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TaS
Park, P.*; Cho, W.*; Kim, C.*; An, Y.*; Avdeev, M.*; 飯田 一樹*; 梶本 亮一; Park, J.-G.*
Physical Review B, 109(6), p.L060403_1 - L060403_7, 2024/02
Spontaneous Hall conductivity has recently been reported in the triangular lattice antiferromagnet CoTaS under a zero magnetic field. This phenomenon originates from the distinctive noncoplanar triple-
magnetic ground state, possessing uniform real-space Berry curvature characterized by scalar spin chirality. We investigated the physical properties of CoTaS by judiciously controlling the composition, revealing a drastic change in its bulk properties, even by slight variations in cobalt composition, despite the same crystal structure. For 
, Co
TaS keeps all the characteristics of the ground state consistent with the previous studies --- two antiferromagnetic phase transitions at 
and 
(
), a large spontaneous Hall conductivity [
], and a weak ferromagnetic moment along the 
axis. However, samples with 
exhibit distinct bulk properties, including the absence of both and the weak ferromagnetic moment. Our neutron diffraction data reveal that CoTaS with develops coplanar helical magnetic order with 
. This is entirely different from what has been seen in 
, explaining the observed composition dependence.
志賀 基之; Thomsen, B.; 君塚 肇*
Physical Review B, 109(5), p.054303_1 - 054303_12, 2024/02
パラジウム中の水素の中性子非弾性散乱スペクトルを有限温度での核量子効果を考慮して計算した。経路積分に基づく半古典分子動力学と機械学習ポテンシャルを組合せた計算手法を用いた。計算されたスペクトルは、水素原子の振動励起の基本波と第一高調波に対応するピークの位置と強度に関して、実験スペクトルとよく一致した。古典分子動力学法との比較から、中性子非弾性散乱スペクトルにおいて核量子効果が本質的な役割を果たしていることが示された。
菖蒲田 義博
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 27(1), p.011001_1 - 011001_25, 2024/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.44(Physics, Nuclear)円筒チャンバー内でバンチされた相対論的なビームの空間電荷チューンシフトを計算する際、一般に、チャンバー壁の代わりにコースティングビームに対する鏡像電流が使用される。そして、バンチ長を特徴付けるためにバンチ因子が直感的に導入される。そのため、この手法の妥当性はいまだ未確立である。本研究では、グリーン関数を用いてバンチされたビームの空間電荷チューンシフトの計算を行い、鏡像電流を使用して導出された以前の公式と比較する。
SnHuang, Z.*; Wang, W.*; Ye, H.*; Bao, S.*; Shangguan, Y.*; Liao, J.*; Cao, S.*; 梶本 亮一; 池内 和彦*; Deng, G.*; et al.
Physical Review B, 109(1), p.014434_1 - 014434_9, 2024/01
被引用回数：0TbMnSn is a correlated topological magnet with a Mn-based kagome lattice, in which a Chern gap opens at the Dirac point at low temperatures. The magnetic moment direction of the ferrimagnetic order changes from in the kagome plane to the out-of-plane upon cooling, which is essential for generating the Chern gap, but the underlying mechanism for the spin reorientation remains elusive. Here, we investigate the spin-reorientation transition in TbMnSn using neutron scattering. We provide direct evidence for the spin-reorientation transition and unveil the coexistence of two Tb modes at 200 K. To account for these results, we put forward a model based on SU(N) spin-wave theory, in which there is a temperature evolution of the ground state Tb 
orbitals, driven by the crystalline electric field, single-ion anisotropy, and exchange interactions between Tb and Mn ions. Our findings shed light on the complex magnetism of TbMnSn, despite its relatively simple ground state magnetic structure, and provide insights into the mechanisms for tuning magnetic topological materials.
伊藤 孝; 髭本 亘; 下村 浩一郎*
Physical Review B, 108(22), p.224301_1 - 224301_11, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)In positive muon spin rotation and relaxation (
SR) spectroscopy, positive muons () implanted into solid oxides are conventionally treated as immobile spin-probes at interstitial sites below room temperature. This is because each is thought to be tightly bound to an oxygen atom in the host lattice to form a muonic analogue of the hydroxy group. On the basis of this concept, anomalies in SR spectra observed in oxides have been attributed in most cases to the intrinsic properties of host materials. On the other hand, global diffusion with an activation energy of 
0.1~eV has been reported in some chemically-substituted perovskite oxides at cryogenic temperatures, although the reason for the small activation energy despite the formation of the strong O
bond has not yet been quantitatively understood. In this study, we investigated interstitial diffusion in the perovskite oxide lattice using KTaO
cubic perovskite as a model system. We used the SR method and density functional theory calculations along with the harmonic transition state theory to study this phenomenon both experimentally and theoretically. Experimental activation energies for global diffusion obtained below room temperature were less than a quarter of the calculated classical potential barrier height for a bottleneck transfer path. The reduction in the effective barrier height could be explained by the harmonic transition state theory with a zero-point energy correction; a significant difference in zero-point energies for at the positions in the O bonding equilibrium state and a bond-breaking transition state was the primary cause of the reduction. This suggests that the assumption of immobile in solid oxides is not always satisfied since such a significant decrease in diffusion barrier height can also occur in other oxides.
服部 恒一*; 末永 大輝*; 鈴木 渓; 安井 繁宏*
Physical Review B, 108(24), p.245110_1 - 245110_11, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)通常の近藤効果は、伝導電子と交換相互作用を行う不純物を含んだ金属中で起こり、伝導電子のフェルミ面の存在が重要となるが、フェルミ面を持たない系における類似した現象の解明は近藤効果の基礎的理解のために重要である。さらに、通常の近藤効果は磁場中で抑制されるが、とある条件の下では磁場によって増幅することも起こりえる。本論文では、フェルミ面を持たない系において強磁場の存在に起因する近藤効果を記述するための模型を構築・提案する。この模型では、物質中を伝導するディラック粒子と物質内部で局在する不純物から成る粒子対である「近藤凝縮」を平均場として仮定することで、それを秩序変数とする相図を決定することができる。一方で、ディラック粒子・反粒子の粒子対として定義される「カイラル凝縮」は、クォーク系においては古くから知られた基底状態であるが、相互作用するディラック電子系においても類似した基底状態の存在が期待されている。さらに、ディラック粒子・反粒子間に極小の引力相互作用さえあれば、磁場の大きさに伴ってカイラル凝縮が(一般的には)増幅する現象が知られており、magnetic catalysis(磁気触媒機構)と呼ばれている。このため、本研究ではカイラル凝縮と近藤凝縮との磁場中での競合効果に注目し、この競合効果によって磁場をパラメータとする相図上に量子臨界点が現れることを予言した。さらに、磁場だけでなく有限温度の相図の予言も行った。フェルミ面に起因する通常の近藤効果とは異なり、強磁場のみによって誘起される近藤系はモンテカルロ法における負符号問題を持たないため、モンテカルロシミュレーションによって将来的に高精度の検証がなされることが期待される。
symmetry for anisotropic 
hybridization in the heavy-fermion superconductor CeNiGe藤原 秀紀*; 中谷 泰博*; 荒谷 秀和*; 金井 惟奈*; 山神 光平*; 濱本 諭*; 木須 孝幸*; 山崎 篤志*; 東谷 篤志*; 今田 真*; et al.
Physical Review B, 108(16), p.165121_1 - 165121_10, 2023/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)We report the ground-state symmetry of the Ce 4 states in the heavy-fermion superconductor CeNiGe, yielding anisotropic hybridization between the Ce 4 states and conducting electrons. By analyzing linear dichroism in soft X-ray absorption and core-level hard X-ray photoemission spectra, the 4 symmetry is determined as 
-type 
, promoting predominant hybridization with the conducting electrons originating from the Ge site. The band structures probed by soft X-ray angle-resolved photoemission indicates that the Ge 4
components contribute to the band renormalization through the anisotropic hybridization effects, suggesting that the control of the electronic structures of Ge orbital gives an impact to achieve the exotic phenomena in CeNiGe.
深谷 有喜; 圓谷 志郎*; 境 誠司*
Physical Review B, 108(15), p.155422_1 - 155422_6, 2023/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)本研究では、全反射高速陽電子回折を用いて、Ag及びAu原子のインターカレーションによるCo(0001)表面上の単層グラフェンの界面構造変化について調べた。動力学的回折理論に基づく構造解析の結果、400
C以上のアニールによりAg及びAu原子はインターカレーションを起こし、グラフェンの高さが2.04
から3.24 (Ag)および3.32 (Au)に変位することがわかった。700Cでのさらなるアニールにより、Ag原子はデインターカレーションを起こし、グラフェンの高さがインターカレーション前のものに戻る。一方、Au原子では900C以上にアニールしてもデインターカレーションを起こさない。この違いは、Ag及びAu原子の熱脱離過程における活性化エネルギーの差によって説明できる。
常盤 欣文; 酒井 宏典; 神戸 振作; Opletal, P.; 山本 悦嗣; 木俣 基*; 淡路 智*; 佐々木 孝彦*; 柳瀬 陽一*; 芳賀 芳範; et al.
Physical Review B, 108(14), p.144502_1 - 144502_5, 2023/10
被引用回数：0
-軸磁場下で
-軸方向の電流を用いて測定することで、スピン3重項超伝導体UTeにおけるボルテックスダイナミクスを研究しました。驚くべきことに、超伝導状態の深部で、島状の臨界電流の低い領域を発見しました。この現象は、ボルテックスのピンニングが弱まった結果と考えられます。特筆すべきは、この領域が最近提案された中間磁場の超伝導相と一致していることです。我々は、中間磁場超伝導状態において非特異的なボルテックスが存在する可能性を検討しました。この中間状態では、複数の超伝導成分が混合するためボルテックスの中心部で超伝導の秩序パラメータが完全に消えない可能性があり、それがピニングが弱まる原因になっている可能性があります。
Bersweiler, M.*; 大場 洋次郎; Sinaga, E. P.*; Peral, I.*; Titov, I.*; Adams, M. P.*; Rai, V.*; Metlov, K. L.*; Michels, A.*
Physical Review B, 108(9), p.094434_1 - 094434_7, 2023/09
被引用回数：1 パーセンタイル：54.89(Materials Science, Multidisciplinary)Magnetic nanostructure in an isotropic Nd-Fe-B bulk magnet was investigated using small-angle neutron scattering. The two-dimensional scattering patterns show the so-called spike anisotropy, which points the presence of a strong magnetodipolar interaction within the sample. The field-dependence of the scattering intensity is explained by a vortex-like flux closure structure. This suggests that magnetic vortices form pairs.
竹田 幸治; Posp
il, J.*; 山上 浩志; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範
Physical Review B, 108(8), p.085129_1 - 085129_10, 2023/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)We investigated the element-specific electronic states and magnetic properties of ferromagnetic superconductor UCoGe and Ru-substituted U(Co
Ru
)Ge using soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) experiments. YCoGe, a nonmagnetic compound without the 5
electrons, was also examined as a reference material. The shapes of the XMCD spectra of UCoGe at the U 
and Ge 
edges are indistinguishably similar to those of U(CoRu)Ge. On the other hand, the XMCD spectral shape at the Co 
edge is very peculiar and is changed by the existence of the U 5 electrons and the Ru substitution. From the sum rule analysis for the XMCD spectra, it was found that the magnetic moments of the U 5 and Co 3
electrons in UCoGe and U(CoRu)Ge are aligned in the same direction under the present experimental conditions; 
= 5.5 - 50 K and 
= 0 - 10 T. Furthermore, even in the case of YCoGe, the Co 3 electrons have a large orbital magnetic moment, suggesting that the Co 3 electrons in these compounds are in a low symmetric electronic environment originally. Through the - and -dependence of the XMCD intensity, it was revealed that the magnetic properties at the Co site are not simply induced by the magnetism at the U site and that the Co 3 electrons play an important role in the stability of ferromagnetism.
Zn
北澤 崇文; 池田 陽一*; 榊原 俊郎*; 松尾 晶*; 清水 悠晴*; 徳永 陽; 芳賀 芳範; 金道 浩一*; 南部 雄亮*; 池内 和彦*; et al.
Physical Review B, 108(8), p.085105_1 - 085105_7, 2023/08
We demonstrate field-induced single-ion magnetic anisotropy resulting from the multiorbital Kondo effect on diluted ytterbium alloy (Lu
Yb
)RhZn. Single-ion anisotropic metamagnetic behavior is revealed in low-temperature regions where the local Fermi-liquid state is formed. Specific heat, low-field magnetic susceptibility, and resistivity indicate reproduction of the ground-state properties by the SU(
= 8) Kondo model with a relatively large - hybridization of 
= 60.9 K. Dynamical susceptibility measurements on YbRhZn support realizing multiorbital Kondo ground state in (LuYb)RhZn. The single-ion magnetic anisotropy becomes evident above 5 T, which is lower than the isotropic Kondo crossover field of 22.7 T, verifying blurred low-lying crystal field states through the multiorbital Kondo effect.
菖蒲田 義博; 原田 寛之; Saha, P. K.; 高柳 智弘; 田村 文彦; 富樫 智人; 渡辺 泰広; 山本 風海; 山本 昌亘
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 26(5), p.053501_1 - 053501_45, 2023/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Physics, Nuclear)大強度陽子加速器施設(J-PARC)の3GeVシンクロトロン(RCS)では、ビームを出射させるキッカー電磁石のインピーダンスがビームの不安定性を励起することが理論的に予測されてきた。しかしながら、物質・生命科学実験施設に供給されるビームは大きいエミッタンスを持つので、1MWの大強度ビームであっても適切なマシーンパラメタを選べば、ビームの不安定化を抑制することができる。一方で、メインリングに供給されるビームは、小さいエミッタンスを持つので、キッカーのインピーダンスの低減が必須である。そこで、ダイオードと抵抗器を用いたデバイスを使うキッカーインピーダンスを抑制する方式を提案し、その抑制効果を実証した。しかし、J-PARC RCSは25Hzの繰り返し周波数で連続動作させる必要があり、実用化のためには、耐熱性の高い特殊なダイオードを開発する必要があった。この課題を解決するため、本研究において連続運転に耐えうる抵抗付きダイオードを開発した。これにより小さいエミッタンスを持つ大強度のビームの不安定性も抑制できることを実証することができた。またシミュレーションにより、この方式で少なくとも5MWのビーム運転にも利用できることを明らかにした。
Lee, S.*; 仲田 光樹; Tchernyshyov, O.*; Kim, S. K.*
Physical Review B, 107(18), p.184432_1 - 184432_12, 2023/05
被引用回数：4 パーセンタイル：90.23(Materials Science, Multidisciplinary)超対称量子力学に基づき、反強磁性スカーミオン構造を有する磁壁中のマグノンのトポロジカル量子輸送物性を明らかにする。スカーミオン型の磁気構造を有する磁壁中を伝搬するマグノンは、一種のゲージ場として作用する有効磁場を獲得する。そこで、この有効磁場中でのマグノンの反射・屈折現象を超対称量子力学に基づいて解析し、その伝搬および束縛マグノン状態を明らかにする。そして、ラウダウアー公式を用いて、磁壁のカイラリティが増加するにつれてマグノンによる熱流が減少することを明らかにする。本研究はスピンホール効果を活用した熱流の制御方法を理論的に提案する。
dynamics in the H conductors LaH
O玉造 博夢; 福井 慧賀*; 飯村 壮史*; 本田 孝志*; 多田 朋史*; 村上 洋一*; 山浦 淳一*; 倉本 義夫*; 佐賀山 基*; 山田 武*; et al.
Physical Review B, 107(18), p.184114_1 - 184114_8, 2023/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)Using an incoherent quasi-elastic neutron scattering (QENS) technique, we investigate H dynamics in a series of oxyhydrides LaHO that exhibit characteristic high H conductivity. In the end member LaH
(
= 0), two kinds of H dynamics are identified: the jump diffusion and the localized motion. The jump length in the jump diffusion mode increases with increasing . The localized motion is identified as a jump between the two inequivalent sites. These dynamics are corroborated by our molecular dynamical simulations. Our QENS data suggest that similar H dynamics occurs also in oxyhydrides LaHO ( 
0), whose H concentration dependence is consistent with the previous measurement of ionic conductivity. We also discuss the possibility that LaHO is an example of H ion conductors governed by the concerted migration mechanism. The identified H dynamics is a key to understanding the anomalous hydrogen concentration dependence of the diffusion coefficient in lanthanum hydrides, which has been a longstanding mystery in this compound.
舟木 博志*; 山影 相*; 松尾 衛
Physical Review B, 107(18), p.184437_1 - 184437_10, 2023/05
被引用回数：1 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)We develop a microscopic theory of tunneling spin transport at the magnetic interface between a ferromagnetic insulator (FI) and a ferromagnetic superconductor (FSC) driven by ferromagnetic resonance. We show that the spin susceptibilities of the FSC can be extracted from the spin currents by tuning the easy axis of the FI, and thus the spin currents can be a probe for the symmetries of the spin-triplet Cooper pairing. Our results will offer a route to exploiting the synergy of magnetism and superconductivities for spin devices.
佐藤 哲也*; 加藤 岳生*; 大上 能悟*; 松尾 衛
Physical Review B, 107(8), p.L180406_1 - L180406_6, 2023/05
被引用回数：1 パーセンタイル：54.89(Materials Science, Multidisciplinary)We examine the mechanical rotation of a levitated magnetic particle that is induced by ferromagnetic resonance under microwave irradiation. We show that two stable solutions appear in a certain range of parameters by bifurcation when the rotation frequency is comparable to the microwave frequency. This phenomenon originates from the coexistence of the Barnett and the Einstein-de Haas effects. We also reveal that this measurement is sensitive to the strength of the spin-rotation coupling. Our work provides a platform for accessing a microscopic relaxation process from spin to macroscopic rotation.
山 正樹*; 松尾 衛; 加藤 岳生*
Physical Review B, 107(17), p.174414_1 - 174414_15, 2023/05
被引用回数：1 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)We theoretically consider the effect of vertex correction on spin pumping from a ferromagnetic insulator (FI) into a two-dimensional electron gas (2DEG) in which the Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions coexist. The Gilbert damping in the FI is enhanced by elastic spin-flipping or magnon absorption. We show that the Gilbert damping due to elastic spin-flipping is strongly enhanced by the vertex correction when the ratio of the two spin-orbit interactions is near a special value at which the spin relaxation time diverges while that due to magnon absorption shows only small modification. We also show that the shift in the resonant frequency due to elastic spin-flipping is strongly enhanced in a similar way as the Gilbert damping.
安立 裕人*; 池田 直*; 齊藤 英治
Physical Review B, 107(15), p.155142_1 - 155142_10, 2023/04
被引用回数：2 パーセンタイル：75.57(Materials Science, Multidisciplinary)In comparison to transport of spin polarization in ferromagnets, transport of electric polarization in ferroelectrics remains less explored. Taking an excitonic insulator model of electronic ferroelectricity as a prototypical example, we theoretically investigate the low-energy dynamics and transport of electric polarization by microscopically constructing the Ginzburg-Landau action. We show that, because of the scalar nature of the excitonic order parameter, only the longitudinal fluctuations are relevant to the transport of electric polarization. We also formulate the electric-polarization diffusion equation, in which the electric-polarization current is defined purely electronically without recourse to the lattice degrees of freedom.
北村 遼; 二ツ川 健太*; 林 直樹; 平野 耕一郎; 近藤 恭弘; 小坂 知史*; 宮尾 智章*; 森下 卓俊; 根本 康雄*; 小栗 英知
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 26(3), p.032802_1 - 032802_12, 2023/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Physics, Nuclear)バンチシェイプモニター(BSM)はビーム輸送中にある地点での縦方向位相分布を測定して、縦方向ビームチューニングを行う際に有用な装置である。低エネルギー負水素(H)イオンビームの縦方向位相分布を測定するために、大強度ビーム負荷による熱負荷を軽減できるよう2次電子を放出する標的に高配向性グラファイト(HOPG)が採用した。このHOPGターゲットにより、50mA程度の高いピーク電流を持つ3MeV Hイオンビームの中心部で縦方向位相分布の測定が可能となった。テストスタンドでHOPG-BSMを用いて縦方向のバンチ幅を測定したところ、ビームシミュレーションと一致した。HOPG-BSMを用いて、ビーム横方向と縦方向の相関測定を実証した。HOPG-BSMを用いて、縦方向Qスキャン法により縦方向Twissとエミッタンスを測定した。
