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Co
)Sn studied by 
SRCai, Y.*; Yoon, S.*; Sheng, Q.*; Zhao, G.*; Seewald, E. F.*; Ghosh, S.*; Ingham, J.*; Pasupathy, A. N.*; Queiroz, R.*; Lei, H.*; et al.
Physical Review B, 111(21), p.214412_1 - 214412_17, 2025/06
We study the magnetic properties of the metallic kagome system (FeCo)Sn by a combination of muon spin relaxation (SR), magnetic susceptibility, and scanning tunneling microscopy (STM) measurements in single crystal specimens with Co concentrations 
= 0, 0.11, 0.8. In the undoped antiferromagnetic compound FeSn, we find possible signatures for a previously unidentified phase that sets in at 
~K, well beneath the Neel temperature 
~K as indicated by a peak in the relaxation rate 1/
observed in zero field (ZF) and longitudinal field (LF) SR measurements, with a corresponding anomaly in the ac and dc susceptibility, and an increase in the static width 1/
in ZF-SR measurements. No signatures of spatial symmetry breaking are found in STM down to 7~K. Related to the location and motion of muons in FeSn, we confirmed a previous report that about 40% of the implanted muons reside at a field-cancelling high symmetry site at 
~K, while an onset of thermal hopping changes the site occupancy at higher temperatures. In Fe
Co
Sn, where disorder eliminated the field-cancellation effect, all the implanted muons exhibit precession and/or relaxation in the ordered state. In Fe
Co
Sn, we find canonical spin glass behavior with freezing temperature 
~K; the ZF and LF-SR time spectra exhibit results similar to those observed in dilute alloy spin glasses CuMn and AuFe, with a critical behavior of 
at 
and 
as 
. The absence of spin dynamics at low temperatures makes a clear contrast to the spin dynamics observed by SR in many geometrically frustrated spin systems on insulating kagome, pyrochlore, and triangular lattices. The spin glass behavior of CoSn doped with dilute Fe moments is shown to originate primarily from the randomness of doped Fe moments rather than due to geometrical frustration of the underlying lattice.
Li, F.*; Tang, X.*; Fei, Y.*; Zhang, J.*; Liu, J.*; Lang, P.*; Che, G.*; Zhao, Z.*; Zheng, Y.*; Fang, Y.*; et al.
Journal of the American Chemical Society, 147(17), p.14054 - 14059, 2025/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)2,2'-ビピラジン(BPZ)の圧力誘起重合により結晶性グラファンナノリボン(GANR)を合成した。中性子回折データのリートベルト精密化,核磁気共鳴スペクトル,赤外スペクトル,理論計算を行った結果、BPZは
積層した芳香環の間でディールス・アルダー重合し、並外れた長距離秩序を持つ伸びたボート型GANR構造を形成することがわかった。未反応の-C=N-基がボートの両端を橋渡ししており、さらなる機能化の余地がある。このGANRのバンドギャップは2.25eVであり、光電応答は良好である(I
/I
=18.8)。われわれの研究は、高圧トポケミカル重合法が、特定の構造と望んだ特性を持つグラファンの精密な合成に有望な方法であることを強調している。
Ling, B.-K.*; Chang, M.*; Zhai, Y.-Q.*; Deng, J.*; 古府 麻衣子*; Guo, H.*; Zhao, J.*; Fu, Z.*; Zheng, Y.-Z.*
Journal of the American Chemical Society, 147(13), p.10935 - 10942, 2025/03
被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)The efficient excitation and controlled propagation of nanoscale spin waves remain significant challenges, as their intrinsic dispersion relations are primarily determined by magnetic dipole and exchange interactions. Here we report the first observed coexistence of quantum spin wave excitation and single-molecule magnet behavior in a mixed chromium(III) and dysprosium(III) complex, namely Dy
Cr
(
-F)(mdea)
(piv)
, which shows a large ferrimagnetic ground moment with a restricted quantum tunneling gap (
3.8 
10
cm
) up to nine levels, leading to an axial anisotropic energy barrier of 12 cm and opened hysteresis loop at 0.4 K.
Che, G.*; Fei, Y.*; Tang, X.*; Zhao, Z.*; 服部 高典; 阿部 淳*; Wang, X.*; Ju, J.*; Dong, X.*; Wang, Y.*; et al.
Physical Chemistry Chemical Physics, 27(2), p.1112 - 1118, 2025/01
被引用回数：3 パーセンタイル：65.57(Chemistry, Physical)芳香族分子の圧力誘起重合(PIP)は、様々な炭素系材料を合成するための効果的な方法として浮上してきた。目的とする構造や機能を得るためには、適切な官能基化された分子前駆体の選択が極めて重要である。本研究では、1,4-ジフルオロベンゼン(1,4-DFB)をPIPの構成要素として選択した。1,4-DFBをその場高圧で調べた結果、約12.0GPaで相転移が起こり、18.7GPaで不可逆的な化学反応が起こることがわかった。生成物の構造解析と反応のカイネティクスから、直線的な成長を伴う擬六方晶積層フッ素ダイヤモンドナノスレッドの形成が明らかになった。高圧下のベンゼンの結晶構造と比較して、1,4-DFBは[001]軸に沿って高い圧縮を示す。この異方的な圧縮は、[01
]軸に沿ったより強いH
相互作用と、[100]軸と[010]軸に沿った潜在的な圧縮阻害H
F相互作用に起因し、[01]軸に沿った可能な反応経路を促進する。この研究は、分子スタッキングを調節し、反応経路に影響を与える官能基化の重要な役割を強調している。
-
transitionsYang, Q.*; Yang, X.*; Wang, Y.*; Fei, Y.*; Li, F.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Han, Y.*; 服部 高典; Zhu, P.*; et al.
Nature Communications (Internet), 15, p.7778_1 - 7778_9, 2024/09
被引用回数：9 パーセンタイル：88.46(Multidisciplinary Sciences)明るい一重項励起子と三重項励起子を同時に発現する発光材料は、オプトエレクトロニクス、サイネージ、情報暗号化において大きな可能性を秘めている。しかしながら、高性能の白色発光を実現するためには、蛍光と燐光の寄与が不均衡であることが大きな障害となっている。ここでは、水素結合の協同効果による圧力処理エンジニアリングによって、n--遷移の混合を実現し、イソフタル酸(IPA)中で三重項状態の発光を7%から40%に高めることで、この課題に対処した。加圧処理したIPAでは、蛍光と燐光のハイブリッドに基づく優れた白色発光が得られ、フォトルミネッセンス量子収率は当初の19%(青色発光)から75%に増加した。その場での高圧IRスペクトル、X線回折、中性子回折から、圧力の上昇に伴い水素結合が連続的に強化されることが明らかになった。さらに、この強化された水素結合は、圧力処理後も常圧条件下まで保持され、バランスの取れた一重項/三重項励起子集団のための効率的な系間交差を目的としたIPAに与え、効率的な白色発光をもたらした。この研究は、有機低分子の三重項状態を明るくするルートを提案するだけでなく、一重項励起子と三重項励起子の比率を調節して、高性能の白色発光を構築するものである。
-MgAgSbLi, J.*; Li, X.*; Zhang, Y.*; Zhu, J.*; Zhao, E.*; 古府 麻衣子; 中島 健次; Avdeev, M.*; Liu, P.-F.*; Sui, J.*; et al.
Applied Physics Reviews (Internet), 11(1), p.011406_1 - 011406_8, 2024/03
被引用回数：7 パーセンタイル：91.57(Physics, Applied)The desire for intrinsically low lattice thermal conductivity (
) in thermoelectrics motivates numerous efforts on understanding the microscopic mechanisms of heat transport in solids. Here, based on theoretical calculations, we demonstrate that -MgAgSb hosts low-energy localized phonon bands and avoided crossing of the rattler modes, which coincides with the inelastic neutron scattering result. Using the two-channel lattice dynamical approach, we find, besides the conventional contribution (
70% at 300 K) from particlelike phonons propagating, the coherence contribution dominated by the wavelike tunneling of phonons accounts for 30% of total at 300 K. By considering dual contributions, our calculated room-temperature of 0.64 WmK well agrees with the experimental value of 0.63 WmK. More importantly, our computations give a nonstandard 
dependence, perfectly explaining the abnormal temperature-trend of 
in experiment for -MgAgSb. By molecular dynamics simulation, we reveal that the structure simultaneously has soft crystalline sublattices with the metavalent bonding and fluctuating liquid-like sublattices with thermally induced large amplitude vibrations. These diverse forms of chemical bonding arouse mixed part-crystal part-liquid state, scatter strongly heat-carrying phonons, and finally produce extremely low . The fundamental research from this study will accelerate the design of ultralow- materials for energy-conversion applications.
Zhao, K.*; 常盤 欣文; Chen, H.*; Gegenwart, P.*
Nature Physics, 20(3), p.442 - 449, 2024/03
被引用回数：10 パーセンタイル：95.37(Physics, Multidisciplinary)磁性結晶において、時間反転対称性が明示的に破れているにもかかわらず、時間反転に関連する二つの平衡状態は常にエネルギー的に等価である。強磁性体では、この時間反転の等価性は磁化の磁場依存性のヒステリシスおよび金属的な場合には異常ホール効果(AHE)のヒステリシスに現れる。時間反転において、これらの量は符号が変わるが、その大きさは変わらない。ここでは、金属的なカゴメ型スピンアイスHoAgGeにおいて、カゴメ面に平行な磁場が印加された際に時間反転に似た等価性が現れることを示す。低温で磁化の磁場依存性においては消失するヒステリシスが見られるが、磁場依存のAHEにおいては有限のヒステリシスがある。これは、ほぼ同じエネルギーと純磁化を持ちながら、AHEと縦方向の磁気抵抗の大きさが異なる状態の出現を示唆している。実験データと最小のタイトバインディングモデルの解析により、これらのほぼ等価な状態を関連付ける時間反転に似た操作を特定した。これは、HoAgGeにおけるカゴメ格子の非自明な歪みに関連している。われわれの研究は、トランスポート現象がイライラしたスピン系における隠れた対称性を特定するための診断力を示している。
Hu, Q.*; Wang, Q. M.*; Zhang, T.*; Zhao, C.*; Iltaf, K. H.*; Liu, S. Q.*; 深津 勇太
Energy Reports (Internet), 9, p.3661 - 3682, 2023/12
被引用回数：10 パーセンタイル：66.70(Energy & Fuels)This study evaluates petrophysical properties of representative geological rocks in the context of injectivity, storage space, and caprock integrity for effective utilization and long-term storage of carbon dioxide. A total of 10 geological rocks were selected as representative storage media for consideration as saline aquifers & depleted oil and gas reservoirs, basalts, and cap rocks, as well as utilization in organic-rich shale and coal seams. An integrated suite of laboratory tests, including liquid immersion porosimetry, gas expansion porosimetry, grain size distribution, mercury intrusion porosimetry, and gas diffusion, were performed on these various rock samples. The results exhibit a disparity of petrophysical properties among two broad groups of rocks: rocks selected for possible storage of CO have porosities of 10-25%, permeabilities of 10
-10
m
, m-sized pore-throat size distribution, and mostly good pore connectivity; in contrast, the potential caprocks have porosities of 0.5-5%, permeabilities of 10
-10
m, pore throat sizes of 50 nm, and probably poorly connected pore networks. An understanding of the measured facets of pore structure and contribution of fractures is also critical in the context of different testing principles and data interpretation of petrophysical analyses, as well as observational scales in the laboratory and field, and therefore reliable confidence of CO storage and utilization performance. Our work further illustrates the controlling influence of grain size distribution and geological processes on pore size distribution and pore connectivity for a wide range of rock types and lithologies, and particularly presents the extent and behavior of CO gas diffusion with a custom-designed apparatus for a holistic understanding of various petrophysical attributes of widely different geological rocks.
Shangguan, Y.*; Bao, S.*; Dong, Z.-Y.*; Xi, N.*; Gao, Y.-P.*; Ma, Z.*; Wang, W.*; Qi, Z.*; Zhang, S.*; Huang, Z.*; et al.
Nature Physics, 19(12), p.1883 - 1889, 2023/09
被引用回数：19 パーセンタイル：94.19(Physics, Multidisciplinary)The magnetization of a quantum magnet can be pinned at a fraction of its saturated value by collective effects. One example of such a plateau phase is found in spin-1/2 triangular-lattice antiferromagnets. They feature strong geometrical frustration and the plateau phase therein is often interpreted as arising from an order-by-disorder mechanism driven by quantum fluctuations. Here we observe a one-third magnetization plateau under an applied magnetic field in the spin-1 antiferromagnet NaNiBiO
with a honeycomb lattice, which, with conventional magnetic interactions, would not be geometrically frustrated. Based on our elastic neutron scattering measurements, we propose the spin structure of the plateau phase to be an unusual partial spin-flop ferrimagnetic order. Our theoretical calculations indicate that bond-anisotropic Kitaev interactions are the source of frustration that produces the plateau. These results suggest that Kitaev interactions provide a different route to frustration and phases driven by quantum fluctuations in high-spin magnets.
X-ray synchrotron diffractionLi, H.*; Liu, Y.*; Zhao, W.*; Liu, B.*; 冨永 亜希; 菖蒲 敬久; Wei, D.*
International Journal of Plasticity, 165, p.103612_1 - 103612_20, 2023/06
被引用回数：22 パーセンタイル：94.97(Engineering, Mechanical)コバルトフリーのマルエージング鋼の強度特性を明らかにするために、高エネルギー放射光X線回折法を利用したその場引張試験を行った。マルテンサイト相とオーステナイト相からの回折プロファイルが得られ、それらの強度及び幅が負荷に伴い変化している様子が観察された。回折プロファイルを解析した結果、時効(as-aged)材では、低応力レベルにてマルテンサイトの含有量が緩やかに減少し、高応力レベルでは急激に減少した。一方、熱処理(as-solution)材では、応力の増加とともにオーステナイト相がマルテンサイト相に著しく転移変態している結果が得られた。これらのことがそれぞれの強度特性に起因していることを明らかにした。
BaCo(PO)Sheng, J.*; Wang, L.*; Candini, A.*; Jiang, W.*; Huang, L.*; Xi, B.*; Zhao, J.*; Ge, H.*; Zhao, N.*; Fu, Y.*; et al.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 119(51), p.e2211193119_1 - e2211193119_9, 2022/12
被引用回数：30 パーセンタイル：93.24(Multidisciplinary Sciences)Although considerable progress has been made in the theoretical understanding of the low-dimensional frustrated quantum magnets, experimental realizations of a well-established scaling analysis are still scarce. This is particularly true for the two-dimensional antiferromagnetic triangular lattices. Owing to the small exchange strength, the newly discovered compound NaBaCo(PO) provides a rare opportunity for clarifying the quantum criticality in an ideal triangular lattice with quantum spin S=1/2. In addition to the establishment of the complete phase diagrams, the spin Hamiltonian with a negligible interplane interaction has been determined through the spin wave dispersion in the polarized state, which is consistent with the observation of a two-dimensional quantum critical point with the Bose-Einstein condensation of diluted free bosons.
K(Zn
Mn
)
As studied by X-ray magnetic circular dichroism and resonant inelastic X-ray scattering鈴木 博人*; Zhao, G.*; 岡本 淳*; 坂本 祥哉*; Chen, Z.-Y.*; 野中 洋亮*; 芝田 悟朗; Zhao, K.*; Chen, B.*; Wu, W.-B.*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 91(6), p.064710_1 - 064710_5, 2022/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)The magnetic properties and the electronic excitations of the new diluted magnetic semiconductor BaK(ZnMn)As have been studied by X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and resonant inelastic X-ray scattering (RIXS). The sum rule analysis of the XMCD spectra indicates that the Mn atoms are in the high-spin configurations of 
, whereas the presence of competing ferromagnetic and antiferromagnetic interactions between the Mn ions reduces the net spin moment. Based on a comparison of the RIXS line shapes with those of GaMnAs, it is concluded that the ground state of Mn in BaK(ZnMn)As consists of both the 
and 
electron configurations.
Zhao, Y.*; Suzuki, T.*; Iimori, T.*; Kim, H.-W.*; Ahn, J. R.*; 堀尾 眞史*; 佐藤 祐輔*; 深谷 有喜; Kanai, T.*; Okazaki, K.*; et al.
Physical Review B, 105(11), p.115304_1 - 115304_8, 2022/03
被引用回数：1 パーセンタイル：7.32(Materials Science, Multidisciplinary)本研究では、時間・角度分解光電子分光を用いて、SiC基板上に作製したグラフェン層におけるキャリアダイナミクスについて調べた。光ポンピング後の準結晶グラフェンのディラックバンドでは、電子ドーピングに層依存性が観測された。また、光誘起キャリア輸送量は基板からの距離に依存することがわかった。フラット基板及びステップ基板上の単層グラフェンの結果から、キャリアの生成源は界面のステップ状態に由来することがわかった。本メカニズムは、密度汎関数計算による電子構造を基にした動的モデルにより記述できる。
深谷 有喜; Zhao, Y.*; Kim, H.-W.*; Ahn, J.-R.*; 吹留 博一*; 松田 巌*
Physical Review B, 104(18), p.L180202_1 - L180202_5, 2021/11
被引用回数：16 パーセンタイル：71.60(Materials Science, Multidisciplinary)2層グラフェンはねじれ角に応じて多彩な物性を発現する。30
のねじれ角を持つ2層グラフェンでは、相対論的ディラックフェルミオンを有する二次元準結晶となる。本研究では、陽電子回折を用いて、SiC(0001)基板上に合成したグラフェン準結晶の原子配置を解明した。グラフェン準結晶の層間隔は3.46
であり、通常のAB積層型に比べ0.17広がることがわかった。この値は、グラフェン間のカップリングの強さを決定するうえで重要なパラメーターとなる。
Hao, Y. Q.*; Wo, H. L.*; Gu, Y. M.*; Zhang, X. W.*; Gu, Y. Q.*; Zheng, S. Y.*; Zhao, Y.*; Xu, G. Y.*; Lynn, J. W.*; 中島 健次; et al.
Science China; Physics, Mechanics & Astronomy, 64(3), p.237411_1 - 237411_6, 2021/03
被引用回数：12 パーセンタイル：67.42(Physics, Multidisciplinary)We report thermodynamic and neutron diffraction measurements on the magnetic ordering properties of the honeycomb lattice magnet YbCl. We find YbCl exhibits a N
el type long-range magnetic order at the wavevector (0, 0, 0) below T
= 600 mK. This magnetic order is associated with a small sharp peak in heat capacity and most magnetic entropy release occurs above the magnetic ordering temperature. The magnetic moment lies in-plane, parallel to the monoclinic a-axis, whose magnitude m
= 0.86(3) 
is considerably smaller than the expected fully ordered moment of 2.24 for the doublet crystal-field ground state. The magnetic ordering moment gradually increases with increasing magnetic field perpendicular to the ab-plane, reaching a maximum value of 1.6(2) at 4 T, before it is completely suppressed above 9 T. These results indicate the presence of strong quantum fluctuations in YbCl.
Wang, Y.*; Jia, G.*; Cui, X.*; Zhao, X.*; Zhang, Q.*; Gu, L.*; Zheng, L.*; Li, L. H.*; Wu, Q.*; Singh, D. J.*; et al.
Chem, 7(2), p.436 - 449, 2021/02
被引用回数：286 パーセンタイル：99.76(Chemistry, Multidisciplinary)Nanozymes are promising alternatives to natural enzymes, but their use remains limited owing to poor specificity. Overcoming this is extremely challenging due to the intrinsic structural complexity of these systems. We report theoretical design and experimental realization of a series of heterogeneous molybdenum single-atom nanozymes (named Mo
-N
-C), wherein we find that the peroxidase-like specificity is well regulated by the coordination numbers of single Mo sites. The resulting Mo-N-C catalyst shows exclusive peroxidase-like behavior. It achieves this behavior via a homolytic pathway, whereas Mo-N-C and Mo-N-C catalysts have a different heterolytic pathway. The mechanism of this coordination-number-dependent enzymatic specificity is attributed to geometrical structure differences and orientation relationships of the frontier molecular orbitals.
He, H.*; Naeem, M.*; Zhang, F.*; Zhao, Y.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Wang, B.*; Wu, X.*; Lan, S.*; Wu, Z.*; et al.
Nano Letters, 21(3), p.1419 - 1426, 2021/02
被引用回数：72 パーセンタイル：96.16(Chemistry, Multidisciplinary)In CrCoNi, a so-called medium-entropy alloy, an fcc-to-hcp phase transformation has long been anticipated. Here, we report an in situ loading study with neutron diffraction, which revealed a bulk fcc-to-hcp phase transformation in CrCoNi at 15 K under tensile loading. By correlating deformation characteristics of the fcc phase with the development of the hcp phase, it is shown that the nucleation of the hcp phase was triggered by intrinsic stacking faults. The confirmation of a bulk phase transformation adds to the myriads of deformation mechanisms available in CrCoNi, which together underpin the unusually large ductility at low temperatures.
-MgAgSbLi, X.*; Liu, P.-F.*; Zhao, E.*; Zhang, Z.*; Guide, T.*; Le, M. D.*; Avdeev, M.*; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 古府 麻衣子; et al.
Nature Communications (Internet), 11, p.942_1 - 942_9, 2020/02
被引用回数：63 パーセンタイル：93.33(Multidisciplinary Sciences)高性能の熱電材料実現には低熱伝導率が必要であり、その機構としてはフォノンの非調和によるもの、あるいは、結晶構造の動的な乱れによるフォノンの散乱によるものがあげられ、どちらも中性子散乱でその現象が明らかにされている。我々は中性子散乱と第一原理計算を組み合わせ、-MgAgSbにおいて、静的な結晶構造の乱れとフォノンの非調和性が組み合わされて極端に低い熱伝導率が実現されているということを見いだしたので、これを報告する。
GeWo, H.*; Wang, Q.*; Shen, Y.*; Zhang, X.*; Hao, Y.*; Feng, Y.*; Shen, S.*; He, Z.*; Pan, B.*; Wang, W.*; et al.
Physical Review Letters, 122(21), p.217003_1 - 217003_5, 2019/05
被引用回数：7 パーセンタイル：47.18(Physics, Multidisciplinary)We report neutron scattering measurements of single-crystalline YFeGe in the normal state, which has the same crystal structure as the 122 family of iron pnictide superconductors. YFeGe does not exhibit long-range magnetic order but exhibits strong spin fluctuations. Like the iron pnictides, YFeGe displays anisotropic stripe-type antiferromagnetic spin fluctuations at (
). More interesting, however, is the observation of strong spin fluctuations at the in-plane ferromagnetic wave vector (
). These ferromagnetic spin fluctuations are isotropic in the (
) plane, whose intensity exceeds that of stripe spin fluctuations. Both the ferromagnetic and stripe spin fluctuations remain gapless down to the lowest measured energies. Our results naturally explain the absence of magnetic order in YFeGe and also imply that the ferromagnetic correlations may be a key ingredient for iron-based materials.
Yin, H.*; Chung, B.*; Chen, F.*; 大内 隆成*; Zhao, J.*; 田中 伸幸; Sadoway, D. R.*
Nature Energy (Internet), 3(2), p.127 - 131, 2018/02
被引用回数：67 パーセンタイル：87.59(Energy & Fuels)リチウムイオン選択性を有する多孔質伝導膜を用い、正極と負極の電極金属を分離することで、性能劣化が小さく、高い充放電効率が得られるこれまでにない概念の溶融塩蓄電池の開発を行った。多孔質伝導膜にセラミックスの窒化チタン焼結体を、正・負極材に、それぞれ鉛及びリチウム鉛を使用した蓄電池を作製し、作動温度410Cにおける100サイクル試験を行った。初期の100サイクル平均の性能で、充放電効率が90%以上と優れた性能を達成するとともに、その間の充放電効率の低下速度は1サイクル当たり0.0017%が得られた。これは10年経過後も充放電効率の劣化は10%以下と高寿命であることを示している。また、多孔質状金属(ステンレス及びチタン)に窒化チタンをコーティングした多孔質伝導膜を使用した場合においても、同様の充放電効率を示すことを明らかにした。このように本開発で導入した金属を基盤とする多孔質伝導膜は、低電気抵抗が可能な薄膜化かつ工業的スケールアップに向けた大型化が期待できるものである。
