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-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：0 パーセンタイル：0.01(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 Wm
K 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.
SnSe
Ren, Q.*; Gupta, M. K.*; Jin, M.*; Ding, J.*; Wu, J.*; Chen, Z.*; Lin, S.*; Fabelo, O.*; Rodriguez-Velamazan, J. A.*; 古府 麻衣子; et al.
Nature Materials, 22, p.999 - 1006, 2023/05
被引用回数：26 パーセンタイル：99.21(Chemistry, Physical)Ultralow thermal conductivity and fast ionic diffusion endow superionic materials with excellent performance both as thermoelectric converters and as solid-state electrolytes. Yet the correlation and interdependence between these two features remain unclear owing to a limited understanding of their complex atomic dynamics. Here we investigate ionic diffusion and lattice dynamics in argyrodite AgSnSe using synchrotron X-ray and neutron scattering techniques along with machine-learned molecular dynamics. We identify a critical interplay of the vibrational dynamics of mobile Ag and a host framework that controls the overdamping of low-energy Ag-dominated phonons into a quasi-elastic response, enabling superionicity. Concomitantly, the persistence of long-wavelength transverse acoustic phonons across the superionic transition challenges a proposed 'liquid-like thermal conduction' picture. Rather, a striking thermal broadening of low-energy phonons, starting even below 50 K, reveals extreme phonon anharmonicity and weak bonding as underlying features of the potential energy surface responsible for the ultralow thermal conductivity (
0.5 WmK) and fast diffusion. Our results provide fundamental insights into the complex atomic dynamics in superionic materials for energy conversion and storage.
; 
SR studies and charge-spin percolation modelSheng, Q.*; 金子 竜也*; Yamakawa, Kohtaro*; Guguchia, Z.*; Gong, Z.*; Zhao, G.*; Dai, G.*; Jin, C.*; Guo, S.*; Fu, L.*; et al.
Physical Review Research (Internet), 4(3), p.033172_1 - 033172_14, 2022/09
A pyrite system NiS
Se
exhibits a bandwidth controlled Mott transition via (S,Se) substitutions in a two-step process: the antiferromagnetic insulator (AFI) to antiferromagnetic metal (AFM) transition at 
0.45 followed by the AFM to paramagnetic metal (PMM) transition at 1.0. Among a few other Mott systems which exhibit similar two-step transitions, Ni(S,Se) is of particular interest because a large intermediate AFM region in the phase diagram would provide unique opportunities to study the interplay between the spin and charge order. By comparing and combining our muon spin relaxation studies and previous neutron scattering studies, here we propose a picture where the spin order is maintained by the percolation of "nonmetallic" localized and dangling Ni moments surrounded by S, while the charge transition from AFI to AFM is caused by the percolation of the conducting paths generated by the Ni-Se-Ni bonds.
Wu, P.*; Fan, F.-R.*; 萩原 雅人*; 古府 麻衣子; Peng, K.*; 石川 喜久*; Lee, S.*; 本田 孝志*; 米村 雅雄*; 池田 一貴*; et al.
New Journal of Physics (Internet), 22(8), p.083083_1 - 083083_9, 2020/08
被引用回数：9 パーセンタイル：57.85(Physics, Multidisciplinary)熱電材料SnSeは、過去数年間で世界的な関心を呼び、その固有の強い格子非調和性は、その優れた熱電性能の重要な要素と見なされている。一方、SnSeにおける格子非調和性の理解は、特にフォノンダイナミクスがこの動作によってどのように影響を受けるかに関して、依然として不十分である。そのため、中性子全散乱,非弾性中性子散乱,ラマン分光法、および凍結フォノン計算により、Na
Sn
Se
S
の格子力学の包括的な研究を行った。格子非調和性は、対分布関数,非弾性中性子散乱、およびラマン測定によって確かめられた。熱膨張と多重フォノン散乱の影響を分離することにより、後者は高エネルギー光学フォノンモードで非常に重要であることがわかった。フォノンモードの強い温度依存性は、この系の非調和性を示している。さらに、我々のデータは、Sドーピングにより、高エネルギー光学フォノンの線幅が広がることを明らかにした。私たちの研究は、SnSeの熱電性能は、フォノンエンジニアリングを介して格子熱伝導率への高エネルギー光学フォノンモードの寄与を減らすことによってさらに強化できることを示唆する。
O
Allenspach, S.*; Biffin, A.*; Stuhr, U.*; Tucker, G. S.*; 河村 聖子; 古府 麻衣子; Voneshen, D. J.*; Boehm, M.*; Normand, B.*; Laflorencie, N.*; et al.
Physical Review Letters, 124(17), p.177205_1 - 177205_7, 2020/05
被引用回数：10 パーセンタイル：64.37(Physics, Multidisciplinary)The dimerized quantum magnet BaCuSiO was proposed as an example of "dimensional reduction" arising near the magnetic-field-induced quantum critical point (QCP) due to perfect geometrical frustration of its interbilayer interactions. We demonstrate by high-resolution neutron spectroscopy experiments that the effective intrabilayer interactions are ferromagnetic, thereby excluding frustration. We explain the apparent dimensional reduction by establishing the presence of three magnetically inequivalent bilayers, with ratios 
, whose differing interaction parameters create an extra field-temperature scaling regime near the QCP with a nontrivial but nonuniversal exponent. We demonstrate by detailed quantum Monte Carlo simulations that the magnetic interaction parameters we deduce can account for all the measured properties of BaCuSiO, opening the way to a quantitative understanding of nonuniversal scaling in any modulated layered system.
-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：37 パーセンタイル：89.98(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。
Shi, W.-Q.*; Fu, H.-Y.*; Bounds, P. L.*; 室屋 裕佐*; Lin, M.; 勝村 庸介*; Zhao, Y.-L.*; Chai, Z.-F.*
Radiation Research, 176(1), p.128 - 133, 2011/07
被引用回数：3 パーセンタイル：17.14(Biology)3-ニトロチロシン(3NT)は酸化ストレスや活性酸素(Reactive Oxygen Species)の発生源の重要な生物的マーカーであることが報告されている。本研究では、3-NTとその誘導体と、水和電子の反応で生ずる反応中間体の紫外,可視吸収スペクトルを測定し、芳香族ニトロアニオンとしての特徴を多く有することを明らかにした。また、3-NT,N-アセチル-3-ニトロチロシンエチルエーテル(NANTE),ニトロチロシンを含有するペプチド、及びグリシン-ニトロチロシン-グリシンと水和電子との反応性を中性水溶液中で測定し、その反応性がニトロ化していない物質との反応性より約二桁高いことを見いだした。さらに、3-NT存在下での水和電子の減衰速度のpH依存性も測定した。
大澤 崇人; 上野 隆; Fu, F.*
Journal of Geophysical Research, 112(D19), p.D19107_1 - D19107_9, 2007/10
被引用回数：15 パーセンタイル：35.81(Meteorology & Atmospheric Sciences)現在建設中のJ-PARCのターゲットとして水銀が用いられることから、環境中の水銀濃度の基礎データを得るために、東海村(本州太平洋岸の小都市)で0価の水銀ガス(GEM)の濃度を2005年10月から2006年8月まで連続して測定した。夏,秋の大気中の水銀の濃度は冬,春より高く、1時間の測定値の11か月間の平均は3.78
1.62ng/m
(n=7551)であった。本研究の結果は、東海村のGEMレベルにおける変化が温度と相対湿度に相関しているが、風速と風向から独立した事象であることを示している。またGEMの日サイクル観測から、その大部分は正午により高い濃度を示し、他方正午に低い濃度を示すパターンは11月に観測されるだけであることがわかった。本研究の結果は、石炭火力発電所とごみ焼却施設という2つの人為水銀発生源候補がほとんどGEMに影響を与えないことを示している。本研究により、東海村における水銀濃度の長期間の推移を明らかにすることができた。
Fu, F.; 渡部 和男; 矢吹 貞代*; 赤木 右*
Journal of Geophysical Research, 109(20), p.D20212_1 - D20212_9, 2004/10
東海村海岸地区で2002年7月2003年7月にかけてアンダーセン型エアサンプラーを用いてエアロゾル試料を粒径別に採取した。エアロゾルを水溶性及び水不溶性成分に分け、それぞれの化学成分を分析し、エアロゾル粒径別の質量,元素組成等の諸データを取得した。その結果、東海村のエアロゾルは、中国の砂嵐の影響を受けていること,海塩粒子が南極のそれより大きく塩素含有率が低いこと等が明らかになった。
Fu, F.; 赤木 右*; 鈴木 祐一郎*; 渡部 和男; 矢吹 貞代*
Geochemical Journal, 38(4), p.333 - 343, 2004/08
被引用回数：9 パーセンタイル：20.26(Geochemistry & Geophysics)日本の石狩炭鉱の石炭と太平洋炭鉱の石炭,インドネシアの熱帯性石炭及びオーストラリアのボッグヘッド石炭試料を炭素成分と鉱物成分に分け、それぞれに含まれる微量希土類元素をICP-MSで精密に分析したところ、石炭の非鉱物成分中の希土類元素パターンは植物の特徴を明確に有することがわかった。さらにセリウムアノーマリとパターンの傾斜に注目すると、三種類の異なる希土類元素パターンに分類されることがわかった。現在までにわれわれが測定した各種植物の希土類元素組成と比較したところ、樹木と類似するもの,湿原植物と類似するもの及び藻類に類似するものであった。ボッグヘッド石炭において石炭のマセラルの観察結果は藻類起源であることがわかっているため、各々の試料における非鉱物成分の希土類元素組成の変化は、希土類元素組成の類似する植物に由来していることを示している。希土類元素の組成で石炭の起源植物を同定するのはこれは初めての試みである。
n eigenmodes, burst modes and chirping modes in the Alfvn frequency range driven by negative ion based neutral beam injection in JT-60U草間 義紀; Kramer, G. J.; 木村 晴行; 三枝 幹雄*; 小関 隆久; 飛田 健次; 及川 聡洋; 篠原 孝司; 近藤 貴; 森山 伸一; et al.
Nuclear Fusion, 39(11Y), p.1837 - 1843, 1999/11
被引用回数：68 パーセンタイル：87.25(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uにおいて、負イオン源ビーム(NNB)を用いて、ビームイオンが励起する不安定性の研究を行った。磁気シアが弱い場合には、ビームイオンの体積平均
値が0.1%と低い領域においてもアルヴェン固有モードが励起されることが明らかとなった。しかし、このモードは強い負磁気シアを持つプラズマでは安定化できることがわかった。ビームイオン値が0.2%程度に上昇し、かつプラズマ中心の安全係数が1.4程度まで低下すると、アルヴェン周波数領域にバースト的に発生をくり返すモードが出現する。このモードにより、わずかではあるがビームイオンが損失することが明らかになった。
草間 義紀; Fu, G. Y.*; Kramer, G. J.*; 三枝 幹雄*; 及川 聡洋; 小関 隆久; 森山 伸一; Tchernychev, F. V.*; 根本 正博; 近藤 貴; et al.
Plasma Physics and Controlled Fusion, 41(9), p.1167 - 1177, 1999/00
被引用回数：5 パーセンタイル：20.1(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uプラズマのイオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)加熱時に、周波数が525~550KHzでトロイダルモード数が3-7の磁場揺動(モード)を観測した。このモードの発生に伴い、高エネルギーイオンの異常輸送を示す中性子発生率の低下が起こる。NOVA-Kコードを用いて解析した結果、このモードは安全係数が1の面で起こるアルヴェン固有モードの一種の楕円度励起アルヴェン固有モード(EAE)であることが明らかになった。ICRF加熱と同時に負イオン源中性粒子ビーム(N-NB)を入射するとEAEは安定化され、中性子発生率も低下しない。NOVA-Kコードを用いてEAEの安定性解析を行ったところ、N-NB入射イオンビームによるランダウ減衰でEAEが安定化できることが新たに明らかになった。
n eigenmodes and their impact on plasma characteristics in JT-60U草間 義紀; Nazikian, R.*; Kramer, G. J.*; 木村 晴行; 三枝 幹雄*; 小関 隆久; Fu, G. Y.*; 飛田 健次; 及川 聡洋; 篠原 孝司; et al.
Fusion Energy 1998, 2, p.537 - 544, 1998/10
JT-60Uでは、負イオン源中性粒子ビーム(NNB)入射で生成される高エネルギーイオンで粒子を模擬し、アルヴェン固有モードの研究を進めている。高エネルギーイオンの体積平均値が0.1%程度と低い領域においても上記のモードが発生することを明らかにした。これは、磁気シアが弱いことによる。値が0.2%程度以上になるとアルヴェン固有モード領域にバースト的に発生をくり返すモードが現れ、わずか(数%)ではあるが高エネルギーイオンの損失を招く。また、アルヴェン固有モードは強い負磁気シアを持つプラズマでは安定化できることも新たに明らかになった。
Fu, F.; 渡部 和男; Wu, Y.*; Xiao, L.*; Xu, X.*; 篠原 伸夫
no journal, ,
大気中のエアロゾルを研究する際に、通常サンプラーを用いてエアロゾルをフィルターに採集し研究する。ハイボリュームとローボリュームアンダーセンサンプラーはエアロゾルの採集によく利用される二種類のサンプラーである。しかし、この二種類のサンプラーから得られた結果は必ず一致することではない。本研究では、この二種類のサンプラーを用いて大気中のエアロゾル濃度,エアロゾル濃度の季節変化と粒度分布,化学成分の季節変化と粒度分布を詳しく研究したうえ、両サンプラーによるの結果差異を詳しく調べ、その原因について議論した。
Fu, F.; 渡部 和男; 篠原 伸夫
no journal, ,
大気中のエアロゾルは、気象変動,人の健康,物質循環などに影響を与える重要な要因の一つであり、近年、ますます注目されている。特に、カーボンエアロゾルは人の健康に影響を与えるだけではなく、大気中の微量成分間の反応にも影響を与える。カーボンエアロゾルの一種であるブラックカーボンエアロゾルはほかの粒子と異なり、赤外線や太陽光を吸収し、温室効果作用があると考えられている。本研究では、大気中のブラックカーボンエアロゾルを採取,分離し、その形態を分析した。さらに、光音響法で異なる形態を持つブラックカーボン粒子の吸光特性を測定し、温室効果作用があるかどうかを確認した。本研究の結果は、大気中には4つタイプのブラックカーボン粒子(粒径50ナノメートルのボール状粒子,ミクロン板状粒子,表面にホールのあるミクロンボールと滑らかな表面を持つミクロンボール)が存在することを明らかにし、さらにすべてのブラックカーボン粒子は赤外線を吸収し、地球温暖化に寄与することを示唆している。
(Li
Fe
)Nの中性子散乱研究古府 麻衣子; Jesche, A.*; Breitner, F.*; H
hn, P.*; 河村 聖子; 中島 健次; 廣井 孝介; 大石 一城*; 河村 幸彦*
no journal, ,
単分子磁石とはナノスケールの単一分子が大きな磁気モーメント・磁気異方性を有し、磁化反転過程が非常に遅くなる物質群のことである。一般的な単分子磁石は錯体であり、磁性イオンに有機分子が配位する。低対称性であることが多く、スピン副準位の決定は容易ではない。本研究では、対称性の高い無機物質Li(LiFe)Nに着目した。Li(LiFe)Nは六方晶であり、LiN層に隔てられたLi三角格子にFeがドープされる。広い濃度領域(
)において単分子磁石挙動が観測されており、トンネルを介した磁化反転が顕著に現れる。単分子磁石挙動を示す無機物質はわずか数例のみであり、その詳細はよくわかっていない。我々は、Fe
の副準位を調べるため、AMATERAS分光器で非弾性散乱測定を行った。複数の励起が観測された。これは、基底状態が
= {7/2,5/2,...}のように単純に記述されず、混成した状態になっていることを示唆する。発表では、TAIKANで観測された磁気小角散乱の結果も合わせ、本物質の磁気特性について議論したい。
(LiFe)Nの中性子散乱研究古府 麻衣子; Jesche, A.*; Breitner, F.*; Hhn, P.*; 河村 聖子; 中島 健次; 廣井 孝介; 大石 一城*; 河村 幸彦*
no journal, ,
ナノスケールの単一分子が大きな磁気モーメント・磁気異方性を有し、磁化反転過程が非常に遅くなる物質群は単分子磁石と呼称される。一般に、単分子磁石は錯体で実現され、無機物質の報告はわずか数例しかない。本研究では、そのひとつである対称性の高い無機物質Li(LiFe)Nに着目した。Li(LiFe)Nは六方晶であり、LiN層に隔てられたLi三角格子にFeがドープされる。単分子磁石挙動は広い濃度領域(
)で観測され、低温でトンネルを介した磁化反転が顕著に現れる。非常に強い異方性磁場(
T)を有し、基底状態が
(
)であることも特徴である。我々は、Li(LiFe)N (
)の磁気特性を明らかにするため、中性子散乱測定を行なった。J-PARCのAMATERAS分光器で得られた中性子非弾性スペクトラムでは、低・高濃度ともに2, 5, 26meV付近に磁気励起が観測された。26meVの励起は
から
への遷移と考えると、ac磁化率の結果と整合する。しかしながら、低エネルギーの磁気励起は単純には説明できず、その起源について検討を進めている。一方、TAIKAN装置で測定した小角散乱では、磁気相関長は20K以下で成長しなくなることが明らかになった。本系の特徴である遅い磁気緩和が、磁気相関の発達を妨げることを示唆している。
