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論文

Magnetic structures and quadratic magnetoelectric effect in LiNiPO$$_{4}$$ beyond 30 T

Fogh, E.*; 木原 工*; Toft-Petersen, R.*; Bartkowiak, M.*; 鳴海 康雄*; Prokhnenko, O.*; 三宅 厚志*; 徳永 将史*; 及川 健一; S${o}$rensen, M. K.*; et al.

Physical Review B, 101(2), p.024403_1 - 024403_12, 2020/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:14.76(Materials Science, Multidisciplinary)

Neutron diffraction with static and pulsed magnetic fields is used to directly probe the magnetic structures in LiNiPO$$_{4}$$ up to 25 T and 42 T, respectively. By combining these results with magnetometry and electric polarization measurements under pulsed fields, the magnetic and magnetoelectric phases are investigated up to 56 T applied along the easy $$c$$ axis. In addition to the already known transitions at lower fields, three new ones are reported at 37.6, 39.4, and 54 T. Ordering vectors are identified with Q$$_{rm VI}$$ = (0, $$frac{1}{3}$$, 0) in the interval 37.6 - 39.4 T and Q$$_{rm VII}$$ = (0, 0, 0) in the interval 39.4 - 54 T. A quadratic magnetoelectric effect is discovered in the Q$$_{rm VII}$$= (0, 0, 0) phase and the field dependence of the induced electric polarization is described using a simple mean-field model. The observed magnetic structure and magnetoelectric tensor elements point to a change in the lattice symmetry in this phase. We speculate on the possible physical mechanism responsible for the magnetoelectric effect in LiNiPO$$_{4}$$.

論文

Pulsed magnet system at MLF in J-PARC

渡辺 真朗; 野尻 浩之*

Journal of Neutron Research, 21(1-2), p.39 - 45, 2019/05

磁場は物質中の電子のスピンと軌道運動に直接作用し、強磁場中では、興味深い量子現象と相転移が発現する。そのため、近年、中性子散乱実験用の強磁場実験装置が急速に開発されてきている。例えば、既に17Tまでの超伝導DC磁石が中性子散乱実験のために開発されている。MLFでは、試料環境(SE)チームがSE装置として7Tまでの超伝導DC磁石を運用しているが、一部のユーザーから、より高い磁場環境が要求されている。しかし、20T以上を発生させるには、超伝導技術の摘要は困難で、大スペースを必要とする大型システムの構築が要求されるが、コスト、スペースの観点で非現実的である。そこでMLFでは、強磁場環境SE機器として、小エネルギー・小型化が可能なパルス磁場方式を採用することを決定し、開発を進めてきた。本発表では、開発した30Tのコンパクトで可動式のパルスマグネットシステムについて報告する。

論文

Development of compact high field pulsed magnet system for new sample environment equipment at MLF in J-PARC

渡辺 真朗; 野尻 浩之*; 伊藤 晋一*; 河村 聖子; 木原 工*; 益田 隆嗣*; 佐原 拓郎*; 左右田 稔*; 高橋 竜太

JPS Conference Proceedings (Internet), 25, p.011024_1 - 011024_5, 2019/03

近年、中性子や放射光をプローブとした数10T以上の強磁場下で行う実験・研究への要望が増えてきている。強磁場装置を用いた中性子散乱実験は、例えば、磁場誘起超伝導体などにおける強磁場中磁気相関の研究やマルチフェロイック物質などの新しい凝縮系の研究などが挙げられる。J-PARC MLFでは、強磁場パルスマグネットシステムの開発をおこなった。一般的に数10テスラ以上の強磁場装置は大規模になるが、開発する装置はMLFの既存のビームラインに対して設置可能な小型な装置でなければならない。そこで数ミリ秒程度磁場を発生させるパルスマグネットシステムを開発した。パルス磁場にすることで、強磁場を達成しつつエネルギー・パワーを抑えることで装置の小型化が可能である。30テスラを発生可能なパルスマグネットシステムを実現するためには、高電圧・大電流パルス電源および、強磁場に耐えられるコイルと試料スティックが必要である。本発表では、開発したパルスマグネットシステムの詳細およびMLFビームライン(HRC)にて行なった中性子ビーム利用実験でのパルスマグネットシステムの状況について報告する。

論文

Resonant magnetic X-ray diffraction study on the successive metamagnetic transitions of TbB$$_4$$ up to 30T

稲見 俊哉; 大和田 謙二; 松田 康弘*; Ouyang, Z. W.*; 野尻 浩之*; 松村 武*; 奥山 大輔*; 村上 洋一*

Journal of Physics; Conference Series, 211, p.012010_1 - 012010_6, 2010/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:20.62

Quite recently, successive metamagnetic transitions between 16T and 28T were reported on the rare-earth tetraboride TbB$$_4$$. Considerable attentions have been attracted on this peculiar bahavior. Recently, X-ray diffraction experiments under pulsed high magnetic field have been developed at several places. In order to examine the magnetic structures at high magnetic fields, we applied this technique to TbB$$_4$$. Small magnetic X-ray scattering cross section was overcome by utilizing resonance enhancement. The obtained field, polarization, and scattering angle dependence of magnetic reflections indicates that magnetic moments perpendicular to the magnetic field exist in the high-field plateau phases. This result is inconsistent with normalfractional magnetization plateau phases that posses only magnetic moments parallel or antiparallel to the field. In order to resolve this discrepancy, we propose magnetic structures that consist of Ising spins and XY spins.

論文

Universal magnetic structure of the half-magnetization phase in Cr-based spinels

松田 雅昌; 大山 研司*; 吉居 俊輔*; 野尻 浩之*; Frings, P.*; Duc, F.*; Vignolle, B.*; Rikken, G. L. J. A.*; Regnault, L.-P.*; Lee, S.-H.*; et al.

Physical Review Letters, 104(4), p.047201_1 - 047201_4, 2010/01

 被引用回数:23 パーセンタイル:23.08(Physics, Multidisciplinary)

Using an elastic neutron scattering technique under a pulsed magnetic field up to 30 T, we determined the magnetic structure in the half-magnetization plateau phase in the spinel CdCr$$_2$$O$$_4$$. The magnetic structure has a cubic $$P$$4$$_3$$32 symmetry, which is the same as that observed in HgCr$$_2$$O$$_4$$. This suggests that despite their different zero-field ground states a universal field induced spin-lattice coupling mechanism is at work in the Cr-based spinels.

論文

Instability of magnons in two-dimensional antiferromagnets at high magnetic fields

益田 隆嗣*; 北岡 修司*; 高見澤 聡*; 目時 直人; 金子 耕士; Rule, K. C.*; Kiefer, K.*; 真中 浩*; 野尻 浩之*

Physical Review B, 81(10), p.100402_1 - 100402_4, 2010/00

 被引用回数:34 パーセンタイル:19.37(Materials Science, Multidisciplinary)

正方格子ハイゼンベルグ反強磁性体Ba$$_2$$MnGe$$_2$$O$$_7$$のスピンダイナミクスを、バルク測定,中性子回折、及び非弾性中性子散乱組合せて研究した。容易面を伴う反強磁性秩序が$$T$$$$leq$$4.0Kで観察された。交換相互作用は$$J_1$$=27.8(3)$$mu$$eV及び$$J_2$$=1.0(1)$$mu$$eVで、スピンフロップの臨界磁場は9.75Tと見積もられた。三軸分光器を用いた高分解能磁気励起測定により、磁場下でマグノン励起の不安定性が0.7$$H$$$$_{rm C}$$ $$_sim^{<}$$ $$H$$ $$_sim^{<}$$ 0.85$$H$$$$_{rm C}$$の範囲で観察された。

論文

XMCD spectroscopy on valence fluctuating and heavy fermion compounds in very high magnetic fields up to 40 T

松田 康弘*; Her, J. L.*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; Ouyang, Z. W.*; 岡田 郷子*; 野尻 浩之*; 光田 暁弘*; 和田 裕文*; 吉村 一良*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 190, p.012019_1 - 012019_6, 2009/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:12.56

$$L$$-edge X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and X-ray absorption spectra (XAS) in several rare-earth elements have been studied in pulsed high magnetic fields up to 40 T. XMCD spectrum of Eu in EuNi$$_2$$(Si$$_{0.18}$$Ge$$_{0.82}$$)$$_2$$ shows a characteristic two peak structure, reflecting the valence fluctuation. However, in YbInCu$$_4$$, it is found that the XMCD spectrum of Yb shows only a single peak. In contrast to XMCD, two absorption bands in XAS are observed in both compounds. The intensity ratio between the two absorption bands changes significantly with increasing magnetic field in these materials, suggesting the field-induced valence change. The high magnetic field XMCD and XAS measurements have also been conducted in an antiferromagnetic heavy fermion compound CeRh$$_2$$Si$$_2$$. The Ce valence is found to be nearly trivalent and insensitive to magnetic field. The XMCD at Ce $$L$$$$_{2}$$-edge increases rapidly around 26 T corresponding to the metamagnetic transition.

論文

X-ray magnetic circular dichroism of a valence fluctuating state in Eu at high magnetic fields

松田 康弘*; Ouyang, Z. W.*; 野尻 浩之*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 鈴木 基寛*; 河村 直己*; 光田 暁弘*; 和田 裕文*

Physical Review Letters, 103(4), p.046402_1 - 046402_4, 2009/07

 被引用回数:47 パーセンタイル:12.09(Physics, Multidisciplinary)

価数揺動を示す二つの物質(EuNi$$_2$$(Si$$_{0.18}$$Ge$$_{0.82}$$)$$_2$$とEuNi$$_2$$P$$_2$$)についてEuのL吸収端でX線磁気円二色性(XMCD)を40Tの高磁場まで測定した。磁気的な2価のEuからの主要なXMCDに加え、非磁性の3価のEuからの明瞭なXMCDが観測された。この結果はどちらの価数の5d電子は磁気的に偏極していることを示している。また、それぞれの価数での5d電子の偏極度の比は物質依存であることも示された。XMCDの起源に対する可能な説明と偏極度の比の物質依存性についての説明を伝導電子とf電子の混成の点から議論する。

論文

Resonant magnetic X-ray diffraction study on successive metamagnetic transitions in TbB$$_4$$

稲見 俊哉; 大和田 謙二; 松田 康弘*; Ouyang, Z. W.*; 野尻 浩之*; 松村 武*; 奥山 大輔*; 村上 洋一*

Journal of the Physical Society of Japan, 78(3), p.033707_1 - 033707_4, 2009/03

 被引用回数:15 パーセンタイル:32.41(Physics, Multidisciplinary)

Resonant magnetic X-ray diffraction experiments on the Shastry-Sutherland lattice TbB$$_4$$ were carried out under pulsed magnetic fields up to 30 T at 8 K. TbB$$_4$$ exhibits a multi-step magnetization process above 16 T below about 20 K when magnetic fields are applied along the $$c$$-axis. We examined the intensity of the 010 magnetic reflection as a function of magnetic field and found that the magnetization plateau phases are accompanied by large XY components of magnetic moments. We propose novel magnetic structures which consist of XY spins and Ising spins for the plateau phases. We also propose that energy level-crossing and its inherent degeneracy give rise to the successive met magnetic transitions in TbB$$_4$$.

論文

J-PARCの拓く凝縮系科学

藤井 保彦; 新井 正敏; 門野 良典*; 金谷 利治*; 神山 崇*; 新村 信雄*; 野尻 浩之*; 野田 幸男*; 八木 健彦*; 山田 和芳*

固体物理, 43(7), p.441 - 450, 2008/07

平成20年12月から利用を開始するJ-PARC/MLF(中性子,ミュオン)において、凝縮系科学分野で計画している新しい科学を切り拓く研究を各分野の専門家がそれぞれの夢も交えて紹介している。

論文

High-magnetic-field X-ray absorption spectroscopy of field-induced valence transition in EuNi$$_2$$(Si$$_{1-x}$$Ge$$_x$$)$$_2$$

松田 康弘*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 村田 悠人*; 野尻 浩之*; 村上 洋一*; 光田 暁弘*; 和田 裕文*; 宮崎 寛*; 原田 勲*

Journal of the Physical Society of Japan, 77(5), p.054713_1 - 054713_7, 2008/05

 被引用回数:24 パーセンタイル:23.93(Physics, Multidisciplinary)

EuNi$$_2$$(Si$$_{1-x}$$Ge$$_x$$)$$_2$$の磁場誘起価数転移を低温でX線吸収実験から研究した。Euの価数の磁場依存性を初めて直接的に観測したものである。40T以上の磁場において価数の低下を観測した。Euの価数はゼロ磁場の2.75から40Tで2.33になった。この結果を理論モデルで解析した。量子力学的混成に重要な、混成パラメータVとエネルギー差$$Delta$$$$E$$を求めた。

論文

Direct observation of field-induced variant transformation in Fe$$_3$$Pt using pulsed magnetic field X-ray diffraction

Ouyang, Z. W.*; 松田 康弘*; 野尻 浩之*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 坪田 雅己*; 左近 拓男*; 福田 敬*; 掛下 知行*

Journal of Applied Physics, 102(11), p.113917_1 - 113917_6, 2007/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:94.14(Physics, Applied)

X-ray diffraction experiments in pulsed magnetic fields were performed to study the giant magnetic-field-induced strain in the martensitic phase of ordered Fe$$_3$$Pt alloy. The field dependence of the arrangement of the variants (crystallographic domains) was observed directly in pulsed magnetic fields for the first time. The variants with the $$c$$ axis perpendicular to the magnetic field are transformed into variants with the $$c$$ axis nearly parallel to the magnetic field. Moreover, we found that the reorientation behaviors are different for different variants with the same crystallographic direction. The results demonstrate the crucial importance of microscopic investigation, such as X-ray diffraction analysis, of the martensitic transition. We also found that the magnetic-field-induced strain associated with the rearrangement of the variants occurs even in a very fast sweeping pulsed field of up to 1.9$$times$$10$$^3$$ T/s at 1 T.

論文

High-magnetic-field X-ray absorption spectroscopy of field-induced valence transition in YbInCu$$_4$$

松田 康弘*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 村田 悠人*; 野尻 浩之*; 村上 洋一*; 太田 寛人*; Zhang, W.*; 吉村 一良*

Journal of the Physical Society of Japan, 76(3), p.034702_1 - 034702_6, 2007/03

 被引用回数:50 パーセンタイル:13.14(Physics, Multidisciplinary)

YbInCu$$_4$$の磁場誘起価数転移を41Tまでの磁場下におけるYbの$$L_{rm III}$$吸収端のX線吸収分光法で研究した。磁場誘起価数転移は吸収スペクトルの大きな変化として明確に観測された。Ybの価数の低温での磁場依存性が初めて直接決定された。メタ磁性転移の上の価数はYb$$^{2.96+}$$と高温相の値にまで回復することがわかった。価数の変化も磁場-温度平面上で$$0<B<41$$T, $$5<T<50$$Kの範囲で求められた。

論文

High field X-ray diffraction study on a magnetic-field-induced valence transition in YbInCu$$_4$$

松田 康弘*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 村田 悠人*; 野尻 浩之*; 村上 洋一*; 太田 寛人*; Zhang, W.*; 吉村 一良*

Journal of the Physical Society of Japan, 75(2), p.024710_1 - 024710_5, 2006/02

 被引用回数:38 パーセンタイル:17.23(Physics, Multidisciplinary)

放射光X線とパルスマグネットを用いた30Tを超える高磁場下X線回折について報告する。YbInCu$$_4$$の磁場誘起価数転移に伴う格子変形について研究した。32KでのBragg反射の形は27T以上で構造変化のため大きく変わる。転移磁場近傍では、低磁場相と高磁場相が格子定数の不連続を伴って入れ替わる。これはこの磁場誘起相転移が一次相転移の証拠である。低磁場相のBragg反射の強度の磁場依存性はおおよそ磁化に比例する。

論文

Quest for the high-filed phase of CdCr$$_2$$O$$_4$$ using an X-ray diffraction technique

稲見 俊哉; 大和田 謙二; 坪田 雅己; 村田 悠人*; 松田 康弘*; 野尻 浩之*; 植田 浩明*; 村上 洋一*

Journal of Physics; Conference Series, 51, p.502 - 505, 2006/00

 被引用回数:14 パーセンタイル:2.56

幾何学的フラストレーションのある立方晶スピネルCdCr$$_2$$O$$_4$$の31Tまでのパルス強磁場下単結晶X線回折実験を行った。この化合物は8Kで反強磁性秩序を示すと同時に正方晶への構造変化を起こし、これにより部分的にフラストレーションを解消する。28T以上で飽和磁化の半分の磁化を示す磁化プラトー相が実現し、ここでは、磁気構造に対応して結晶構造が菱面体晶か立方晶になると予想されている。この28Tでの構造変化を観測するためにSPring-8のBL22XUでX線回折実験を実行した。広大な逆空間で何処に現れるかわからない鋭いBraggピークを探すのは簡単な仕事ではない。われわれはこの目的に2次元検出器が有用であることを見いだした。X線シャッターとチョッパーで生成した短いX線パルスと磁場を同期させることにより、高磁場相の逆空間のみを観測した。これによりCdCr$$_2$$O$$_4$$の28Tでの磁場誘起構造変化を観測することに成功した。

論文

Application of miniature pulsed magnets to synchrotron X-ray spectroscopy and neutron diffraction

松田 康弘*; 村田 悠人*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 野尻 浩之*; 大山 研司*; 加藤 直樹*; 村上 洋一*; 伊賀 文俊*; 高畠 敏郎*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 51, p.490 - 493, 2006/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:8.33

Synchrotron X-ray and neutron experiments in high magnetic fields have been performed using miniature pulsed magnets. In EuNi$$_2$$(Si$$_{0.18}$$Ge$$_{0.82}$$)$$_2$$, the drastic change of the $$L$$$$_{3}$$-edge absorption spectrum is found at the valence state transition. While, no changes of the spectra are found at the insulator-metal transitions in Kondo insulators YbB$$_{12}$$ and Ce$$_3$$Bi$$_4$$Pt$$_3$$. As a test experiment the high field neutron diffraction experiment of MnF$$_2$$ has been carried out at JRR-3M reactor.

論文

ポータブル型パルス磁場による強磁場下での放射光X線回折実験

松田 康弘*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 野尻 浩之*

固体物理, 40(11), p.882 - 890, 2005/11

30Tを超える磁場下でのX線回折を小型パルスマグネットを使うことにより大型放射光施設SPring-8で世界で初めて行った。マグネットは非常に小型で、このため、標準型のX線用冷凍器、及び回折計に容易に取り付けることができる。この解説では、この最新の強磁場下X線回折技術について述べるとともに、マンガン酸化物の磁場誘起の電荷秩序の融解と、YbInCu$$_{4}$$の磁場誘起価数転移を、格子定数の変化を通して観測した結果を例として示す。

論文

X-ray diffraction experiments under pulsed magnetic fields above 30T

稲見 俊哉; 大和田 謙二; 松田 康弘*; 上田 勇治*; 野尻 浩之*; 村上 洋一*; 有馬 孝尚*; 太田 寛人*; Zhang, W.*; 吉村 一良*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 238(1-4), p.233 - 236, 2005/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:44.85(Instruments & Instrumentation)

通常強磁場下でのX線回折実験は超伝導マグネットを用いて行われ、このため、最大磁場は15Tとなっている。この限界を超えるため、われわれは、パルス磁場を組み込んだX線回折システムを構築した。8T近傍で起こるPr$$_{0.6}$$Ca$$_{0.4}$$MnO$$_3$$の構造相転移と26T近傍で起こるYbInCu$$_4$$の価数転移をデモンストレーションとして示す。

論文

Application of a portable pulsed magnet to synchrotron radiation experiments

松田 康弘*; 上田 勇治*; 野尻 浩之*; 高橋 俊晴*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 村上 洋一; 有馬 孝尚*

Physica B; Condensed Matter, 346-347, p.519 - 523, 2004/04

 被引用回数:47 パーセンタイル:13.47(Physics, Condensed Matter)

高磁場下での放射光実験を行うために、非常に小型のキャパシターバンクと小型のパルスマグネットを開発した。長さ1msで20Tのパルス磁場を1kJのエネルギーで発生できた。ミリ波領域での電子スピン共鳴とX線回折実験を行うことができた。

口頭

パルス地場下X線回折によるCdCr$$_2$$O$$_4$$の磁化プラトー相の観測

稲見 俊哉; 大和田 謙二; 坪田 雅己; 松田 康弘*; 野尻 浩之*; 植田 浩明*

no journal, , 

CdCr$$_2$$O$$_4$$はCr$$^{3+}$$がパイロクロア格子を組むフラストレーション系で、$$T_{rm N}$$=8K以下で磁場を印加すると、28T以上で磁化が一定となる磁化プラトー相が現れる。この磁化プラトー相の安定化には格子歪みがかかわっていることが推測されており、それを確認するために、われわれが最近開発したパルス磁場下X線回折法を用いた。実験はSPring-8のBL22XUを用い、二次元検出器を用いた写真法により、磁化プラトー相のBragg反射を見つけることに成功した。実験結果は磁化プラトー相の440反射が分裂しておらず一本のピークであることを示しており、よって、立方晶$$P4_132$$型の格子歪みが起こっていると推測できる。

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