WASHIO, Masakazu

写真a

Affiliation

Faculty of Science and Engineering, School of Advanced Science and Engineering

Job title

Professor

Homepage URL

http://www.f.waseda.jp/

Concurrent Post 【 display / non-display

  • Faculty of Science and Engineering   Graduate School of Advanced Science and Engineering

  • Affiliated organization   Global Education Center

Research Institute 【 display / non-display

  • 2020
    -
    2022

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

Education 【 display / non-display

  •  
    -
    1976

    The University of Tokyo   Faculty of Engineering  

Degree 【 display / non-display

  • 東京大学   工学博士

  • Doctor of Engineering

  • 工学博士 (東京大学)

Professional Memberships 【 display / non-display

  •  
     
     

    RadTech Japan

  •  
     
     

    原子力学会

  •  
     
     

    高分子学会

  •  
     
     

    日本化学会

  •  
     
     

    Physical Society of Japan

display all >>

 

Research Areas 【 display / non-display

  • Fundamental physical chemistry

  • Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics

  • Nuclear engineering

Research Interests 【 display / non-display

  • Electron Accelerator, High Brightness X ray, Pulse Radiolysis,Elementary Particles Physics,Nuclear Physics & Cosmic Ray Physics,Accelerator Physics

Papers 【 display / non-display

  • Fabrication of thermo-responsive cell-culture membranes with Poly(N-isopropylacrylamide) by electron-beam graft polymerization

    Ryoya Shimura, Yoshitaka Suematsu, Hiroto Horiuchi, Shinji Takeoka, Akihiro Oshima, Masakazu Washio

    RADIATION PHYSICS AND CHEMISTRY   171  2020.06  [Refereed]

     View Summary

    Cell-sheet engineering aims to generate tissues and organs through lamination and transplantation of acquired cell sheets. The technique has become used in the field of regenerative medicine, and the development of cell-culture plates equipped with a switching function for cell adhesion/cell-sheet detachment has been in progress. Our research group has produced thermo-responsive cell-culture membranes by grafting poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) onto an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE). Grafting is achieved via electron beam (EB) pre-irradiation grafting methods. The high biocompatibility of ETFE is well known, and high yields of trapped radicals can be obtained through the use of ionizing radiation. Increased thermo-responsivity of the cell-culture membranes can be achieved by increasing the amount of grafted PNIPAAm. In the present study, we fabricated grafted membranes with different grafting yields (GY), and evaluated the thermo-responsivity and cell-adhesion/cell-sheet-detachment abilities. First, C2C12 cells were cultured at 37 degrees C for 2 days on the grafted samples, then the cell sheet was detached by reducing the temperature to 20 degrees C after cell proliferation. In the fabricated samples with the GY of 14.9% +/- 1.0%, cells reached confluence in 2 days, and the resulting cell sheet was detached within 15 min without any damage.

    DOI

  • Pulse duration dependence of ablation threshold for fused silica in the visible femtosecond regime

    E. Terasawa, T. Shibuya, D. Satoh, Y. Moriai, H. Ogawa, M. Tanaka, R. Kuroda, Y. Kobayashi, K. Sakaue, M. Washio

    Applied Physics A   126 ( 6 )  2020.06  [Refereed]

    DOI

  • Soft x-ray laser beamline for surface processing and damage studies.

    Masahiko Ishino, Thanh-Hung Dinh, Yuji Hosaka, Noboru Hasegawa, Kimio Yoshimura, Hiroki Yamamoto, Tadashi Hatano, Takeshi Higashiguchi, Kazuyuki Sakaue, Satoshi Ichimaru, Masatoshi Hatayama, Akira Sasaki, Masakazu Washio, Masaharu Nishikino, Yasunari Maekawa

    Applied optics   59 ( 12 ) 3692 - 3698  2020.04  [International journal]

     View Summary

    We have developed a soft x-ray laser (SXRL) beamline equipped with an intensity monitor dedicated to ablation study such as surface processing and damage formation. The SXRL beam having a wavelength of 13.9 nm, pulse width of 7 ps, and pulse energy of around 200 nJ is generated from Ag plasma mediums using an oscillator-amplifier configuration. The SXRL beam is focused onto the sample surface by the Mo/Si multilayer coated spherical mirror. To get the correct irradiation energy/fluence, an intensity monitor composed of a Mo/Si multilayer beam splitter and an x-ray charge-coupled device camera has been installed in the beamline. The Mo/Si multilayer beam splitter has a large polarization dependence in the reflectivity around the incident angle of 45°. However, by evaluating the relationship between reflectivity and transmittance of the beam splitter appropriately, the irradiation energy onto the sample surface can be derived from the energy acquired by the intensity monitor. This SXRL beamline is available to not only the ablation phenomena but also the performance evaluation of soft x-ray optics and resists.

    DOI PubMed

  • Development of self-resonating enhancement cavity operating in single-longitudinal-mode

    Yuuki Uesugi, Alexander S. Aryshev, Masafumi Fukuda, Tsunehiko Omori, Nobuhiro Terunuma, Junji Urakawa, Tohru Takahashi, Yuya Koshiba, Seiya Otsuka, Masakazu Washio, Yuji Hosaka, Shunichi Sato

    Conference on Lasers and Electro-Optics    2020

    DOI

  • Mode-locked pulse oscillation of a self-resonating enhancement optical cavity

    Y.Hosaka, Y. Honda, T. Omori, J. Urakawa, A. Kosuge, K. Sakaue, T. Takahashi, Y. Uesugi, M. Washio

    Journal of Physics: Conference Series   1350   1 - 6  2019.12  [Refereed]

display all >>

Misc 【 display / non-display

  • 第17回放射線プロセスシンポジウム―その目的と技術の発展―

    鷲尾方一

    放射線と産業   ( 146 ) 4‐7  2019.06

    J-GLOBAL

  • 【粒子ビームサイエンスの進歩と展望-HIMACの成果を中心に-】(3章)【放射線化学】放射線化学におけるHIMAC施設 重粒子照射による高分子材料の空間制御 機能性材料開発を中心に

    鷲尾 方一, 大島 明博, 長澤 尚胤, 村上 健

    Radioisotopes   68 ( 4 ) 259 - 265  2019.04

     View Summary

    本稿では、早稲田大学を中心としたグループでこれまで行ってきた高エネルギー重粒子線による高分子材料への照射効果とその応用に関して記述する。重粒子線照射による放射線化学反応の微小空間における局所性に関して研究を行ってきた。得られた知見を元に、微小空間での重粒子線のエネルギー付与量を制御し、空間的に制御された分布を持ったラジカルを誘起し、グラフト反応させることを通じ、空間制御型の機能性材料(PEFC:Polymer Electrolyte Fuel Cell)の創製を行ってきた。(著者抄録)

  • 紫外線のフェムト秒レーザーによる合成石英のアブレーション閾値のパルス幅依存性の研究

    寺澤英知, 寺澤英知, 佐藤大輔, 澁谷達則, 盛合靖章, 黒田隆之助, 坂上和之, 鷲尾方一

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)   74 ( 1 ) ROMBUNNO.15pG107‐7  2019.03

    J-GLOBAL

  • 電子ビームの傾き制御を用いたコヒーレントTHz放射の高度化に関する研究

    蓼沼優一, BRAMELD M, SHEN Y, 村上達希, 坂上和之, 坂上和之, 鷲尾方一, 黒田隆之助, 平義隆

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)   74 ( 1 ) ROMBUNNO.17aG107‐4  2019.03

    J-GLOBAL

  • 高周波電子銃用Cs‐Teフォトカソードの同時蒸着法に関する研究

    丹羽智朗, 宮松順也, 坂上和之, 鷲尾方一, 飯島北斗

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)   74 ( 1 ) ROMBUNNO.14aG107‐3  2019.03

    J-GLOBAL

display all >>

Industrial Property Rights 【 display / non-display

  • 電解質膜、膜電極接合体、および燃料電池

    6137569

    土田 亮太, 巽 貴浩, 吉川 妙子, 坪倉 英裕, 平岩 郷志, 大島 明博, 鷲尾 方一

    Patent

  • 積層体およびその製造方法

    6030191

    鷲尾 方一

    Patent

  • 積層体およびその製造方法

    5770349

    鷲尾 方一

    Patent

  • 電解質膜、膜電極接合体、燃料電池、及び電解質膜の製造方法

    6068939

    鷲尾 方一, 大島 明博, 土田 亮太, 巽 貴浩, 吉川 妙子, 坪倉 英裕, 平岩 郷志

    Patent

  • 微細構造体及びその製造方法

    鷲尾 方一, 大山 智子, 大久保 聡, 高橋 朋宏, 小林 亜暢

    Patent

display all >>

Research Projects 【 display / non-display

  • High Quality X-ray Generation with 10 MW Self-Resonating Enhancement Optical Cavity

    Project Year :

    2019.04
    -
    2024.03
     

  • Establishment of design principle and basic technology for next generation medical high temperature superconducting skeleton-cyclotron

    Project Year :

    2018.06
    -
    2023.03
     

  • 次世代医療用高温超伝導スケルトン・サイクロトロンの設計原理・開発基盤の確立

    Project Year :

    2018.04
    -
    2022.03
     

  • 小型高輝度X線源のためのレーザーコンプトン散乱クラブ衝突化の実現

    Project Year :

    2018.04
    -
    2021.03
     

     View Summary

    レーザー光と電子ビームを衝突させ、より高エネルギーのX線光子を発生するレーザーコンプトン散乱において、衝突角に開きがあるような状況下においても理想的な正面衝突に近づけるために電子ビームに傾きを付与した状態で衝突を行う。このような衝突方法をクラブ衝突と呼んでおりルミノシティの増大が期待できる。昨年度、衝突用レーザーシステムの一旦の完成を遂げたものの、メインアンプであるThin-disk再生増幅器のモードプロファイルの安定性に課題を残す結果となっていた。今年度においては共振器構造を見直し、光が往復するリニア型から光が周回するリング型への開発を行った。リング型にすることで増幅光のモードプロファイル改善だけでなく、戻り光が発生しなくなるというメリットもある。リニア型の開発では戻り光によってシード系の損傷を経験し、修復が必要になるという手戻りを幾度か経験した。リング型ではミラー枚数が増えたが最大11mJの出力を確認することに成功した。ビーム品質を表すM2は水平垂直の両方向においておよそ1.5という測定結果を得ることに成功し、Thin-diskの利点である高いビーム品質とミリジュール級の増幅を両立することに成功した。ルミノシティ及びクラブ衝突による増大率の双方を高めるために衝突点においてレーザーをできる限り集光することが求められるため、ビーム品質は極めて重要である。これらを70cm×130cmの小型で移動可能な光学台に構築できた。回折格子対によるパルス圧縮では、折り返しミラーを平面ミラーからコの字型のミラーに置き換えることで往復の光路長を同一にした。オートコリレータによるパルス幅計測で1.5ピコ秒まで圧縮することに成功した。加速器との同期においては基準信号を119MHzから714MHzにし、チラーを別室配置することで外乱を低減した。結果、数ピコ秒の同期精度を得ることに成功した。電子ビームの高品質化、レーザーの大出力化に成功している。特にレーザーの安定性確保が実現できたので、最終年度に大きな成果が見込める。加速器とレーザーの同期について、可能な限りジッターを最小化するための方策を予備的に試験実施しており、2020年度にはこのシステムを用いて原理実証を達成できると考えている

  • Study of gamma-ray generation by using self-resonating enhancement optical cavity

    Project Year :

    2013.04
    -
    2018.03
     

     View Summary

    A power enhancement optical cavity is a compelling means of realizing high laser power. However, a precise feedback system is necessary for maintaining the narrow resonance condition of the optical cavity; this has become a major technical issue in developing such cavities. We have developed a new approach that does not require any active feedback system, by placing the cavity in the outer loop of a laser amplifier. We demonstrated the CW operation of the new system. The effective finesse of the cavity was measured to be 394,000, and the laser power stored in the cavity was approximately 187,000 times greater than the incident power to the cavity. The stored power was stabilized with a fluctuation of 1.7%, and we confirmed continuous cavity operation. This result has the potential to trigger an innovative evolution for applications that use optical resonant cavities. We also performed the first demonstration of a mode-locked pulse oscillation using the new system

display all >>

Specific Research 【 display / non-display

  • ヨウ化銀固定グラフト繊維の過冷却防止能を利用する氷凍結に必要なエネルギーの最小化

    2019   斎藤恭一

     View Summary

     放射線グラフト(接ぎ木)重合法という高分子修飾手法を使って、ナイロン繊維を出発材料にして物質分離機能をもつ繊維を開発した。具体的には、放射線を照射してナイロン繊維上にラジカルをつくり、そこからエポキシ基をもつビニルモノマーをグラフト重合させた。 本研究では、過冷却現象を制御できる材料として、ヨウ化銀固定およびタンニン酸固定繊維を、放射線グラフト重合法を適用して作製し精製水の凍結挙動を調べ、特にヨウ化銀固定繊維において、顕著な凍結挙動の違いに関する知見を得た。

  • コヒーレントEUV光による高分子アブレーション過程の解明と微細構造形成

    2016   坂上和之, 東口武史

     View Summary

    本研究では、コヒーレンスを持つEUV光(波長13.5nm)を利用した照射試験を実施した。具体的にはパルス幅が7~10 psのEUVビームの照射試験を実施するにあたり、量子科学技術研究開発機構(量研機構:QST)関西光科学研究所のEUVビーム装置を用い,EUV光の強度を変化させるため、光ビームラインに適切な厚さのZrフィルターをセットし、アブレーションの閾値を求めた。その結果、single shotの実験においては、どちらの高分子についてもそのアブレーション閾値は3-4mJ/㎠と非常に低い値となった。

  • 逆電流・電圧耐性のある低加湿運転可能な高出力固体高分子形燃料電池の開発研究

    2010  

     View Summary

     固体高分子型燃料電池(PEFC)の長期発電のためには、発電性能を低下させる種々の要因について詳細に検討する必要がある。本研究では、アニオン交換基(-OH)によるヒドロキシラジカルの生成を抑制する事を目指して、ナフィオン分散液とアニオン交換樹脂の微粒子をブレンドした電解質膜(NA)を作製し、FENTON試薬を用いて当該電解質膜を劣化させた後、試料の特性を評価した。また更に、低加湿運転を目指した傾斜機能を持つ固体高分子型燃料電池システムをイオンビーム等のエネルギー付与の不均一性を利用して作製し、その特性を評価した。 まず、アニオン交換樹脂を導入した系については、種々の濃度のアニオン交換樹脂含量の試料を作製しフェントン試験後の重量減少及び溶出したイオンの種類と濃度を測定した。この系においては、アニオン交換樹脂のパウダーの粒子径がナフィオン分散液に比べ大きいため、膜の劣化に伴い、予想より多い重量減少を確認した。すなわち、アニオン交換樹脂が当初の役割を果たさず、母体であるナフィオンとの相溶性の悪さにより、膜の劣化とともに流失したと判断できた。このことより、アニオン交換樹脂の粒子径を少なくともナフィオン分散液と同等にすべきであるという示唆が得られた。一方低加湿運転を実施可能とするために、アノードからカソードにかけて傾斜機能を与えた電解質膜を合成し、プロトン伝導性について検討した。この場合には、FEP(テフロンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体)にカチオン交換基をイオンビームのエネルギー付与の深さ方向への不均一性を利用して、適切な傾斜機能導入し、詳細な試験を行った。その結果、プロトンの移動メカニズムがビークル機構よりホッピング機構が大きく寄与している膜の合成に成功した。これにより、相対湿度0~16%の低加湿条件で、従来の性能を上回る電解質膜の合成に成功した。今後は、当初より検討しているヒドロキシラジカル抑制のためのアニオン交換基の導入方法について更に検討を加える事で真に実用可能な新規の高性能電解質膜が合成できるものと考えている。

  • 逆電流耐性を有する傾斜機能型ハイブリッド電解質膜の開発研究

    2009  

     View Summary

     これまで我々は、電子線グラフト重合法により固体高分子形燃料電池用のカチオン交換膜を開発してきた。さらに作製したカチオン交換膜を微粒子化し市販のNafion® 分散液と混合してハイブリッド電解質膜を成形することで,発電性能の向上が得られることが分かった。しかしながら,得られたハイブリッド膜は耐酸化性に課題を残していた。そこで,本研究ではカチオン交換膜にアニオン交換樹脂を少量添加することによって,ヒドロキシラジカルによる酸化劣化の抑制を検討した。開発したカチオン/アニオン交換基を有するハイブリッド電解質膜の基礎物性と,アニオン交換樹脂を含有させたことによる発電性能への影響を評価した。 具体的には、アニオン交換樹脂アンバーライト(オルガノ株式会社製)を粉砕し,Nafion®分散液に加えた混合液を用意した。得られた混合液を超音波振動処理することで充分に撹拌させたあと,溶液をシャーレに移し,室温乾燥および熱処理(120 ℃,10 min,真空)をすることでハイブリッド膜(NA)を作製した。添加粒子の重量割合が1, 5 wt%であるハイブリット膜をそれぞれNA-1%,NA-5% とし,Nafion®分散液のみで作製したNafion-cast 膜を比較対象として用いた。作製したハイブリッド膜の基礎物性,および発電性能を測定した。発電のための膜・電極接合体(MEA)は,0.1 mlのNafion® 分散液を塗布・乾燥させてバインダー層を形成させたPt担持カーボン電極に,電解質膜を挟み熱プレス(110 ℃,8 MPa, 3 min)することで作製した。作製したMEAをJARI標準燃料電池発電セルに組み込み,セル温度60 ℃で発電試験を行った。使用した水素および酸素ガスの流量は50 ml/minであり,水素ガスは室温加湿した(相対湿度: 16%)。リニアスイープボルタンメトリ法によりI-V特性を評価し,四極交流インピーダンス法により電池の内部抵抗を測定した。 その結果、従来のカチオン交換膜の性能と発電性能においてほぼ同等である膜が得られる事を確認した。またアニオン交換樹脂を5%添加した膜においてはOCVの工場も見られ、今後逆電流耐性のある膜の開発に向けた基礎的なデータを得る事ができた。

  • 燃料電池用部分フッ素化イオン交換膜の合成と機能評価

    2007  

     View Summary

    はじめにこれまで固体高分子型燃料電池用電解質膜として、放射線グラフト法により高性能で安価な部分フッ素化電解質膜の開発を行ってきた。開発された放射線グラフト膜は、電極-電解質膜界面にバインダーとして塗布するNafion-dispersionとの物性が違うことで、電極-電解質界面の接着性が低下し、発電時に内部抵抗の要因となっていると懸念されている。そこで本研究では膜-電極界面の接着性改善を目的として、バインダーと放射線グラフト膜から成る新規ハイブリッド電解質膜の開発研究を行った。実験方法TeflonFEP(フロン工業、膜厚25μm)に窒素気流中室温下において15kGyの電子線照射を行った。その後FEPにスチレンをグラフトさせ、反応後、クロロスルホン酸溶液を用いてスルホン化することでスルホン化FEPを得た。次に得られたスルホン化FEP (s-FEP)をミキサーミルで粉砕し、それを5%Nafion-dispersionに分散させ熱処理を行うことによってハイブリッド電解質膜FNを得た。ここでFNにおいてs-FEP粒子の添加量を50wt%, 20wt%, 10wt%とし、それぞれFN50w%, FN20w%, FN10w%とする。また、s-FEP及びNafion-dispersionのみで作製したNafion-castと合わせて物性評価を行った。結果および考察得られた各PEMのイオン交換容量(IEC)と、AFMで測定した表面粗さRaを評価すると、IECの高いs-FEPをブレンドすることにより、その値はFN50w%(1.2meq/g), FN20w%(1.1meq/g), FN10w%(1.0meq/g), Nafion-cast(0.9meq/g)の順になった。表面粗さRaはFN50w%(319nm), FN20w%(153nm), FN10w%(87nm)となった。これは、添加したs-FEPの粒径が22μmとNafion粒子に比べて大きいために添加割合を増やすほど表面の凹凸が激しくなったためであると考えられる。それぞれの膜で作成した膜-電極接合体をセル温度60℃で発電させた結果、FNの系に関してはいずれもs-FEPよりも高い出力が得られ、その結果は高い順にFN10w%, FN20w%, FN50w%であった。特にFN10%の膜では、最高出力密度1W/cm2の高出力化に成功した。FNの系でs-FEPよりも高い発電性能が得られた理由は、バインダーと同じ成分を膜に添加したことにより膜-電極間の相溶性が高くなり、生成イオンが拡散しやすくなったためであると考えられる。しかしながら、s-FEP粒子の添加量を増やすと表面粗さが増大するため、添加量の少ないFN10w%の方がFN50w%よりも接着性が良好であり、FN10w%が最も高い発電性能を示したものと考えられる。

display all >>

 

Syllabus 【 display / non-display

display all >>