Sinusoidal magnetic structure of andalusite-type AlxFe-xGeO with = 0.09 and 0.15

柿本 和勇*; 太田 寛人*; 原口 祐哉*; 萩原 雅人; 鳥居 周輝*; 神山 崇*; 香取 浩子*

Journal of the Physical Society of Japan, 91(5), p.054707_1 - 054707_9, 2022/05

https://doi.org/10.7566/JPSJ.91.054707

Neutron diffraction experiments on polycrystalline andalusite-type AlFeGeO with to were performed. The magnetic Bragg peaks with the propagation vector of = (0, 0.150(1), 0) for the sample with and = (0, 0.141(1), 0) for the sample with were observed, which means that an incommensurate magnetic order was realized for each sample. The calculation of the magnetic structure factors by the Pawley method and the analysis of the irreducible representations revealed that both samples have a magnetic structure in which the magnetic moments rotate in the crystallographic -plane with sinusoidal modulation along the -axis. By the Luttinger Tisza method, we determined the sign of the nearest-neighbor exchange interaction consists that reproduce the magnetic structure obtained by the irreducible representation analysis.

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.

Crystal structures of highly hole-doped layered perovskite nickelate PrSrNiO studied by neutron diffraction

梶本 亮一; 中島 健次; 藤田 全基*; 石角 元志*; 鳥居 周輝*; 石川 喜久*; Miao, P.*; 神山 崇*

Journal of the Physical Society of Japan, 88(11), p.114602_1 - 114602_6, 2019/11

https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.114602

A high-resolution time-of-flight powder neutron diffraction study of the layered nickel oxide PrSrNiO with and was performed to characterize the crystal structures of these highly hole-doped nickelates. For the sample with , the Ni-O bond lengths decrease uniformly with decreasing temperature, and the atomic displacement parameters are similar to those for . In contrast, for the sample with , the out-of-plane Ni-O bond length shows a sharp thermal contraction in the high-temperature region, which is suggestive of changes in the orbital occupation accompanied by the development of checkerboard-type charge correlations. Furthermore, the sample is characterized by a large atomic displacement parameter for the apical O atoms along the out-of-plane direction, which is interpreted as the existence of two types of Ni sites with different orbital occupancies. The distinct difference between the sample and the lower-concentration compounds should be related to the development of checkerboard-type charge ordering in the metallic matrix and possible orbital ordering at the Ni sites at in the hole-doped layered nickel oxides.

Bipartite magnetic parent phases in the iron oxypnictide superconductor

平石 雅俊*; 飯村 壮史*; 小嶋 健児*; 山浦 淳一*; 平賀 晴弘*; 池田 一貴*; Miao, P.*; 石川 喜久*; 鳥居 周輝*; 宮崎 正範*; et al.

Nature Physics, 10(4), p.300 - 303, 2014/04

https://doi.org/10.1038/nphys2906

High-temperature (high-) superconductivity appears as a consequence of the carrier-doping of an undoped parent compound exhibiting antiferromagnetic order; thereby, ground-state properties of the parent compound are closely relevant to the superconducting state. On the basis of the concept, a spin-fluctuation has been addressed as an origin of pairing of the superconducting electrons in cuprates. Whereas, there is growing interest in the pairing mechanism such as an unconventional spin-fluctuation or an advanced orbital-fluctuation due to the characteristic multi-orbital system in iron-pnictides. Here, we report the discovery of an antiferromagnetic order as well as a unique structural transition in electron-overdoped LaFeAsOH (), whereby another parent phase was uncovered, albeit heavily doped. The unprecedented two-dome superconducting phases observed in this material can be interpreted as a consequence of the carrier-doping starting from the original at and advanced at parent phases toward the intermediate region. The bipartite parent phases with distinct physical properties in the second magnetic phase provide us with an interesting example to illustrate the intimate interplay among the magnetic interaction, structural change and orbital degree of freedom in iron-pnictides.

Distinctive features in neutronic performance of JSNS

前川 藤夫; 及川 健一; 原田 正英; 勅使河原 誠; 甲斐 哲也; 春日井 好己; 明午 伸一郎; 大井 元貴; 二川 正敏; 渡辺 昇*; et al.

Proceedings of 19th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-19) (CD-ROM), 8 Pages, 2010/07

JSNSの中性子性能の確認を行った。おもにNOBORU装置を、そして必要に応じて他装置も使用し、以下を確認した。(1)測定したスペクトル形状から判断し、水素モデレータ中のパラ水素割合が予測どおりほぼ1であった。これは、水素循環系に変換触媒を導入したことによる。(2)絶対スペクトル強度とパルス形状は、シミュレーション計算値とよく一致した。粉末回折装置SuperHRPDにおいて、世界最高分解能である0.035%を確認した。(4)チョッパー装置である四季において、1MW出力換算で310n/s/cmの中性子束を観測した。これは既存の核破砕中性子源では世界最高であり、時間平均強度においても強力な原子炉中性子源の値と肩を並べるものである。

物質・生命科学実験施設データ集積・装置制御用システム検討案,1

中島 健次; 中谷 健; 鳥居 周輝; 髭本 亘; 大友 季哉*

JAEA-Technology 2005-005, 44 Pages, 2006/02

JAEA-Technology-2005-005.pdf:3.17MB

J-PARCのMLFにおける計算機環境全般について、実験装置を設置する側からの立場で統合的に検討を行うことを目的として、高エネルギー加速器研究機構と独立行政法人日本原子力研究開発機構のグループにより、2003年にMLF計算環境検討グループが組織された。その中で、実験装置に最も近い側,データ集積,実験装置の制御を行う部分について検討を行うために作られたMLF計算環境検討グループのサブグループが、MLFデータ集積・装置制御用システム検討班である。本書は、MLFデータ集積・装置制御用システム検討班が2003年から2004年にかけて、MLFにおけるデータ集積・装置制御用ソフトウェアと関連するハードウェアのあり方についての検討をまとめた1回目の中間取りまとめである。

Design of engineering diffractometer at J-PARC

Harjo, S.; 盛合 敦; 鳥居 周輝; 鈴木 裕士; 鈴谷 賢太郎; 森井 幸生; 新井 正敏; 友田 陽*; 秋田 貢一*; 秋庭 義明*

Materials Science Forum, 524-525, p.199 - 204, 2006/00

J-PARCにおいて工業部品内での応力や結晶構造の評価を含めた材料工学におけるさまざまな課題を解決するために工学利用の中性子回折装置(新材料解析装置)を設計・建設する。本装置は、許容の波長範囲では対称性の良い回折プロファイルを作ることができる遅い中性子を発生させるポイゾン型の非結合型液体H減速材を見て、減速材-試料及び試料-検出器のフライトパスはそれぞれ40m及び2.0mである。中性子強度のロス及び速中性子や線を低下させるためにカーブスパーミラーガイド管を導入する。モンテカルロシミュレーションを用いて本装置の最適化を行い、試料のゲージ幅が5.0mm以下では分解能d/dが0.2%以下である。1.0mmゲージ幅用のラジアルコリメータの試作機を作製し、中性子を用いた実験から正規分布の半値幅が1.0mmでありシミュレーションした結果と一致した。

Sample environment for neutron scattering experiments at MLF J-PARC

河村 聖子; 横尾 哲也*; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; 鳥居 周輝*; 梶本 亮一; 中島 健次; 鈴木 淳市; 星川 晃範*; et al.

no journal, , 

Materials and Life science Facility (MLF) at J-PARC has started the user program in December 2008, and various sciences are about to be developed extensively here. Sample environment equipment is one of the indispensable components to perform these experimental researches. Depending on their sciences, various sample environments such as high- and low-temperature and high-magnetic field systems will be required. Equipments for these advanced environments, including controls from computers, should be supported by facility-wide activities. We organized the Sample Environment Group, and have discussed some issues of the sample environment for the neutron scattering experiments at MLF, which are, for instance, standardization of the sample environment, plans toward further development, and so on. In this presentation, we report current status and our future plans of the sample environment equipments developed for neutron scattering experiments at MLF, J-PARC.

高分解能中性子回折による高ホールドープPrSrNiOの結晶構造解析

梶本 亮一; 中島 健次; 藤田 全基*; 石角 元志*; 鳥居 周輝*; 石川 喜久*; Miao, P.*; 神山 崇*

no journal, , 

ホールがドープされた層状ペロブスカイトNi酸化物RSrNiOはホール濃度でストライプ型の電荷・磁気秩序を示し、では市松模様型の電荷秩序を広い濃度範囲で示すことが知られている。の高ホール濃度領域ではホールが面間の軌道に入ることで面内の市松模様型電荷秩序を保つと考えられ、付近で金属に転移しても、依然として市松模様型電荷秩序の相関が強く残った異常金属状態となっていると考えられている。そこで、の高ホール濃度領域における電荷・軌道状態を結晶構造の観点から探るため、高分解能中性子回折による結晶構造解析を行った。試料はPrSrNiOのと0.9の粉末試料を用い、中性子回折実験はMLF BL08のSuperHRPDにて行った。では格子定数, Ni-O結合長, 原子変位パラメータ共に滑らかな温度変化を示し、その変化の様子は低ホール濃度ので報告されているものと同程度であった。一方、では、NiO八面体の頂点方向のNi-O結合長が高温領域で大きな熱収縮を示し、さらに、頂点酸素の面間方向の原子変位パラメータが、他の組成の試料に比べて特に大きな値を示すことを見いだした。本発表では、このにおける特異な構造的特徴を電荷の伝導性、Niサイト上の軌道状態と関連づけて考察する。

SuperHRPDを活用した機能性物質の構造科学研究

萩原 雅人; 鳥居 周輝*; 山内 沙羅*; 神山 崇*

no journal, , 

粉末中性子回折は物質科学を支える強力な手段であり、物質構造科学上の知見を得る手段として定着している。その中で高分解能回折は通常の分解能での回折実験で得られ難い科学的知見をもたらしてきた。一例を挙げれば、英国ISISの高分解能粉末中性子回折装置HRPDは、フラーレンの相転移や負の熱膨張の結晶学的研究などの当時の他の中性子回折装置では難しい科学的知見を物質科学にもたらした。MLFに設置されているSuperHRPDは中性子回折計では世界最高分解能(d/d=0.0365%)をもち、強度やS/Nにおいては他のTOF回折装置より優れている。Super-HRPDの目指すサイエンスは装置性能を生かし、他の装置では観測されなかったSymmetry Breakingを発見し新しい科学的知見に繋げることである。表題のタイトルでプロジェクト型S型課題2019S05を推進して、令和3年度は3年目で、新たに数名S型課題に参加している。装置側の整備として、分解能に関しては2015年に背面バンクの検出器を8mmPSDに換装することで実現されたが、以降様々なサイエンスに対応するために試料環境を準備している。昨年度は高温試料環境の修理および整備を行ない、0.9K-1170Kまでの測定が可能にしている。14Tマグネットについても、0-14Tの磁場領域、1.3K-300Kの温度領域で磁場、温度を変えながら自動測定するに至っている。SuperHRPDとしては装置グループのメンバーが減りつつある中で苦しい装置運営が続くが、令和4年度以降の体制に向けての準備を進めている。当日は試料環境機器の整備状況を紹介や、実際にこれらの試料環境機器を用いたサイエンスを紹介する。また粉末リートベルト解析ソフトウェアZ-Rietveldの近況についても紹介する予定である。