Magnetization switching process by dual spin-orbit torque in interlayer exchange-coupled systems

増田 啓人*; 山根 結太*; 関 剛斎*; Raab, K.*; 土肥 昂尭*; Modak, R.*; 内田 健一*; 家田 淳一; Klui, M.*; 高梨 弘毅

Applied Physics Letters, 122(16), p.162402_1 - 162402_7, 2023/04

https://doi.org/10.1063/5.0140328

We report current-induced magnetization switching in Pt/Co/Ir/Co/Pt multilayers with different Ir layer thicknesses (), where the perpendicularly magnetized Co layers are coupled ferromagnetically or antiferromagnetically through an interlayer exchange coupling and are sandwiched by the Pt spin Hall layers. The domain structures formed during switching vary depending on the magnetization alignment, i.e., ferromagnetically coupled or antiferromagnetically coupled configuration. These results clarify the macroscopic picture of switching process for interlayer exchange-coupled systems. The local picture of the switching process is also examined by a numerical calculation based on a macrospin model, which reveals the switching dynamics triggered by dual spin-orbit torque for both antiferromagnetically and ferromagnetically coupled cases. The numerical calculation shows that the dual spin-orbit torque from the two Pt layers effectively acts on the two Co layers not only for the antiferromagnetically coupled case but also for the ferromagnetically coupled one. Our findings deepen the under- standing of the switching mechanism in a magnetic multilayer and provide an avenue to design spintronic devices with more efficient spin-orbit torque switching.

The Spin state of iron in Fe-bearing Mg-perovskite and its crystal chemistry at high pressure

増野 いづみ*; 大谷 栄治*; 平尾 直久*; 三井 隆也; 増田 亮*; 瀬戸 誠*; 境 毅*; 高橋 豪*; 中野 聡志*

American Mineralogist, 99(8-9), p.1555 - 1561, 2014/08

https://doi.org/10.2138/am.2014.4659

Valence, spin states, and crystallographic sites of Fe in (Mg,Fe)SiO perovskite were investigated using energy-domain Fe-synchrotron Mssbauer spectroscopy and powder X-ray diffraction up to 86 GPa. The volumes of Fe bearing perovskite in this study are slightly smaller than those of Mg endmember perovskite. Our Mssbauer data suggest that Fe prefers A sites coupled with Mg vacancies, which is consistent with previous data at ambient conditions. Fe in the A site remains in a high spin state up to 86 GPa, and some fraction of the A site is occupied by Fe at pressures above 30 GPa. Fe in the A sites is also in a high spin state up to 86 GPa. The coupled substitution from Mg to a high spin state of Fe and Mg vacancy would make the volume of perovskite smaller than that of Mg endmember perovskite.

アルカリ性条件における炭素鋼の腐食に伴う硝酸イオンの化学的変遷挙動

本田 明; 加藤 卓; 建石 剛*; 今北 毅*; 増田 薫*; 加藤 修*; 西村 務*

材料と環境, 55(10), p.458 - 465, 2006/10

https://doi.org/10.3323/jcorr.55.458

放射性廃棄物を地下に処分したときの放射性物質の移行現象は、環境の酸化還元状態や配位子濃度によって影響を受ける可能性があるため、セメント環境を想定したアルカリ性条件で硝酸イオンの金属による還元挙動を検討した。その結果、亜硝酸イオン濃度1.0mol/Lの場合及び硝酸イオン濃度1.0mol/Lの場合と硝酸イオンも亜硝酸イオンも含まない場合の同一電位での電流密度を比較すると、それぞれおよそ2桁から3桁程度及び1桁から2桁程度大きいにもかかわらず、炭素鋼の腐食速度は、硝酸塩の濃度の影響は受けないかむしろ低下し、腐食反応系がアノード支配型であることがわかった。また炭素鋼の腐食に伴う硝酸イオンの還元過程は、硝酸イオン亜硝酸イオンアンモニアなる逐次反応と考えられる。また、アノード支配型の腐食反応におけるカソード過程として、硝酸イオンの還元反応は、水の還元反応と競合すると考えられる。硝酸イオン濃度が高い場合(e.g. 1.0mol/L)には、硝酸イオンの共存しない場合と比較して、腐食に伴う水素発生速度が1/100から1/500と非常に小さくなった。アンモニアの生成速度は、硝酸イオン濃度が1.0E-3mol/Lから1.0mol/Lの範囲でほとんど影響はなかった。

Sorption Behavior of Cs onto Bentonite Colloid

飯島 和毅; 戸村 努*; 増田 嗣也*

Proceedings of 2nd International Meeting on Clays in Natural and Engineered barriers for Radioactive Waste Confinement (TOURS 2005) (CD-ROM), p.607 - 608, 2005/00

ベントナイトコロイドに対するバッチ式収着試験及び脱離試験を行った。収着はFreundlich型収着等温式で表され、分配係数は約20m/kgと粉末状ベントナイトより大きかったが、薄いシート状のコロイド形状の影響が考えられた。脱離試験でも同程度の分配係数が得られたことから、収着したCsのうち少なくとも30%程度は可逆的に収着していることが分かった。

TRU核種を含む廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との相互作用による変遷に関する研究(2)(研究概要)

和田 隆太郎*; 西村 務*; 増田 薫*; 藤原 和雄*; 今北 毅*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2004-017, 71 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-017.pdf:3.42MB

TRU核種を含む廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との相互作用による変遷に関して、研究した。

TRU核種を含む廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との相互作用による変遷に関する研究(研究概要)

和田 隆太郎*; 西村 務*; 増田 薫*; 藤原 和雄*; 今北 毅*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2003-080, 153 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-080.pdf:2.63MB

TRU廃棄物中には硝酸イオンが塩として含まれる廃棄体が存在する。この硝酸イオンは処分場環境で金属などの還元性物質により、亜硝酸イオンやアンモニア等に変遷し、処分場環境変化や核種移行パラメータに影響を及ぼす可能性がある。そこで、金属と硝酸イオン共存溶液との反応に伴う硝酸イオン変遷反応速度及びガス発生速度を正確に把握するためにガラス密封容器を用いた長期反応試験を実施した。また、低酸素環境下での硝酸イオンと金属との反応速度パラメータを評価するために電気化学試験を実施した。(1) 低酸素環境下で、高アルカリ降水系模擬地下水条件下でアンプルを用いた浸漬試験を実施し、金属(炭素鋼,ステンレス鋼及びジルイカロイ)と硝酸イオンとの反応生成物(亜硝酸イオン,アンモニア,水素ガスなど)に関する長期反応生成量データを取得した。また、従来と同一条件下でアンプル試験を実施し、繰り返し精度はほぼ平均値10%にあり、信頼性の高い方法であることを確認した。(2) 溶液pH,温度及び硝酸イオン,亜硝酸イオン濃度をパラメータとした定電位保持試験を中心とした電気化学試験の実施により、硝酸イオン変遷反応への影響を評価した。さらに、JNCで開発された"NEON"のアルゴリズムに準拠したモデルに従い解析を実施し、炭素鋼表面での硝酸イオン変遷挙動解析に見通しを得た。

TRU廃棄物処分環境下における硝酸塩の金属との化学的相互作用による変遷に関する研究(研究概要)

和田 隆太郎*; 西村 務*; 増田 薫*; 藤原 和雄*; 今北 毅*; 建石 剛*

JNC TJ8400 2003-077, 156 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2003-077.pdf:3.63MB

TRU廃棄物中には硝酸イオンが塩として含まれる廃棄体が存在する。この硝酸イオンは処分場環境で金属などの還元性物質により、亜硝酸イオンやアンモニア等に変遷し、処分場環境変化や核種移行パラメータに影響を及ぼす可能性がある。そこで、処分場環境を想定した低酸素環境下での硝酸イオンと金属との化学的相互作用に関する研究を実施した。(1) 低酸素、高pH硝酸イオン共存溶液下で炭素鋼の電気化学試験を行い、硝酸イオンおよび亜硝酸イオン還元反応に関し、反応速度定数を取得した。(2) 低酸素、高pH地下水環境下で浸漬試験を実施し、金属(炭素鋼、ステンレス鋼、ジルイカロイ)と硝酸イオンとの反応生成物(アンモニア、水素ガス等)に関する長期データを取得した。炭素鋼共存中における硝酸起源物質濃度の経時変化より、硝酸イオン還元反応はNO3- NO2- NH3 の逐次反応の可能性が高いことを確認した。(3) 平衡計算の領域での反応モデルの適用性を探るため、汎用物質移行計算コード(PHREEQC)の硝酸還元部分とバルクでの平衡計算を切り離したモデルを検討し、実験結果との整合性を確認した。

プルトニウムの取扱いに関する放射線外部被曝線量の計算法の指針

湯本 鐐三; 五十嵐 孝行*; 増田 純男; 三島 毅*

PNC TN852 73-01, 92 Pages, 1973/05

PNC-TN852-73-01.pdf:2.53MB

プルトニウム燃料の取扱いに伴うガンマ線および中性子による作業者の外部被ばく線量の評価に関して,その計算方法がRoeschの基本式および高次化プルトニウムの取扱対策委員会報告書等に基づいてまとめられた。また,これらの計算手法のFACOM-230/35による計算プログラムの利用についてもまとめられた。利用できるデータとして,プルトニウム燃料部所有プルトニウムの実効精製日およびアメリシウム現蓄積量などが計算されている。また,プルトニウムの放射線特性データ,放射線遮蔽に関する基礎データ,およびプルトニウム燃料部における作業工程条件等が付表に示されている。