Acoustically driven magnon-phonon coupling in a layered antiferromagnet

Lyons, T. P.*; Puebla, J.*; 山本 慧; Deacon, R. S.*; Hwang, Y.*; 石橋 幸治*; 前川 禎通*; 大谷 義近*

Physical Review Letters, 131(19), p.196701_1 - 196701_6, 2023/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.196701

Harnessing the causal relationships between mechanical and magnetic properties of van der Waals materials presents a wealth of untapped opportunity for scientific and technological advancement, from precision sensing to novel memories. This can, however, only be exploited if the means exist to efficiently interface with the magnetoelastic interaction. Here, we demonstrate acoustically-driven spin-wave resonance in a crystalline antiferromagnet, chromium trichloride, via surface acoustic wave irradiation. The resulting magnon-phonon coupling is found to depend strongly on sample temperature and external magnetic field orientation, and displays a high sensitivity to extremely weak magnetic anisotropy fields in the few mT range. Our work demonstrates a natural pairing between power-efficient strain-wave technology and the excellent mechanical properties of van der Waals materials, representing a foothold towards widespread future adoption of dynamic magneto-acoustics.

核燃料物質を取扱うグローブボックスからの廃棄物等の搬出操作に用いる局所排気装置の開発

石橋 篤; 三枝 祐; 青谷 樹里; 山本 昌彦; 田口 茂郎; 久野 剛彦

日本保全学会第18回学術講演会要旨集, p.241 - 244, 2022/07

核燃料物質を取扱うグローブボックス(GB)から廃棄物等を搬出するバッグアウト操作(搬出物を入れた塩化ビニル製の筒状袋を熱溶着により密閉状態とし、GB外に搬出する操作)において、汚染発生時にその拡大を防止するための局所排気装置を開発した。本排気装置は、バッグアウト操作に使用する既存の作業台と同形状でその内部にHEPAフィルター等による放射性物質の集塵機能を配備し、バッグアウト操作時の汚染拡大リスクを低減した。

Structural phase transition in cobalt oxyfluoride CoSbOF observed by high-resolution synchrotron and neutron diffraction

下野 聖矢*; 石橋 広記*; 永吉 祐輔*; 池野 豪一*; 河口 彰吾*; 萩原 雅人; 鳥居 周輝*; 神山 崇*; 市橋 克哉*; 西原 禎文*; et al.

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 163, p.110568_1 - 110568_7, 2022/04

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2021.110568

The structural phase transition from cubic () to a tetragonal () at 180 K was found in non-centrosymmetric oxyfluoride CoSbOF by high-resolution neutron and synchrotron powder diffraction. To investigate this phase transition, specific heat, magnetization, and dielectric measurements were performed. Although the specific heat and dielectric constant showed anomalies at , a phase transition to ferroelectricity was not observed in the polarization hysteresis loop down to 30 K. The rotation of the CoOF octahedron was observed at from the structural analysis using synchrotron and neutron powder diffraction data. It was found that the magnetic phase transition from paramagnetic to G-type antiferromagnetic occurred at 67 K, at which a peak was observed in the specific heat measurements, via magnetic structure analysis using neutron powder diffraction data. The magnetic moments of Co were aligned along the tetragonal -axis direction with a Co moment of 2.80(1) at 13 K.

Simultaneous determination of zircon U-Pb age and titanium concentration using LA-ICP-MS for crystallization age and temperature

湯口 貴史*; 石橋 梢*; 坂田 周平*; 横山 立憲; 伊藤 大智*; 小北 康弘; 八木 公史*; 大野 剛*

Lithos, 372-373, p.105682_1 - 105682_9, 2020/11

https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105682

ジルコンのU-Pb年代とチタンの濃度を同一スポットで同時に分析することにより、その結晶化年代と結晶化温度がわかる。花崗岩中のジルコンの結晶化年代と結晶化温度を一組のデータとして取得できれば、花崗岩が固化する前のマグマの時間-温度経路を知ることができる。一方で、LA-ICP-MSによる分析で低濃度のチタンを定量することは難しい。本研究では、コリジョン-リアクションセルが搭載された四重極型ICP-MSを用いて、2つの手法により低濃度チタンの定量を試みた。この手法を黒部川花崗岩体(KRG),大崩山花崗岩体(OKG),土岐花崗岩体(TKG),遠野複合深成岩体(TPC)のジルコンに適用して分析したところ、既往研究と整合的なU-Pb年代およびチタン濃度を得た。KRG, OKG, TKG, TCPのジルコンの分析から得られた結晶化年代と結晶化温度から時間-温度経路を推定すると、試料採取されたそれぞれの場所においてジルコンが結晶化温度から急速冷却された時間-温度経路を特徴付けることができる。

Fast nuclear-spin conversion of H trapped and polarized in a CO matrix

山川 紘一郎; 石橋 篤季*; 波吉 敏信*; 東 優一*; 荒川 一郎*

Physical Review B, 102(4), p.041401_1 - 041401_5, 2020/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.041401

The clear evidence for the nuclear spin conversion of matrix-isolated H is presented. We trapped H in a CO film at 5.4 K and detected the induced infrared-absorption band including both the components of ortho and para H. By analyzing its time-evolution, the conversion rate was determined to be 9.4 10 s. We confirmed that this fast conversion was induced just by the CO film with the uniquely unstable structure. We also identified H at another kind of trapping sites, accompanied by higher anisotropy of the confining potential, and estimated its conversion rate to be 6 10 s.

Oxidation of silicon carbide in steam studied by laser heating

Pham, V. H.; 永江 勇二; 倉田 正輝; 古本 健一郎*; 佐藤 寿樹*; 石橋 良*; 山下 真一郎

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.670 - 674, 2019/09

Silicon carbide (SiC) has recently attracted much attention as a potential material for accident tolerant fuel cladding. To investigate the performance of SiC in severe accident conditions, study of steam oxidation at high temperatures is necessary. However, the study focusing on steam oxidation of SiC at temperatures above 1600C is still certainly limited due to lack of test facilities. With the extreme oxidation/corrosion environment in steam at high temperatures, current refractory materials such as alumina and zirconia would not survive during the tests. Application of laser heating technique could be a great solution for this problem. Using laser heating technique, we can localize the heat and focus them on the test sample only. In this study, we developed a laser heating facility to investigate high-temperature oxidation of SiC in steam at temperature range of 1400-1800C for 1-7 h. The oxidation kinetics is then being studied based on the weight gain and observation on cross-sectioned surface of tested sample using field emission scanning electron microscope. Off-gas measurement of hydrogen (H) and carbon monoxide (CO) generated during the test is also being conducted via a sensor gas chromatography. Current results showed that the SiC sample experienced a mass loss process which obeyed paralinear laws. Parabolic oxidation rate constant and linear volatilization rate constant of the process were calculated from the mass change of the samples. The apparent activation energy of the parabolic oxidation process was calculated to be 85 kJ.mol. The data of the study also indicated that the mass change of SiC under the investigated conditions reached to its steady stage where hydrogen generation became stable. Above 1800C, a unique bubble formation on sample surface was recorded.

Role of micropores, mass transfer, and reaction rate in the hydrothermal alteration process of plagioclase in a granitic pluton

湯口 貴史*; 菖蒲澤 花穂*; 小北 康弘*; 八木 公史*; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 西山 忠男*

American Mineralogist, 104(4), p.536 - 556, 2019/04

https://doi.org/10.2138/am-2019-6786

結晶質岩内部における過去の流体の化学的特性を復元するためには、流体の化学的特性を記録しつつ形成された変質鉱物を研究対象とすることが有効となる。そこで本研究は、中部日本の土岐花崗岩体中に認められる斜長石の熱水変質プロセスを斜長石中の微小孔の役割、物質移動、反応速度の観点から論じ、斜長石の変質をもたらす熱水の化学的特徴の変遷について検討した。斜長石の変質はアルバイト化,カリ長石化、およびイライトの形成により特徴づけられる。本研究では、(1)変質領域と非変質領域の微小孔の分布特性の相違、(2)反応式の構築による斜長石変質に伴う流入・流出成分の解明、(3)イライトK-Arの年代決定に基づく変質年代・温度条件の推定、(4)斜長石の変質をもたらす年代・温度条件における熱水の化学的特徴の時間的な推移について論じた。

Position-by-position cooling paths within the Toki granite, central Japan; Constraints and the relation with fracture population in a pluton

湯口 貴史*; 末岡 茂; 岩野 英樹*; 五十公野 裕也*; 石橋 正祐紀; 檀原 徹*; 笹尾 英嗣; 平田 岳史*; 西山 忠男*

Journal of Asian Earth Sciences, 169, p.47 - 66, 2019/01

AA2018-0254.pdf:5.48MB

https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2018.07.039

本研究は、中部日本に位置する土岐花崗岩体を研究対象とし、熱年代学的な手法で冷却履歴(温度-時間履歴)を取得した。10本のボーリングコアから採取された15試料に対して、ジルコンU-Pb年代,黒雲母K-Ar年代,ジルコンフィッション・トラック(FT)年代,アパタイトFT年代、およびFTデータの逆解析からなる温度-時間履歴を提示した。得られた岩体内部の複数地点の冷却履歴の相違を比較し、その位置的な相違を生む原因について言及した。これは熱進化モデルの構築に資するデータとなる。また花崗岩内における物質移動は、水みちとして機能する割れ目により大きく支配されることから、割れ目の分布特性と得られた温度-時間履歴の関連について検討を行った。

Transition of near surface resistivity of tunnel wall during drift closure test

尾崎 裕介; 石橋 正祐紀; 松下 智昭*; 升元 一彦*; 今里 武彦*

Proceedings of 13th SEGJ International Symposium (USB Flash Drive), 4 Pages, 2018/11

瑞浪超深地層研究所では、坑道閉塞後の地質環境変化の把握を目的とした再冠水試験を実施している。再冠水試験において、坑道閉塞前後に2次元比抵抗探査を3度にわたり実施した。1回目は坑道閉塞前に、2回目と3回目は坑道から排水後に探査を実施した。これら探査において、低比抵抗体と高比抵抗体からなる二層構造を検知することができた。これら二層は各々吹き付けコンクリートと母岩部に相当する。また、坑道排水後に実施した探査では、母岩部に相当する高比抵抗体の上部の比抵抗の減少が確認された。この比抵抗変化は、母岩部の亀裂部に存在する不飽和層が冠水試験により飽和した過程を捉えたものと考えられる。

Spatial distribution of the apatite fission-track ages in the Toki granite, central Japan; Exhumation rate of a Cretaceous pluton emplaced in the East Asian continental margin

湯口 貴史*; 末岡 茂; 岩野 英樹*; 檀原 徹*; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 西山 忠男*

Island Arc, 26(6), p.e12219_1 - e12219_15, 2017/11

https://doi.org/10.1111/iar.12219

本報告では、中部日本の東濃地域、土岐花崗岩体のアパタイトフィッション・トラック(AFT)年代の空間分布を明らかにした。AFT年代の空間分布は低温条件での花崗岩の3次元的な冷却史を解明することに有用である。低温条件の冷却史の解明は、岩体の上昇速度の解明に有用となる。そこで、本報告ではAERs(age-elevation relationships)とHeFTyプログラムによるAFT逆解析に基づいて土岐花崗岩体の上昇速度について考察を行った。