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論文

Neutron diffraction of ice and water in hydrogels

関根 由莉奈; 小林 理気*; Chi, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*; 鈴谷 賢太郎; 藤崎 布美佳*; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 深澤 倫子*; 山内 宏樹; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.033009_1 - 033009_6, 2015/09

ハイドロゲル中の水の構造や特性を調べるため、100-300Kにおける低含水率のポリN,N,-ジメチルアクリルアミドハイドロ(PDMAA)ゲルの中性子回折パターンを測定した。低温下で観察されたブロードな回折パターンは昇温過程において変化し、220Kにおいて鋭いピークが観察された。これらの回折パターンを解析することにより、低含水率のゲル中には低温下でアモルファス氷が存在し、それらは昇温と共に立方晶氷, 六方晶氷に変化することを明らかにした。

論文

Influence of electron doping on magnetic order in CeRu$$_2$$Al$$_{10}$$

小林 理気*; 金子 耕士; 斉藤 耕太郎*; Mignot, J.-M.*; Andr$'e$, G.*; Robert, J.*; 脇本 秀一; 松田 雅昌*; Chi, S.*; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 83(10), p.104707_1 - 104707_5, 2014/10

 被引用回数:12 パーセンタイル:26.29(Physics, Multidisciplinary)

The effect of electron doping by the substitution of Rh for Ru on unconventional magnetic order in CeRu$$_2$$Al$$_{10}$$ was investigated via neutron powder diffraction. In Ce(Ru$$_{1-x}$$Rh$$_x$$)$$_2$$Al$$_{10}$$ with $$x$$ = 0.05, 0.12, 0.2, reorientation of the ordered moment from the $$c$$- to the $$a$$-axis takes place in all samples, while the ordering vector $$q$$ = (0 1 0) remains unchanged within this concentration range. The moment reorientation is accompanied by an enhancement in its size by a factor of 2.4, from $${mu}$$=0.43 $${mu}_B$$ at $$x$$ = 0 to $${mu}$$=1.06, 1.04, and 1.02 $${mu}_B$$ for $$x$$ = 0.05, 0.12 and 0.2, respectively. The continuous decrease in N$'e$el temperature $$T_0$$($$T_N$$), despite an abrupt increase in $${mu}$$, underlines the strong anisotropy in the exchange interaction in CeRu$$_2$$Al$$_{10}$$, and the fact that this anisotropy is easily suppressed by electron doping.

論文

Spin-chirality-driven ferroelectricity on a perfect triangular lattice antiferromagnet

三田村 裕之*; 綿貫 竜太*; 金子 耕士; 小野崎 紀道*; 天羽 祐太*; 橘高 俊一郎*; 小林 理気*; 志村 恭通*; 山本 勲*; 鈴木 和也*; et al.

Physical Review Letters, 113(14), p.147202_1 - 147202_5, 2014/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:30.15(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic field ($$B$$) variation of the electrical polarization $$P$$$$_{c}$$ ($${parallel}$$c) of the perfect triangular lattice antiferromagnet RbFe (MoO$$_4$$)$$_2$$ is examined up to the saturation point of the magnetization for B$${perp}c$$. $$P$$$$_{c}$$ is observed only in phases for which chirality is predicted in the in-plane magnetic structures. No strong anomaly is observed in $$P$$$$_{c}$$ at the field at which the spin modulation along the c axis exhibits a discontinuity to the commensurate state. These results indicate that ferroelectricity in this compound originates predominantly from triangular-spin chirality. The obtained field-temperature phase diagrams of ferroelectricity well agree with those theoretically predicted for the spin chirality of a Heisenberg spin triangular lattice antiferromagnet.

論文

Neutron diffraction of ice in hydrogels

関根 由莉奈; 深澤 倫子*; 相澤 守*; 小林 理気*; Chi, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*; 山内 宏樹; 深澤 裕

Journal of Physical Chemistry B, 118(47), p.13453 - 13457, 2014/08

 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

ハイドロゲル中に存在する水の構造や性質を明らかにすることを目的として、10-300Kにおける重水を含むポリ$$N$$,$$N$$,-ジメチルアクリルアミドハイドロ(PDMAA)ゲルの中性子回折パターンを測定した。250K以下において観察された回折ピークは、ゲル中に氷が存在することを示した。これらのピーク位置は、通常の六方晶の氷(Ice Ih)よりも低い角度であった。このピーク位置のシフトはゲル中の氷の構造における$$a$$軸, $$c$$軸の格子が通常のIce Ihよりも各々0.29, 0.3%大きいことを示す。この結果は、PDMAAゲル中に低密度の氷が存在することを示す。このような氷構造の歪みは、ゲル中における水分子と高分子鎖の相互作用によるものと考えられる。

論文

Anharmonic Pr guest modes in Pr(Os$$_{1-x}$$Ru$$_x$$)$$_4$$Sb$$_{12}$$ investigated by inelastic X-ray scattering

筒井 智嗣; 金子 耕士; 宮崎 亮一*; 東中 隆二*; 青木 勇二*; 小林 理気*; 脇本 秀一; Baron, A. Q. R.*; 菅原 仁*; 佐藤 英行*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011060_1 - 011060_5, 2014/06

We have investigated the Ru/Os concentration dependence of the Pr guest mode in Pr(Os$$_{1-x}$$Ru$$_x$$)$$_4$$Sb$$_{12}$$ and its variation with temperature. The Pr guest mode at 3.2 meV in PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$ at the N point linearly shifts to a higher energy with the substitution of Ru into the Os site. The energy of the Pr guest mode decreases with decreasing temperature for all compositions, indicating the presence of an anharmonic potential at the Pr site. The slope of the temperature dependence of the guest mode energy is steeper for pure PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$ than for the other Pr(Os$$_{1-x}$$Ru$$_x$$)$$_4$$Sb$$_{12}$$ compounds we measured. The present results imply the importance of the transition metal in determining anharmonicity in Pr(Os$$_{1-x}$$Ru$$_x$$)$$_4$$Sb$$_{12}$$.

論文

Powder neutron diffraction study of HoCoGa$$_{5}$$

小林 理気; 金子 耕士; 脇本 秀一; Chi, S.*; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*

Journal of the Korean Physical Society, 63(3), p.337 - 340, 2013/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:73.65(Physics, Multidisciplinary)

We have studied the magnetic structure of HoCoGa$$_5$$ which shows successive magnetic phase transition at $$T_{N1}$$ = 9.6 K and $$T_{N2}$$ = 7.5 K by using powder neutron diffraction. The data indicates magnetic reflection peaks with propagation vector $$q_L$$ = (1/2 0 0.35) at $$T_{N2} < T < T_{N1}$$ (AFIC phase), and then the propagation vector changes to $$q_{C}$$ = (1/2 0 1/2) below $$T_{N2}$$ (AFC phase). In addition, the temperature dependence of magnetic reflection intensity shows temperature hysteresis at $$T_{N2}$$. These results suggest that the transition at $$T_{N2}$$ is an incommensurate to commensurate first order transition. From our analysis, we have decided that the magnetic structure at 3.5 K is collinear antiferromagnetic one with propagation vector $$q_C$$, and magnitude of magnetic moment is 8.6(2) $$mu_B$$ along the $$c$$-axis. This structure is same as TbCoGa$$_5$$ which is proposed existence of component separated magnetic order due to the competition between magnetic and quadrupolar interactions.

論文

Magnetic structure determination of Ce$$T_{2}$$Al$$_{10}$$ ($$T$$ = Ru and Os); Single crystal neutron diffraction studies

加藤 治一*; 小林 理気; 竹坂 智明*; 西岡 孝*; 松村 政博*; 金子 耕士; 目時 直人

Journal of the Physical Society of Japan, 80(7), p.073701_1 - 073701_4, 2011/07

 被引用回数:50 パーセンタイル:9.17(Physics, Multidisciplinary)

Neutron diffraction studies of Ce$$T_{2}$$Al$$_{10}$$ ($$T$$ = Ru and Os), which shows an anomalous transition at $$T_{0}=27$$ K for CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$ and at 29 K for CeOs$$_{2}$$Al$$_{10}$$, have been carried out using single crystal samples. In the ordered state below $$T_{0}$$, obvious superlattice reflections have been found, indicating the appearance of ordered magnetic moments. The magnetic structures of both compounds could be commonly explained with a propagation vector $${rmbf q}= (0, 1, 0)$$, where collinear antiferromagnetic moments with magnitudes of 0.42(1) $$mu_{rm B}$$ for CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$ and of 0.29(1) $$mu_{rm B}$$ for CeOs$$_{2}$$Al$$_{10}$$ are aligned along the $$c$$-axis.

口頭

CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$のRh置換効果

小林 理気; 川村 幸裕*; 平井 大士*; 西岡 孝*; 加藤 治一*; 松村 政博*; 松林 和幸*; 上床 美也*; 金子 耕士

no journal, , 

今日まで典型的な近藤半導体は「近藤一重項」と呼ばれる非磁性基底状態を形成するために磁気秩序は示さないと考えられてきた。しかしながら最近発見された近藤半導体化合物であるCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$(斜方晶YbFe$$_{2}$$Al$$_{10}$$型)は$$T_{0}$$$$sim$$27Kという比較的高い温度において相転移を示すことがマクロ測定によって指摘された。今回われわれはCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$の中性子散乱実験からこの相転移が反強磁性転移であることを明らかにし、またこの高い磁気転移温度の起源を明らかにするためにCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$のRh置換系試料を育成してそのマクロ測定を行った。

口頭

Rh substitution effect of Ru-site for single crystals of CeRu$$_2$$Al$$_{10}$$

小林 理気; 川村 幸裕*; 西岡 孝*; 加藤 治一*; 松村 政博*; 松林 和幸*; 上床 美也*; 金子 耕士

no journal, , 

斜方晶YbFe$$_{2}$$Al$$_{10}$$型CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$$$T_{0}$$$$sim$$27Kにおいて相転移を示すことがマクロ測定によって指摘されているが、この転移温度は同じ結晶構造を持つNdRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$(T$$_{mathrm N}$$$$sim$$2.4K)やGdRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$(T$$_{mathrm N}$$$$sim$$17.5K)と比べて比較的高く、現在この相転移の起源に注目が集まっている。今回われわれはCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$の中性子散乱実験からこの相転移が反強磁性転移であることを明らかにし、またこの高い磁気転移温度の起源を明らかにするためにCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$のRh置換系試料を育成してそのマクロ測定を行った。

口頭

充填スクッテルダイトPrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$における非調和振動に起因した新規応答の探索

金子 耕士; 脇本 秀一; 小林 理気; 松田 達磨; 筒井 智嗣*; Chi, S.*; 木村 宏之*; 野田 幸男

no journal, , 

大きめのナノ空間に内包されたイオンが示す大振幅振動ラットリングは、基礎・応用の双方に魅力的な多くの物性の鍵を握る因子と期待され、高い注目を集めている。われわれは充填スクッテルダイト、に焦点を当て、単結晶中性子回折にMEMを組合わせ、ラットリングの特徴を明らかにしてきた。同程度のゲスト空間を有するPrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$, NdOs$$_4$$Sb$$_{12}$$及びPrRu$$_4$$Sb$$_{12}$$の統的な研究から、(1)内包イオンの安定位置はカゴの中心にある一方、非調和性は3者で大きく異なることを明らかにした。この非調和性の違う物質間では物性も大きく異なっており、非調和性が物性を支配する一つの大きな鍵であること、また非調和性の支配因子が、単純にカゴのサイズではないことを見いだした。現在、この中で顕著な非調和性を示すPrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$に着目し、大振幅のPrイオンの非調和振動によって誘起される新奇な応答の探索を進めており、その結果について報告する。

口頭

RCoGa$$_5$$(R=Tb, Ho)の磁気構造解析

金子 耕士; 脇本 秀一; Chi, S.*; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*; 小林 理気

no journal, , 

最近、TbCoGa$$_{5}$$において多極子自由度が関係する部分成分磁気秩序の存在が報告され、RCoGa$$_{5}$$(R=重希土類)の物性や磁気構造に注目が集まっている。そこで、以前、われわれのグループで測定を行ったTbCoGa$$_{5}$$の中性子散乱実験に加えて、今回、新たにHoCoGa$$_{5}$$の粉末中性子回折実験を行い、その磁気構造を明らかにした。発表では得られた磁気構造をTbCoGa$$_{5}$$の磁気構造と比較することでその特徴や関連性などについて議論する。

口頭

CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$のRu-site置換効果,3

小林 理気; 金子 耕士; 脇本 秀一; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; Robert, J.*; Mignot, J.-M.*; Andr$'e$, G.*; 松田 雅昌*; et al.

no journal, , 

CeRu$$_2$$Al$$_{10}$$$$T_0$$$$sim$$27 Kにおいて約8meVのスピンギャップを伴う起源が不明の反強磁性秩序を示すことが報告されており、最近注目を集めている物質である。前回われわれはCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$のRh置換系試料のマクロ測定を行い、Rh置換によって$$T_{0}$$は急激に減少し、低温で新たな異常が現れることを発見した。今回さらにRhをそれぞれ10%, 20%, 30%置換した試料の粉末中性子散乱実験を行い、Rh置換による磁気構造とスピンギャップの変化について詳細に調べた。22Kのデータで観測されたピークはすべてCe(Ru$$_{0.8}$$Rh$$_{0.2}$$)$$_2$$Al$$_{10}$$の核散乱ピークとして説明することができ、この試料が単相であることを示している。また2K, 6K, 9Kのデータでは磁気散乱と思われる超格子反射を新たに観測し、それらの代表的なピークは(0 1 0), (0 1 1), (1 0 1)の指数を付けることができた。発表では非弾性散乱実験の結果についても報告する予定である。

口頭

$$R$$CoGa$$_{5}$$($$R$$=Tb, Dy, Ho)の磁気構造解析

小林 理気; 金子 耕士; 脇本 秀一; Chi, S.*; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*

no journal, , 

最近TbCoGa$$_{5}$$で観測された逐次転移についてマクロ測定や粉末中性子回折実験から部分成分磁気秩序転移であることが示唆されており,その起源として磁気相互作用と多極子相互作用の競合が提案されていることから注目を集めている。前回われわれはTbと同じ様な逐次転移を示すHoCoGa$$_{5}$$の粉末中性子回折実験を行い,この物質では部分成分磁気秩序は存在せず9.6Kで非整合反強磁性に秩序した後に7.5Kで整合反強磁性秩序に一次転移することを明らかにした。今回われわれはさらに$$T_mathrm{N1}$$=24Kと$$T_mathrm{N2}$$=22.7Kで逐次転移を示すDyCoGa$$_{5}$$の粉末中性子回折実験を行った。1.5Kのデータでは磁気散乱ピークと思われる2つの明確なピークが観測され、これらはそれぞれ低角から(1/2 0 1/2)と(1/2 1 1/2)の指数を付けることができる。これらの指数から1.5Kでの反強磁性秩序の伝播ベクトルはTbCoGa$$_{5}$$の中間相やHoCoGa$$_{5}$$の低温相と同じ$$q$$=(1/2 0 1/2)である可能性が高い。発表では今後測定予定である長積算時間のデータについても報告する予定である。

口頭

Rh置換を用いたCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$における高い転移温度の解明

小林 理気; 金子 耕士; 脇本 秀一; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; Robert, J.*; Mignot, J.-M.*; Andr$'e$, G.*; 松田 雅昌*; et al.

no journal, , 

近藤半導体斜方晶CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$は0.42$$mu{rm B}$$という小さい磁気モーメントであるにもかかわらず、$$T_{0}sim$$27Kという高い温度で反強磁性秩序($$q$$=(0, 1, 0), $$muparallel c$$-axis)を示すことから注目を集めている。われわれはRh置換効果(electron dopant)の研究を行い、置換により$$T_{0}$$が急激に減少することを発見した。そこで今回Rhを5%, 10%, 20%置換した試料の粉末中性子散乱実験を行い、磁気構造の変化を調べた。実験の結果、伝播ベクトル$$q$$の変化は見られなかったが、磁気モーメント$$mu$$の向きがすべての置換試料で$$muparallel c$$-axisから$$muparallel a$$-axisへフリップしていることがわかった。またそれに伴い$$mu$$の大きさがCeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$の秩序モーメントである0.42$$mu_{rm B}$$より二倍以上大きい約1$$mu_{rm B}$$程度まで大きくなっていることを見いだした。転移温度が減少していくにもかかわらず$$mu$$が増大する振る舞いから、キャリアの重要性に加え、相互作用が大きく変化している可能性が考えられる。

口頭

Neutron diffraction study of hydrogels

関根 由莉奈; 深澤 倫子*; 小林 理気*; Chi, S.*; Fernandez, J.*; 深澤 裕

no journal, , 

ハイドロゲルとは、3次元のポリマーネットワークに多量の水を安定に含む物質である。本研究では、ゲル中における水の性質や構造を明らかにすることを目的として、オークリッジ国立研究所の中性子回折装置(WAND)を用いて含水率の異なるポリ$$N$$,$$N$$-ジメチルアクリルアミドゲルの中性子散乱を測定した。結果、低含水率のゲルにおいて、230K以下でアモルファス氷の回折パターンを観察した。昇温過程に伴いアモルファス氷の回折パターンはcubic氷の回折パターンへと変化した。これらの結果より、ハイドロゲル中には通常と異なる水が存在することが明らかとなった。これらの性質は、ゲル材料の開発において重要な知見となると考えている。

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