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Insight into Kondo screening in the intermediate-valence compound SmOs$$_4$$Sb$$_{12}$$ uncovered by soft X-ray magnetic circular dichroism

斎藤 祐児; 藤原 秀紀*; 保井 晃*; 門野 利治*; 菅原 仁*; 菊地 大輔*; 佐藤 英行*; 菅 滋正*; 山崎 篤志*; 関山 明*; et al.

Physical Review B, 102(16), p.165152_1 - 165152_8, 2020/10


Through a high-precision soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) study of the intermediate-valence compound SmOs$$_4$$Sb$$_{12}$$, we show our successful approach of revealing unprecedented details of Kondo screening below a characteristic temperature of $$ T_{0} sim$$ 20 K in the paramagnetic phase. The multiplet XMCD structure at the Sm $$M_{5}$$ edge sensitive to the 4$$f$$ configuration enabled us to observe a clear difference between the temperature evolution above and below $$T_{0}$$ with one- and two-component behavior, respectively. Our findings are in strong contrast to the conventional Kondo crossover that coincides with the valence transition, but are qualitatively accounted for by theoretical XMCD predictions combined with the two-fluid phenomenology recently proposed. This work contributes to the large context of Kondo physics that is closely related to quantum criticality in heavy fermion systems.


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$$_{12}$$.


Magnetic-field-induced charge order in the filled skutterudite SmRu$$_{4}$$P$$_{12}$$; Evidence from resonant and nonresonant X-ray diffraction

松村 武*; 道村 真司*; 稲見 俊哉; 林 佑弥*; 伏屋 健吾*; 松田 達磨*; 東中 隆二*; 青木 勇二*; 菅原 仁*

Physical Review B, 89(16), p.161116_1 - 161116_5, 2014/04

 被引用回数:12 パーセンタイル:42.82(Materials Science, Multidisciplinary)

SmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$T_{rm MI}=16.5$$K以下の反強磁性相と$$T_{rm MI}$$$$T^*$$(=14K)間の中間相を共鳴と非共鳴のX線回折法で研究した。中間相では非共鳴の$$q$$=(1,0,0)のThomson散乱が磁場によって誘起される。この現象は理論的に予言されている$$p$$バンドの電荷秩序を反映した原子変位によって引き起こされている。同時にSmの磁場方向の反強磁性モーメントが強調され、これは$$Gamma_7-Gamma_8$$結晶場状態の交互配列を反映していると考えられる。この結果は、軌道に依存した$$p$$-$$f$$混成とpバンドのネスティング不安定性がPrRu$$_4$$P$$_{12}$$やPrFe$$_4$$P$$_{12}$$と同様な非従来型電荷秩序を引き起こしていることを示している。


Influence of rock spalling on concrete lining in shaft sinking at the Horonobe Underground Research Laboratory

津坂 仁和; 稲垣 大介; 名合 牧人*; 小池 真史*; 松原 誠*; 菅原 健太郎*

第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.911 - 916, 2013/01



Single crystal growth and transport properties of RRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$ (R = La and Pr)

迫田 將仁*; 久保田 和宏*; 田中 修平*; 松岡 英一*; 菅原 仁*; 松田 達磨; 芳賀 芳範

Journal of the Physical Society of Japan, 81(Suppl.B), p.SB011_1 - SB011_4, 2012/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.66(Physics, Multidisciplinary)

We have succeeded in growing single crystals of RRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$ (R =La and Pr), and measured their electrical resistivity and Hall effect to gain the deeper insight of the physical properties of CeRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$ which exhibits an unusual long-range order (LRO) below $$T_0 sim$$ 27 K. The temperature dependences of the electrical resistivity of both LaRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$ and PrRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$ show the typical metallic behavior without any phase transition. The Hall effect measurements reveal that the carrier number of CeRu2Al10 in the LRO region is about 30 times smaller than that of LaRu$$_{2}$$Al$$_{10}$$, indicating highly different electronic states between these compounds below $$T_0$$.


Magnetic excitation in totally symmetric staggered ordered phase of PrFe$$_4$$P$$_{12}$$

岩佐 和晃*; Hao, L.*; 神木 正史*; 桑原 慶太郎*; Mignot, J.-M.*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 松田 達磨; 佐藤 英行*

Journal of the Physical Society of Japan, 81(9), p.094711_1 - 094711_9, 2012/09

 被引用回数:7 パーセンタイル:48.6(Physics, Multidisciplinary)

We report inelastic neutron scattering results for single-crystalline samples of PrFe$$_4$$P$$_{12}$$, which undergoes a transition from the heavy-electron phase to the antiferro-type nonmagnetic ordered phase. In contrast to the quasielastic magnetic response observed in the heavy electron phase, the well-defined inelastic peaks located at 1.5 and 3 meV are superimposed in the ordered phase. The maximum spectral intensity appears at the Brillouin zone center for the original $$Imbar{3}$$ structure, and the minimum spectral intensity appears at the zone boundaries including the ordering vector $$q_0$$ = (1,0,0). The spectra are consistent with the recently proposed staggered ordering of a Pr site with well-localized $$f$$-electrons and that with a Kondo-singlet-like state, which are represented as the totally symmetric state accompanied by the charge modulation of carriers.


Quantum tautomerization in porphycene and its isotopomers; Path-integral molecular dynamics simulations

吉川 武宏*; 菅原 修一*; 高柳 敏幸*; 志賀 基之; 立川 仁典*

Chemical Physics, 394(1), p.46 - 51, 2012/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:51.53(Chemistry, Physical)



Quantum proton transfer in hydrated sulfuric acid clusters; A Perspective from semiempirical path integral simulations

菅原 修一*; 吉川 武宏*; 高柳 敏幸*; 志賀 基之; 立川 仁典*

Journal of Physical Chemistry A, 115(42), p.11486 - 11494, 2011/09

 被引用回数:19 パーセンタイル:36.88(Chemistry, Physical)



High field magnetoresistance and de Haas-van Alphen effect in LaRu$$_2$$Al$$_{10}$$

迫田 將仁*; 田中 修平*; 松岡 英一*; 菅原 仁*; 播磨 尚朝*; 本多 史憲*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦; 松田 達磨; 芳賀 芳範

Journal of the Physical Society of Japan, 80(8), p.084716_1 - 084716_5, 2011/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:48.39(Physics, Multidisciplinary)

Magnetoresistance and de Haas-van Alphen (dHvA) effect were studied to investigate Fermi surface topology in LaRu$$_2$$Al$$_{10}$$. From the positive magnetoresistance in a wide angular region, this compound is regarded as a compensated metal. On the other hand, dHvA measurement shows several Fermi surface branches with a cyclotron effective mass close to the electron rest mass. The Fermi surface topology was well explained by the band calculations.


Suppression of time-reversal symmetry breaking superconductivity in Pr(Os$$_{1-x}$$Ru$$_x$$)$$_4$$Sb$$_{12}$$ and Pr$$_{1-y}$$La$$_y$$Os$$_4$$Sb$$_{12}$$

Shu, L.*; 髭本 亘; 青木 勇二*; Hillier, A. D.*; 大石 一城*; 石田 憲二*; 門野 良典*; 幸田 章宏*; Bernal, O. O.*; MacLaughlin, D. E.*; et al.

Physical Review B, 83(10), p.100504_1 - 100504_4, 2011/03

 被引用回数:25 パーセンタイル:27.24(Materials Science, Multidisciplinary)

時間反転対称性(TRS)の破れた超伝導状態について調べるため、Pr(Os$$_{1-x}$$Ru$$_x$$)$$_4$$Sb$$_{12}$$とPr$$_{1-y}$$La$$_y$$Os$$_4$$Sb$$_{12}$$合金において零磁場ミュオンスピン緩和測定を行った。TRSは自発的な局所磁場の発生で知ることができる。両合金において磁場は最初は減少したが、Ru置換系ではLa置換系に比べて50%速い現象がみられた。この結果から、TRSは$$xgeq 0.6$$で抑制されるが、La置換系ではすべての濃度において残ることが明らかになった。この結果は結晶場励起子によるクーパー対形成によるTRSの破れた超伝導機構を支持するものである。


Theoretical study on the mechanism of double proton transfer in porphycene by path-integral molecular dynamics simulations

吉川 武宏*; 菅原 修一*; 高柳 敏幸*; 志賀 基之; 立川 仁典*

Chemical Physics Letters, 496(1-3), p.14 - 19, 2010/08

 被引用回数:24 パーセンタイル:30.81(Chemistry, Physical)



Possible low-energy excitations of multipoles in SmRu$$_4$$P$$_{12}$$ probed by muon spin relaxation

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城*; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; 佐藤 英行*

Physica B; Condensed Matter, 404(5-7), p.761 - 764, 2009/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:93.14(Physics, Condensed Matter)

SmRu$$_4$$P$$_{12}$$の磁気多極子秩序相($$T<T_{rm MI}=16.5$$K)における磁気揺らぎの性質を調べるために詳細な縦磁場$$mu$$SR測定を行った。縦緩和率の縦磁場依存性より、揺動磁場の大きさ及び揺らぎの頻度が温度の関数として得られた。揺動磁場が磁気多極子の低エネルギー励起に起因する可能性について述べる。


Novel features in filled skutterudites containing rare-earth elements with a plural number of 4f-electrons

佐藤 英行*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; 菅原 仁*; 髭本 亘; 大石 一城; 伊藤 孝; Heffner, R. H.; Saha, S. R.*; 幸田 章宏*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 404(5-7), p.749 - 753, 2009/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:76.39(Physics, Condensed Matter)



The H-Invitational Database (H-InvDB); A Comprehensive annotation resource for human genes and transcripts

山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.

Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01

 被引用回数:50 パーセンタイル:24.32(Biochemistry & Molecular Biology)



Magnetic properties of SmRu$$_{4}$$P$$_{12}$$ probed by $$mu$$SR

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; 佐藤 英行*

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 68(11), p.2072 - 2075, 2007/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:91.86(Chemistry, Multidisciplinary)

充填スクッテルダイト化合物SmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$T_{rm MI}$$=16.5Kにおいて磁気的な異常を伴った金属-絶縁体転移(MI転移)を示す。この物質の結晶場基底準位は$$Gamma_{67}$$四重項であると考えられており、これが多極子の自由度を有することから軌道秩序がMI転移の起源である可能性がある。われわれはMI転移に付随する磁気的な異常と基底状態を調べるために零磁場中においてミュオンスピン緩和法による測定を行った。温度の低下に伴い、零磁場におけるミュオンスピン緩和率が$$T_{rm MI}$$から単調増加して行く様子が観測された。この結果は、MI転移が磁気的な自由度にかかわる現象であることを端的にあらわしている。緩和率はさらに増加し続け、3Kからミュオンスピンの回転が観測されるようになる。ミュオンによって観測された内部磁場は遅い揺らぎを伴っており、この揺らぎは0.02Kにおいてほぼ凍結されて磁気的な基底状態に至る。内部磁場の分布から、磁気基底状態における秩序構造は非整合な反強磁性であると考えられる。


Muon spin relaxation and hyperfine-enhanced $$^{141}$$Pr nuclear spin dynamics in Pr(Os,Ru)$$_4$$Sb$$_{12}$$ and (Pr,La)Os$$_4$$Sb$$_{12}$$

Shu, L.*; MacLaughlin, D. E.*; 青木 勇二*; 綱島 慶乃*; 米澤 祐樹*; 真田 祥太郎*; 菊地 大輔*; 佐藤 英行*; Heffner, R. H.; 髭本 亘; et al.

Physical Review B, 76(1), p.014527_1 - 014527_8, 2007/07

 被引用回数:20 パーセンタイル:33.46(Materials Science, Multidisciplinary)

Zero- and longitudinal-field muon spin relaxation experiments have been carried out in the alloy series Pr(Os$$_{1-x}$$Ru$$_x$$)$$_4$$Sb$$_{12}$$ and Pr$$_{1-y}$$La$$_y$$Os$$_4$$Sb$$_{12}$$ to elucidate the anomalous dynamic muon spin relaxation observed in these materials. The damping rate $$Lambda$$ associated with this relaxation varies with temperature, applied magnetic field, and dopant concentrations $$x$$ and $$y$$ in a manner consistent with the "hyperfine enhancement" of $$^{141}$$Pr nuclear spins. This mechanism arises from Van Vleck-like admixture of magnetic Pr$$^{3+}$$ crystalline-electric-field-split excited states into the nonmagnetic singlet ground state by the nuclear hyperfine coupling, thereby increasing the strengths of spin-spin interactions between $$^{141}$$Pr and muon spins and within the $$^{141}$$Pr spin system. We find qualitative agreement with this scenario and conclude that electronic spin fluctuations are not directly involved in the dynamic muon spin relaxation.


The Unconventional superconductivity of skutterudite PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$; Time-reversal symmetry breaking and adjacent field-induced quadrupole ordering

青木 勇二*; 田山 孝*; 榊原 俊郎*; 桑原 慶太郎*; 岩佐 和晃*; 神木 正史*; 髭本 亘; MacLaughlin, D. E.*; 菅原 仁*; 佐藤 英行*

Journal of the Physical Society of Japan, 76(5), p.051006_1 - 051006_13, 2007/05

 被引用回数:58 パーセンタイル:40.4(Physics, Multidisciplinary)



Evolution of local magnetic state in SmRu$$_4$$P$$_{12}$$ probed by muon spin relaxation

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; 藤本 達也*; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 76(5), p.053707_1 - 053707_4, 2007/05

 被引用回数:26 パーセンタイル:23.43(Physics, Multidisciplinary)



Resonant X-ray scattering of PrRu$$_4$$P$$_{12}$$

石井 賢司; 筒井 智嗣*; Hao, L.*; 長谷川 朋生*; 岩佐 和晃*; 坪田 雅己; 稲見 俊哉; 村上 洋一*; Saha, S. R.*; 菅原 仁*; et al.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.e178 - e180, 2007/03

充填スクッテルダイトPrRu$$_4$$P$$_{12}$$は、$$T_{MI}$$=62Kで構造相転移を伴った金属絶縁体転移を示す。$$4f$$電子のないLaRu$$_4$$P$$_{12}$$が転移を示さないことから、Prの$$4f$$電子が転移に重要な役割を果たしていると考えられており、このようなPrの電子状態に関する知見を得るために、Prの$$L_2$$, $$L_3$$吸収端での共鳴X線散乱実験を行った。$$T_{MI}$$において、$$vec{q}=(1,0,0)$$に対応する超格子反射でエネルギーに依存しない格子ひずみに加えて共鳴散乱成分が観測された。したがって、単位胞内の2つのPr原子は、確かに異なる電子状態になっているといえる。さらに、散乱光の偏光を分離した実験を行ったところ、両吸収端とも偏光が変わるような散乱は非常に小さいことがわかった。これは、2つのPrの散乱テンソル(つまり、共鳴散乱の中間状態であるPrの$$5d$$電子状態)の差が等方的であることを意味している。


Knight shift measurements in the superconducting state of Pr$$_{1-x}$$La$$_x$$Os$$_4$$Sb$$_{12}$$ (X=0.4) probed by $$mu$$SR

髭本 亘; 青木 勇二*; 大石 一城; 伊藤 孝; Heffner, R. H.; Saha, S. R.*; 幸田 章宏*; 佐藤 英行*; 門野 良典*; 菊地 大輔*; et al.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.620 - 622, 2007/03


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