Spontaneous topological Hall effect induced by non-coplanar antiferromagnetic order in intercalated van der Waals materials

高木 寛貴*; 高木 里奈*; 見波 将*; 野本 拓也*; 大石 一城*; 鈴木 通人*; 柳 有起*; 平山 元昭*; Khanh, N.*; 軽部 皓介*; et al.

Nature Physics, 19(7), p.961 - 968, 2023/07

https://doi.org/10.1038/s41567-023-02017-3

In ferromagnets, electric current generally induces a transverse Hall voltage in proportion to the internal magnetization. This effect is frequently used for electrical readout of the spin up and down states. While these properties are usually not expected in antiferromagnets, recent theoretical studies predicted that non-coplanar antiferromagnetic order with finite scalar spin chirality - meaning a solid angle spanned by neighboring spins - can induce a large spontaneous Hall effect even without net magnetization or external magnetic field. This phenomenon, the spontaneous topological Hall effect, can potentially be used for the efficient electrical readout of the antiferromagnetic states, but it has not been experimentally verified due to a lack of appropriate materials hosting such magnetism. Here, we report the discovery of all-in-all-out type non-coplanar antiferromagnetic order in triangular lattice compounds CoTaS and CoNbS. These compounds are reported to host unconventionally large spontaneous Hall effect despite their vanishingly small net magnetization, and our analysis reveals that it can be explained in terms of the topological Hall effect that originates from the fictitious magnetic field associated with scalar spin chirality. These results indicate that the scalar spin chirality mechanism offers a promising route to the realisation of giant spontaneous Hall response even in compensated antiferromagnets, and highlight intercalated van der Waals magnets as a promising quasi-two-dimensional material platform to enable various nontrivial ways of electrical reading and possible writing of non-coplanar antiferromagnetic domains.

第2廃棄物処理棟蒸発処理装置・IIの開放検査(2015年度)

半田 雄一; 中嶋 瞭太; 米川 昭久*; 高津 和希; 木下 淳一; 入江 博文; 鈴木 久雄*

JAEA-Technology 2020-005, 22 Pages, 2020/06

JAEA-Technology-2020-005.pdf:6.43MB

第2廃棄物処理棟には原子力科学研究所内外で発生する比較的レベルの高い放射性液体廃棄物の処理を行う蒸発処理装置・IIが設置されている。蒸発濃縮処理作業を行う重要部である蒸発缶の開放点検を保全計画に従い3年に1度実施し、蒸発缶の腐食の状態を調査し健全性を確認している。今回は、2015年度(平成27年度)に実施した蒸発処理装置・IIの開放点検の記録である。

Experimental determination of the topological phase diagram in Cerium monopnictides

黒田 健太*; 越智 正之*; 鈴木 博之*; 平山 元昭*; 中山 充大*; 野口 亮*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 國定 聡*; 室 隆桂之*; et al.

Physical Review Letters, 120(8), p.086402_1 - 086402_6, 2018/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.086402

We use bulk-sensitive soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy and investigate bulk electronic structures of Ce monopnictides (CeX; X=P, As, Sb and Bi). By exploiting a paradigmatic study of the band structures as a function of their spin-orbit coupling (SOC), we draw the topological phase diagram of CeX and unambiguously reveal the topological phase transition from a trivial to a nontrivial regime in going from CeP to CeBi induced by the band inversion.

Structural basis for acceptor-substrate recognition of UDP-glucose: anthocyanidin 3--glucosyltransferase from

廣本 武史; 本庄 栄二郎*; 野田 尚信*; 玉田 太郎; 数馬 恒平*; 鈴木 正彦*; Blaber, M.; 黒木 良太

Protein Science, 24(3), p.395 - 407, 2015/03

https://doi.org/10.1002/pro.2630

チョウマメの花弁に含まれるUDP-glucose: anthocyanidin 3--glucosyltransferase(UGT78K6)は、UDP-glucoseを糖供与体とし、青色色素の基本骨格をなすデルフィニジンへの糖転移を触媒する酵素である。本酵素は、「フラボノール」に類似した化学構造を有するにもかかわらず、デルフィニジンなど「アントシアニジン」特異的な糖転移活性を示す。その糖受容体認識に関わる構造基盤を明らかにするため、UGT78K6単独の立体構造ならびに各糖受容体(アントシアニジンに分類されるデルフィニジンとペチュニジン、またフラボノールの一種であるケンフェロール)が結合した複合体の立体構造をX線結晶構造解析により決定した。今回の研究で見出された糖受容体の結合様式は、これまでに報告されている類似の糖転移酵素(赤ブドウ由来GT1)とケンフェロールとの結合様式とは全く異なるものであり、発色の異なる糖受容体「アントシアニジン」と「フラボノール」をどのように識別しているのか、その分子メカニズムの解明を可能とした。今後、得られた構造情報を基に糖受容体との相互作用部位を改変することにより、色味の異なる色素化合物の合成あるいは医薬品候補分子の合成を可能にするものと期待される。

Crystal structure of UDP-glucose:anthocyanidin 3--glucosyltransferase from

廣本 武史; 本庄 栄二郎*; 玉田 太郎; 野田 尚信*; 数馬 恒平*; 鈴木 正彦*; 黒木 良太

Journal of Synchrotron Radiation, 20(6), p.894 - 898, 2013/11

https://doi.org/10.1107/S0909049513020712

チョウマメの花弁には、テルナチンと呼ばれるポリアシル化アントシアニンが含まれている。その生合成の最初の段階を担うのがUDP-グルコース:アントシアニジン3--グルコシルトランスフェラーゼ(3GT-A)であり、UDP-グルコースを糖供与体とし、糖受容体であるアントシアニジン類への糖転移反応を触媒する。ここでは3GT-Aの構造機能相関を明らかにするため、3GT-Aの大腸菌組換え体を調製し、その立体構造をX線結晶構造解析により1.85分解能で決定した。その全体構造は、2つのRossmann-like //ドメインから成るGT-Bフォールドを有しており、また2つのドメイン間に形成されたクレフトには、糖供与体(UDP-Glc)および糖受容体を結合するキャビティが存在していた。既に報告されている赤ブドウ由来フラボノイド3--グリコシルトランスフェラーゼ(GT1)との構造比較より、糖受容体であるケンフェロールの結合に関与するアミノ酸残基が3GT-Aにおいて有意に置換されていることが明らかとなった。これらの知見は、両酵素の糖受容体特異性の差別化を理解する上で重要と考えられる。

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。

Viscosity and density measurements of melts and glasses at high pressure and temperature by using the multi-anvil apparatus and synchrotron X-ray radiation

大谷 栄治*; 鈴木 昭夫*; 安藤 良太*; 浦川 啓*; 舟越 賢一*; 片山 芳則

Advances in High-Pressure Technology for Geophysical Applications, p.195 - 209, 2005/09

https://doi.org/10.1016/B978-044451979-5.50012-0

本論文は第3世代放射光SPring-8でのX線ラジオグラフィーと吸収法による高温高圧での珪酸塩融体とガラスの粘性及び密度測定技術についてまとめたものである。X線ラジオグラフィーその場観察による落下球法は、珪酸塩融体の粘性を高温下で6GPaを超える圧力まで測定することを可能にした。われわれは粘性測定の実験技術の詳細と、アルバイトやジオプサイド-ジェダイド系などの幾つかの珪酸塩の測定結果を紹介する。X線吸収法が、バサルトガラスや鉄ナトリウム珪酸塩ガラスの高温下で圧力5GPaまでの密度測定に適用された。これらのガラスの密度測定の結果は、この方法が高温高圧での珪酸塩融体の密度測定に有用であることを示している。

Progress in ITER diagnostics development in Japan

河野 康則; 近藤 貴; 石川 正男; 波多江 仰紀; 谷塚 英一; 今澤 良太; 小川 宏明; 杉江 達夫; 竹内 正樹; 佐藤 和義; et al.

no journal, , 

ITER計画において日本が調達する6つの計測装置の開発について進展を報告する。主な内容は以下の通り。(1)マイクロフィッションチェンバー:MIケーブルの真空フィードスルー部の試作を行い、真空リーク量はITERの要求を満足することを確認した。(2)周辺トムソン散乱計測装置:真空容器内のレーザービームダンプ及びポートプラグ内光学機器の設計を進めるとともに、電子温度の非等方性を診断するための新しい測定法を提案した。(3)ポロイダル偏光計:プラズマ立ち上げ時及びプラズマ燃焼時における電流分布計測精度を評価し、ITERの計測要求を満足するために必要な偏光計測精度を明らかにした。(4)ダイバータ不純物モニター:水平ポート光学系について、出射瞳径を大きくするとともに、耐放射線性の高い色消しレンズを採用した設計を行い、期待できる検出光量を従来より16倍増加させた。(5)ダイバータ熱電対:外側ダイバータターゲット側面への熱電対の固定方法に関する試作試験を開始した。(6)ダイバータIRサーモグラフィー:観測ポートが、従来のダイバータポートから水平ポートに変更されることに対応し、解決すべき課題の整理を行うとともに、概念設計を開始した。

チョウマメ由来UDP-グルコース:アントシアニジン3--グルコシル基転移酵素における糖受容体基質の認識機構

廣本 武史; 本庄 栄二郎*; 玉田 太郎; 黒木 良太; 野田 尚信*; 数馬 恒平*; 鈴木 正彦*

no journal, , 

UDP-グルコース:アントシアニジン3--グルコシル転移酵素(UGT78K6)は、アントシアニン色素の基本骨格をなすアントシアニジン類への糖転移を触媒する酵素で、チョウマメの青色の花弁に含まれるポリアシル化アントシアニン(テルナチン)の生合成の初期段階を担っている。また本酵素は、類似の分子構造を有するにも拘わらず、フラボノール類に対して著しく低い糖転移活性を示すことが知られている。そこで、糖受容体基質の認識に関わる構造基盤を明らかにするため、UGT78K6に各糖受容体基質(アントシアニジンに分類されるデルフィニジンとペチュニジン、またフラボノールの一種であるケンフェロール)が結合した酵素-基質複合体の立体構造を、X線結晶構造解析により、それぞれ2.6, 2.7, 1.8の分解能で決定した。これは、アントシアニジンが酵素に結合した状態を観測した初めての例である。本解析で見出された各糖受容体基質の結合様式は、これまでに報告されている類似の糖転移酵素(赤ブドウ由来GT1)とは全く異なるものであり、異なる発色を担うアントシアニジンとフラボノールをどのように識別しているのか、その分子メカニズムの解明を可能とした。

長期使用大型ナトリウム機器の解体技術,3; 空気プラズマ切断時におけるナトリウム付着機器の燃焼抑制効果

早川 雅人; 鈴木 重哲*; 下山 一仁; 梅田 良太; 吉田 英一; 宮越 博幸

no journal, , 

大型ナトリウムタンクを安全に解体するためには、内部に残留するナトリウムを可能な限り低減させること及び内部のナトリウムの燃焼を抑制させることが有効である。抜取り配管が設置されていないタンクにおいては、新たに挿入する特殊ノズルによりナトリウムを抜取り、大幅に低減することが可能となった。また、厚肉タンクの切断に有効な空気プラズマ法は、切断時に高温の溶断スラグが発生するため、これを広範囲に分散させるよう切断場所と時間を管理した。タンク内に拡散されたスラグはナトリウム面に堆積され、湿分や空気を遮断し、燃焼抑制効果が確認された。本報は、長期間使用してきた大型ナトリウムタンクの解体作業を通して、これらの技術を確認した結果について報告する。