13Rとの親和性を低下させ気管支喘息を悪化させる。変異部位は直接受容体との相互作用部位に位置していないため、野生型IL-13とIL-13-R110Qの内部運動がどのように変化しているかを調べるため、NMRによる緩和実験を実施した。その結果、IL-13-R110Qにおいてはマイクロ秒からミリ秒の時間スケールで、受容体の相互作用にかかわるD-へリックスの内部運動が増大していることがわかった。この内部運動の変化がIL-13の受容体への親和性を低下させている可能性がある。

水を用いた外部冷却による超高限界熱流束の研究; 超高熱流束冷却の実現と限界熱流束の予測精度の改善,原子力基礎研究 H11-004(委託研究)

門出 政則*; 光武 雄一*; 石田 賢治*; 日野 竜太郎

JAERI-Tech 2003-013, 56 Pages, 2003/03

JAERI-Tech-2003-013.pdf:2.8MB

次世代原子力機器での100MW/mオーダーの超高熱流束除熱技術の確立を目的として、高サブクール衝突噴流冷却による超高限界熱流束の実現の可能性を実証するための実験的研究を、噴流速度5~60m/s,系圧力0.1~1.0MPa,噴流サブクール度80~170Kの範囲で行った。その結果、限界熱流束の最大値として、圧力0.5MPa,サブクール度151K,噴流速度35m/s,加熱面長さ5mmの条件で212MW/mが達成された。なお、大気圧条件下の限界熱流束は、気液界面での気体分子運動論に基づく理論上の最高熱流束の48%まで到達し、従来の最高値30%に対して60%も向上できた。本研究の結果、衝突噴流による超高熱流束冷却の実現の可能性が示された。

Chemical bonding states and local structures of BCN films prepared by RF plasma enhanced CVD

Mannan, M. A.*; 永野 正光*; 平尾 法恵*; 馬場 祐治

no journal, , 

B, C, Nを含む有機分子であるトリスジメチルアミノボランを出発物質として用い、高周波誘起プラズマCVD法によりSi(100)表面に六方晶のBCN薄膜を作成した。フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)により六方晶BCN薄膜が生成していることを確認できた。X線光電子分光法(XPS)及び放射光を用いたX線近吸収端微細構造(NEXAFS)測定の結果、ホウ素原子は窒素だけでなく炭素原子とも結合していること、及びB-C-N間のsp2軌道が表面に垂直であることがわかった。