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論文

Incommensurate helimagnetic structure of Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ determined by single-crystal neutron diffraction

田中 誠也*; 鬼柳 亮嗣; 石川 喜久*; 天児 寧*; 飯山 拓*; 二村 竜祐*; 丸山 建一*; 内海 重宣*

Physical Review Materials (Internet), 7(1), p.014403_1 - 014403_11, 2023/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

Sc-substituted hexagonal ferrite Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ has an incommensurate helimagnetic structure. However, the incommensurate helimagnetic structure has not been sufficiently determined, and the mechanism via which the helimagnetism develops has not been studied. Time-of-flight single-crystal neutron diffraction measurements were performed on single-crystal samples of Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ with Sc concentrations of x = 0, 0.128, 0.153, and 0.193. The magnetic structure analyses revealed that the helimagnetic structure of Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ is a cone type whose base is in the ab plane and height is in the c-axis direction. The magnetic moments of Fe2(4$$e$$), Fe4(4$$f_{2}$$), and Fe5(12$$k$$) are aligned with distinct angles, leading to the helimagnetic structure of Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$, and can be explained by assuming that there is an antiferromagnetic superexchange interaction $$J_{5}$$ between Fe2(4$$e$$) and Fe5(12$$k$$) that is negligible in the x = 0 crystal. The shorter bond distance of Fe2-O1 in Sc-rich crystals revealed by the crystal structure analyses enhances the superexchange interaction $$J_{5}$$. The relatively strong $$J_{5}$$ leads to competition among the three superexchange interactions, $$J_{3}$$, $$J_{4}$$, and $$J_{5}$$, resulting in the development of the helimagnetic structure. These findings facilitate the understanding of the essentials of the basic magnetic material BaFe$$_{12}$$O$$_{19}$$.

論文

Magnetic phase diagram of helimagnetic Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ (0 $$leq$$ x $$leq$$ 0.2) hexagonal ferrite

丸山 建一*; 田中 誠也*; 鬼柳 亮嗣; 中尾 朗子*; 森山 健太郎*; 石川 喜久*; 天児 寧*; 飯山 拓*; 二村 竜祐*; 内海 重宣*; et al.

Journal of Alloys and Compounds, 892, p.162125_1 - 162125_8, 2022/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:16.07(Chemistry, Physical)

Hexagonal ferrite Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ is an important magnetic oxide material in both science and engineering because it exhibits helimagnetism around room temperature (300 K). In this study, the magnetic phase diagram of Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ consisting of ferri-, heli-, antiferro-, and paramagnetic phases has been completed through magnetization and neutron diffraction measurements. The magnetic phase transition temperature to paramagnetism decreases with the increase in x, and the temperature at which the magnetization reaches a maximum, which corresponds to the magnetic phase transition from heli- to ferrimagnetism, is determined for low x crystals. The temperatures at which helimagnetism appears are precisely determined by observing the magnetic satellite reflection peaks in neutron diffraction at various temperatures, which characterize helimagnetism. Based on these results, the magnetic phase diagram of the Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ system is constructed in the T-x plane. Helimagnetism appears at x $$>$$ 0.06, and magnetism with antiferromagnetic components appears as the extension phase of helimagnetism at x $$>$$ 0.19 through the coexistence region. The turn angle $$phi_{0}$$ of the helix for each x crystal is calculated from the relationship, $$phi_{0} = 2pidelta$$, where $$delta$$ is the incommensurability. The turn angle $$phi_{0}$$ decreases with the increase in temperature for the same x crystal, and increases with the increase in x at the same temperature. Furthermore, it is found that there are clear thresholds at which $$phi_{0}$$ cannot take values between 0$$^{circ}$$ < $$phi_{0}$$ < 90$$^{circ}$$ and 170$$^{circ}$$ < $$phi_{0}$$ < 180$$^{circ}$$.

論文

Development of a rapid analytical method for $$^{129}$$I in the contaminated water and tree samples at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

島田 亜佐子; 小澤 麻由美; 亀尾 裕; 安松 拓洋*; 根橋 宏治*; 新山 拓也; 関 周平; 梶尾 政利; 高橋 邦明

Nuclear Back-end and Transmutation Technology for Waste Disposal, p.311 - 317, 2015/00

汚染水中のI分析におけるIの化学形態と希釈剤の影響を調べるために、3M NaOH溶液とHCl溶液(pH=2)に$$^{129}$$I $$^{-}$$$$^{127}$$IO$$_{3}$$ $$^{-}$$を添加し、還元剤(NaHSO $$_{3}$$)の有無によるIのAnionSRへの吸着ついて調べた。その結果、3M NaOH溶液では還元剤の有無にかかわらず$$^{127}$$Iは抽出されず$$^{129}$$Iは抽出されたことから、3M NaOH溶液中ではI$$^{-}$$は抽出され、IO$$_{3}$$$$^{-}$$は抽出されないこと、還元剤が働かないことが示された。他方、HCl溶液では、$$^{127}$$Iと$$^{129}$$Iが同じ挙動を示し、還元剤なしでは抽出されず、還元剤ありでは抽出されたことから、このHCl溶液中でIは主にIO$$_{3}$$$$^{-}$$として存在し、還元剤によりI$$^{-}$$に還元されたと考えられる。以上によりI$$^{-}$$とIO$$_{3}$$$$^{-}$$を分析するためにはHCl溶液条件が必要であることが分かった。次に、伐採木の分析のために燃焼試験を行った。その結果、100$$^{circ}$$Cから300$$^{circ}$$Cの領域において、段階的にゆっくり昇温することで異常燃焼を避けられること、有機物は酸化剤により分解可能であること、I$$^{-}$$もIO$$_{3}$$$$^{-}$$も約90%がアルカリトラップに回収可能なことを明らかにした。

口頭

福島第一原子力発電所事故により発生したガレキ,汚染水に対する放射化学分析,2; Se-79, Tc-99, I-129, $$alpha$$線核種の分析

星 亜紀子; 安田 麻里; 米川 直樹; 梶尾 政利; 新山 拓也; 矢吹 光史; 島田 亜佐子; 亀尾 裕

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故では、原子炉施設の損壊により放射性核種を含む汚染水やガレキ等が放射性廃棄物として多量に発生した。これらの廃棄物に対する処理・処分方策を検討するためには、その中に含まれる放射性核種の種類と放射能濃度を詳細に把握することが必要となるため、発電所敷地内において試料採取を行うとともに、原子力科学研究所の分析施設に試料を輸送し、詳細な放射能分析を実施している。これらの廃棄物試料には、Cs-137等の核分裂生成物(FP核種)が高濃度で含まれているため、その中に微量含まれるSe-79やTc-99などの検出は極めて難しい。本検討では、FP核種の効率的な除去方法を組合せた分析フローを構築し、ガレキ,滞留水等への適用性を確認するとともに、処理処分方策の検討に必要となる放射能データを取得した。

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