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Che, G.*; Tang, X.*; Liu, J.*; Lang, P.*; Fei, Y.*; Yang, X.*; Wang, Y.*; Gao, D.*; Wang, X.*; Ju, J.*; et al.
Nano Letters, 25(39), p.14467 - 14472, 2025/09
機械化学的ラジカル重合は、溶媒消費量の削減と不溶性モノマーへの適応性により、ポリマー合成において独自の利点を有する。しかしながら、反応中に生成ポリマーが制御不能に分解するという課題があり、精密な制御性を備えた新たな合成戦略の開発が求められている。本研究では、最大30GPaの高静圧を適用することで、1,3,5-トリフルオロベンゼンが共役
結合を切断するラジカル重合を起こし、高選択性でカーボンナノスレッド(ポリマーI多形体)を形成することを発見した。閾値圧力における結晶構造と結合経路の計算エネルギー障壁に基づき、ベンゼン環が1-2ラジカル重合経路で反応すると結論付けた。本研究は、極めて安定な芳香族化合物に対しても固相ラジカル重合を開始する堅牢な手法として高圧が有効であることを示し、高選択性を持つ炭素系高分子材料の合成に向けた新たな知見を提供する。
Peng, S. Y.*; Gong, W.; Tian, Y. Z.*; Harjo, S.; 他5名*
International Journal of Plasticity, 191, p.104401_1 - 104401_15, 2025/08
被引用回数：0 パーセンタイル：87.55(Engineering, Mechanical)Quantifying the contributions of various strengthening mechanisms is essential for manipulating these mechanisms and designing novel alloys. Although CoCrNi alloys demonstrate exceptional mechanical properties, their strengthening characteristics remain to be investigated. In this work, we conducted in situ neutron diffraction tensile tests and characterized deformation microstructures for CoCrNi alloys with different stacking fault energies (SFEs). The dislocation strengthening characteristics and the role of planar faults were systematically investigated. A reduction in SFE restricts cross slip, thereby increasing the dislocation multiplication rate while decreasing the dislocation strengthening coefficient 
. Additionally, a lower SFE facilitates the simultaneous activation of dislocations and planar faults, with dislocation strengthening consistently playing a dominant role. This work quantifies reasonable values for CoCrNi alloys and identifies cross slip as a critical factor potentially influencing value in face-centered cubic (FCC) alloys.
Zhao, X.*; Zhang, Z.*; 服部 高典; Wang, J.*; Li, L.*; Jia, Y.*; Li, W.*; Xue, J.*; Fan, X.*; Song, R.*; et al.
Nature Communications (Internet), 16, p.7713_1 - 7713_8, 2025/08
被引用回数：0 パーセンタイル：55.06熱効果は、固体状態の冷凍技術の一つの解決策の基盤を成すもので、通常は固体状態の相転移付近で発生し、冷凍温度範囲が限定されている。ここでは、前例のない概念である「全温度帯バロカロリック効果」を導入し実現する。すなわち、KPF
において77.5Kから300Kの極めて広い温度範囲(潜在的に4Kまで)で観測される顕著なバカカロリック効果である。この温度範囲は、一般的な室温、液体窒素、液体水素、液体ヘリウムの冷却領域をカバーしている。直接測定されたバーカロリック断熱温度変化は、250MPaの圧力を解放した際に、室温で12K、77.5Kで2.5Kに達する。この効果は、圧力依存性の中性子粉末回折、ラマン散乱解析、第一原理計算により示されるように、菱面体高圧相への持続的な相転移に起因する。構造的不安定性を考慮した熱力学的エネルギーランドスケープを記述する。この独自の全温度帯バロカロリック効果は、従来の多段式シナリオを超えた、高度に適用可能な固体状態冷凍技術への新たなアプローチを提供する。
竹内 祐太朗*; 佐藤 佑磨*; 山根 結太*; Yoon, J.-Y.*; 菅野 之矩*; 内村 友宏*; De Zoysa, K. V.*; Han, J.*; 金井 駿*; 家田 淳一; et al.
Science, 389(6762), p.830 - 834, 2025/08
被引用回数：0 パーセンタイル：77.58Electric current driving of antiferromagnetic states at radio or higher frequencies remains challenging to achieve. In this study, we report all-electrical, gigahertz-range coherent driving of chiral antiferromagnet manganese-tin (Mn
Sn) nanodot samples. High coherence in multiple trials and threshold current insensitive to pulse width, in contrast to results observed with ferromagnets, were achieved in subnanosecond range, allowing 1000/1000 switching by 0.1-nanosecond pulses at zero field. These features are attributed to the inertial nature of antiferromagnetic excitations. Our study highlights the potential of antiferromagnetic spintronics to combine high speed and high efficiency in magnetic device operations.
magnetic orderings in a triangular lattice; Implications for multi- orderings in general two-dimensional latticesPark, P.*; Cho, W.*; Kim, C.*; An, Y.*; 飯田 一樹*; 梶本 亮一; Matin, S.*; Zhang, S.-S.*; Batista, C. D.*; Park, J.-G.*
Physical Review X, 15(3), p.031032_1 - 031032_29, 2025/07
Multi- magnetic structures on two-dimensional (2D) lattices provide a key route to realizing topological physics in 2D magnetism. A major experimental challenge is to unambiguously confirm their formation by excluding the possibility of topologically trivial multi-domain single- or double- magnetic orders, which cannot be distinguished using conventional diffraction techniques. Here, we propose that long-wavelength spin dynamics offers a universal diagnostic for triangular lattices: triple- orders that preserve rotational symmetry and single- or double- orders that break it exhibit qualitatively distinct anisotropies in their Goldstone mode velocities, stemming from fundamental differences in their underlying spin configurations. We validate this concept using the metallic triangular-lattice antiferromagnet Co
TaS
, which hosts both a stripe-type single- state and a triple- tetrahedral ordering at different temperatures. Using inelastic neutron-scattering and spin dynamics simulations, we first refine the spin Hamiltonian by fitting the paramagnetic excitation spectra, allowing us to develop an unbiased model independent of magnetic ordering. We then show that the observed velocity profiles of the Goldstone modes agree with the high-temperature model's predictions: markedly anisotropic for the single- phase and near isotropic for the triple- phase. Importantly, this contrast persists across various exchange parameters, highlighting its model-independent nature and suggesting potential applicability to other 2D lattice systems. Beyond the long-wavelength regime, we present a substantial discrepancy between the measured and simulated magnon spectra exclusively in the triple- phase. We attribute this discrepancy to magnon energy renormalization arising from order-of-magnitude-enhanced magnon-magnon interactions in the triple- phase, due to its noncollinear configuration. This work provides universal insight into the dynamical properties of topological multi- magnetic orderings in 2D lattice structures, offering a broadly applicable diagnostic to distinguishing them from topologically trivial single- or double- counterparts. The unequivocal confirmation of the triple- structure in CoTaS further establishes it as a prominent material platform for exploring topological spin textures in the genuine 2D limit.
杉田 裕; 大野 宏和; Beese, S.*; Pan, P.*; Kim, M.*; Lee, C.*; Jove-Colon, C.*; Lopez, C. M.*; Liang, S.-Y.*
Geomechanics for Energy and the Environment, 42, p.100668_1 - 100668_21, 2025/06
被引用回数：1 パーセンタイル：80.95(Energy & Fuels)国際共同プロジェクトDECOVALEX-2023は、数値解析を使用してベントナイト系人工バリアの熱-水-応力(または熱-水)相互作用を研究するためのタスクDとして、幌延人工バリア性能確認試験を対象とした。このタスクは、モデル化のために、1つの実物大の原位置試験と、補完的な4つの室内試験が選択された。幌延人工バリア性能確認試験は、人工的な地下水注入と組み合わせた温度制御非等温の試験であり、加熱フェーズと冷却フェーズで構成されている。6つの研究チームが、さまざまなコンピューターコード、定式化、構成法則を使用して、熱-水-応力または熱-水(研究チームのアプローチによって異なる)数値解析を実行した。
moleculePan, Y.-W.*; Lu, J.-X.*; 肥山 詠美子*; Geng, L.-S.*; 保坂 淳
Physical Review D, 111(11), p.114006_1 - 114006_9, 2025/06
ガウス展開法を使った三体計算によって分子に対する斥力三体力の影響を調べた結果を報告する。
hydridosilicate at high pressures; A Bridge to BaSiH
polyhydrideBeyer, D. C.*; Spektor, K.*; Vekilova, O. Y.*; Grins, J.*; Barros Brant Carvalho, P. H.*; Leinbach, L. J.*; Sannemo-Targama, M.*; Bhat, S.*; Baran, V.*; Etter, M.*; et al.
ACS Omega (Internet), 10(15), p.15029 - 15035, 2025/04
被引用回数：0 パーセンタイル：56.36(Chemistry, Multidisciplinary)SiH八面体部位を特徴とするヒドリドケイ酸塩は、水素貯蔵と水素化物イオン伝導に関連する潜在的な性質を持つかなり新しい化合物のクラスである。ここでは、Zintl相水素化物BaSiH
を4GPa以上の圧力でH
流体と反応させ、その後常圧まで減圧して得られた新しい代表的なBaSiHについて報告する。SiH
イオンはBa
対イオンによって八面体に配位している。Ba原子とSi原子の配置は理想的なfcc NaCl構造からわずかにずれている。IRとラマンスペクトルからSiHの屈曲と伸縮モードがそれぞれ800-1200と1400-1800cm
の範囲で観測された。BaSiHは95
Cまで熱的に安定であり、それ以上ではBaHとSiに分解する。DFT計算により、直接バンドギャップは2.5eVであることが示された。BaSiHの発見により、ギガパスカル圧力(10GPa以下)のシリサイドの水素化反応からアクセス可能なヒドリドケイ酸塩の化合物クラスが固まった。BaSiHの構造的性質は、超伝導ポリハイドライドBaSiHを予測されるより高い圧力で水素化するための中間体(あるいは前駆体)であることを示唆している。
Niu, X.*; Elakneswaran, Y.*; Li, A.*; Seralathan, S.*; 菊池 亮佑*; 平木 義久; 佐藤 淳也; 大杉 武史; Walkley, B.*
Cement and Concrete Research, 190, p.107814_1 - 107814_17, 2025/04
被引用回数：2 パーセンタイル：88.59(Construction & Building Technology)Metakaolin-based geopolymers have attracted significant interest in decontaminating radioactive debris from the Fukushima nuclear accident. This study explored the incorporation of boron (B) into geopolymers using boric acid as the source, with the goal of developing B-enriched geopolymers for enhanced radionuclide immobilisation and neutron capture potential.
Brumm, S.*; Gabrielli, F.*; Sanchez Espinoza, V.*; Stakhanova, A.*; Groudev, P.*; Petrova, P.*; Vryashkova, P.*; Ou, P.*; Zhang, W.*; Malkhasyan, A.*; et al.
Annals of Nuclear Energy, 211, p.110962_1 - 110962_16, 2025/02
被引用回数：9 パーセンタイル：95.35(Nuclear Science & Technology)The completed Horizon-2020 project on "Management and Uncertainties of Severe Accidents (MUSA)" has reviewed uncertainty sources and Uncertainty Quantification methodology for the purpose of assessing Severe Accidents (SA). The key motivation of the project has been to bring the advantages of the Best Estimate Plus Uncertainty approach to the field of Severe Accident. The applications brought together a large group of participants that set out to apply uncertainty analysis (UA) within their field of SA modelling expertise, in particular reactor types, but also SA code used (ASTEC, MELCOR, etc.), uncertainty quantification tools used (DAKOTA, RAVEN, etc.), detailed accident scenarios, and in some cases SAM actions. This paper synthesizes the reactor-application work at the end of the project. Analyses of 23 partners are sorted into different categories, depending on whether their main goal is/are (i) uncertainty bands of simulation results; (ii) the understanding of dominating uncertainties in specific sub-models of the SA code; (iii) improving the understanding of specific accident scenarios, with or without the application of SAM actions; or, (iv) a demonstration of the tools used and developed, and of the capability to carry out an uncertainty analysis in the presence of the challenges faced. The partners' experiences made during the project have been evaluated and are presented as good practice recommendations. The paper ends with conclusions on the level of readiness of UA in SA modelling, on the determination of governing uncertainties, and on the analysis of SAM actions.
Naeem, M.*; Ma, Y.*; Tian, J.*; Kong, H.*; Romero-Resendiz, L.*; Fan, Z.*; Jiang, F.*; Gong, W.; Harjo, S.; Wu, Z.*; et al.
Materials Science & Engineering A, 924, p.147819_1 - 147819_10, 2025/02
被引用回数：1 パーセンタイル：76.41(Nanoscience & Nanotechnology)Face-centered cubic (fcc) medium-/high-entropy alloys (M/HEAs) typically enhance strength and ductility at cryogenic temperatures via stacking faults, twinning, or martensitic transformation. However, in-situ neutron diffraction on VCoNi MEA at 15 K reveals that strain hardening is driven solely by rapid dislocation accumulation, without these mechanisms. This results in increased yield strength, strain hardening, and fracture strain. The behavior, explained by the Orowan equation, challenges conventional views on cryogenic strengthening in fcc M/HEAs and highlights the role of dislocation-mediated plasticity at low temperatures.
Yoon, J.-Y.*; 竹内 祐太朗*; 武智 涼太*; Han, J.*; 内村 友宏*; 山根 結太*; 金井 駿*; 家田 淳一; 大野 英男*; 深見 俊輔*
Nature Communications (Internet), 16, p.1171_1 - 1171_8, 2025/02
被引用回数：1 パーセンタイル：77.58(Multidisciplinary Sciences)Spin-orbit torque (SOT) provides a promising mechanism for electrically encoding information in magnetic states. Unlike existing schemes, where the SOT is passively determined by the material and device structures, an active manipulation of the intrinsic SOT polarity would allow for flexibly programmable SOT devices. Achieving this requires electrical control of the current-induced spin polarization of the spin source. Here we demonstrate a proof-of-concept current-programmed SOT device. Using a noncollinear-anti-ferromagnetic/nonmagnetic/ferromagnetic Mn
Sn/Mo/CoFeB hetero-structure at zero magnetic eld, we show current-induced switching in the CoFeB layer due to the spin current polarized by the magnetic structure of the MnSn; by properly tuning the driving current, the spin current from the CoFeB further reverses the magnetic orientation of the MnSn, which determines the polarity of the subsequent switching of the CoFeB. This scheme of mutual switching can be achieved in a spin-valve-like simple protocol because each magnetic layer serves as a reversible spin source and target magnetic electrode. It yields intriguing proof-of-concept functionalities for unconventional logic and neuromorphic computing.
Yang, X.*; Che, G.*; Wang, Y.*; Zhang, P.*; Tang, X.*; Lang, P.*; Gao, D.*; Wang, X.*; Wang, Y.*; 服部 高典; et al.
Nano Letters, 25(3), p.1028 - 1035, 2025/01
被引用回数：2 パーセンタイル：90.87(Chemistry, Multidisciplinary)飽和sp
-カーボンナノスレッド(CNTh)は、その高いヤング率と熱伝導率が予測され、大きな関心を集めている。中心環へのヘテロ原子の導入がCNThの形成に影響を与え、化学的に均質な生成物が得られることが示されているが、ペンダント基が重合プロセスに与える影響については、まだ未解明である。本研究では、フェノールの圧力誘起重合を調べ、0.5GPaと4GPa以下で起こる2つの相転移を明らかにした。20GPa以上では、フェノールは水酸基とカルボニル基を持つ重合度4のCNTに重合する。ヒドロキシル基の水素移動は、重合度6のナノスレッドの形成を妨げることがわかった。この発見は、さらなるカラム内重合を阻止する水酸基の重要な役割を浮き彫りにし、今後のメカニズム研究やナノ材料合成に貴重な示唆を与えるものである。
systemPan, Y.-W.*; Liu, Z.-W.*; Geng, L.-S.*; 保坂 淳; Liu, X.*
Physical Review D, 110(9), p.094004_1 - 094004_8, 2024/11
被引用回数：2 パーセンタイル：36.15(Astronomy & Astrophysics)3つの粒子からなる系が浅い束縛状態を作る可能性を指摘した。これはエフィモフ効果が関わっていると解釈される。
Zhu, M.*; Romerio, V.*; Steiger, N.*; Nabi, S. D.*; 村井 直樹; 河村 聖子; Povarov, K. Y.*; Skourski, Y.*; Sibille, R.*; Keller, L.*; et al.
Physical Review Letters, 133(18), p.186704_1 - 186704_6, 2024/11
被引用回数：12 パーセンタイル：94.13(Physics, Multidisciplinary)Magnetic, thermodynamic, neutron diffraction and inelastic neutron scattering are used to study spin correlations in the easy-axis XXZ triangular lattice magnet KCo(SeO). Despite the presence of quasi-2D supersolid magnetic order, the low-energy excitation spectrum contains no sharp modes and is instead a broad and structured multiparticle continuum. Applying a weak magnetic field drives the system into an m = 1/3 fractional magnetization plateau phase and restores sharp spin wave modes. To some extent, the behavior at zero field can be understood in terms of spin wave decay. However, the presence of clear excitation minima at the M points of the Brillouin zone suggest that the spinon language may provide a more adequate description, and signals a possible proximity to a Dirac spin liquid state.
-
transitionsYang, Q.*; Yang, X.*; Wang, Y.*; Fei, Y.*; Li, F.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Han, Y.*; 服部 高典; Zhu, P.*; et al.
Nature Communications (Internet), 15, p.7778_1 - 7778_9, 2024/09
被引用回数：16 パーセンタイル：93.77(Multidisciplinary Sciences)明るい一重項励起子と三重項励起子を同時に発現する発光材料は、オプトエレクトロニクス、サイネージ、情報暗号化において大きな可能性を秘めている。しかしながら、高性能の白色発光を実現するためには、蛍光と燐光の寄与が不均衡であることが大きな障害となっている。ここでは、水素結合の協同効果による圧力処理エンジニアリングによって、n--遷移の混合を実現し、イソフタル酸(IPA)中で三重項状態の発光を7%から40%に高めることで、この課題に対処した。加圧処理したIPAでは、蛍光と燐光のハイブリッドに基づく優れた白色発光が得られ、フォトルミネッセンス量子収率は当初の19%(青色発光)から75%に増加した。その場での高圧IRスペクトル、X線回折、中性子回折から、圧力の上昇に伴い水素結合が連続的に強化されることが明らかになった。さらに、この強化された水素結合は、圧力処理後も常圧条件下まで保持され、バランスの取れた一重項/三重項励起子集団のための効率的な系間交差を目的としたIPAに与え、効率的な白色発光をもたらした。この研究は、有機低分子の三重項状態を明るくするルートを提案するだけでなく、一重項励起子と三重項励起子の比率を調節して、高性能の白色発光を構築するものである。
RhSi社本 真一; 山内 宏樹; 飯田 一樹*; 池内 和彦*; 金子 耕士; Chen, Y.-S.*; 矢野 真一郎*; Hsu, P.-T.*; Lee, M. K.*; Hall, A. E.*; et al.
Physical Review Research (Internet), 6(3), p.033303_1 - 033303_7, 2024/09
MnRhSiの磁気励起は少なくとも0.3から140meVに広がる。200Kでの非弾性散乱強度を積分することで、Mnサイト当たり約5
の磁気モーメントは、約5であることがわかった。一方で、長距離磁気秩序の磁気モーメントは4Kでわずか2.61であり、多くの部分が低温まで揺らいでいることがわかった。
Ying, H.*; Yang, X.*; He, H.*; Yan, A.*; An, K.*; Ke, Y.*; Wu, Z.*; Tang, S.*; Zhang, Z.*; Dong, H.*; et al.
Scripta Materialia, 250, p.116181_1 - 116181_7, 2024/09
被引用回数：5 パーセンタイル：79.07(Nanoscience & Nanotechnology)Nanoscale chemical fluctuations and their effect on the deformation behavior of CrFeCoNi-based high-entropy alloys (HEAs) were investigated using small-angle scattering and in situ neutron diffraction measurements. Small-angle scattering results demonstrated the presence of nano (
10 nm) chemical fluctuations in the as-prepared CrFeCoNiPd HEAs, which was attributed to the negative mixing of enthalpy and the significant atomic radius difference between Pd and the constituent elements in the CrFeCoNi-based alloys. Subsequent tensile tests demonstrated that the yield and tensile strengths of the as-prepared CrFeCoNiPd HEA surpass those of the as-prepared CrMnFeCoNi HEA. Neutron diffraction data analysis revealed an anomalous response of dislocation evolution with the strain.
Nguyen, T.-D.*; Singh, C.*; Kim, Y. S.*; Han, J. H.*; Lee, D.-H.*; Lee, K.*; Harjo, S.; Lee, S. Y.*
Journal of Materials Research and Technology, 31, p.1547 - 1556, 2024/07
被引用回数：6 パーセンタイル：74.94(Materials Science, Multidisciplinary)This study investigates the mechanical properties of a friction-stir-welded (FSW) AA6061-T6 aluminum alloy at ultra-low temperature (ULT) of 20 K. In-situ neutron diffraction and orientation imaging microscopy were employed to compare the tensile deformation behavior of the base metal (BM) and heat-affected zone (HAZ) in the FSW aluminum plate. The results demonstrate that compared to room-temperature (RT), ULT induces a significant improvement in tensile strength and ductility in both the BM and HAZ. The enhanced mechanical properties in BM at ULT result from a more homogeneous deformation than occurs at RT. On the other hand, HAZ at ULT exhibits an even lower yield strength than at RT, but the strain hardening rate (SHR) is the most significant among the alloys, leading to a tensile strength of 346 MPa and the highest ductility of 46.8%. The lowest yield strength corresponds to the lowest-hardness zones in HAZ, caused by dissolved/coarsened precipitates during the FSW process.
Han, J.*; 内村 友宏*; 荒木 康史; Yoon, J.-Y.*; 竹内 祐太郎*; 山根 結太*; 金井 駿*; 家田 淳一; 大野 英男*; 深見 俊輔*
Nature Physics, 20(7), p.1110 - 1117, 2024/07
被引用回数：26 パーセンタイル：98.31(Physics, Multidisciplinary)量子状態の幾何学的構造を特徴づける基礎的な量として、「量子計量」と「ベリー曲率」が存在する。ベリー曲率は、凝縮系において多種の重要な現象に寄与することが知られている。一方、量子計量も新たなトポロジカル物理現象の起源となることが予想されているが、特に常温常圧下においては、その効果はほとんど探索されていない。本研究では、トポロジカルカイラル反強磁性体MnSnと白金の接合系を用い、界面でのナノスピン構造を介して、電子系の量子計量構造の制御に成功した。ベリー曲率ではなく量子計量特有の効果として、時間反転反対称でかつ電子散乱に対して頑強な、二次非線形ホール効果を測定した。更に、界面スピン構造は弱磁場及び界面スピン軌道相互作用によって急峻に変調されるため、量子計量構造も鋭敏に制御可能であることを示した。本研究成果により、量子状態に内在する量子計量構造を活用したトポロジカル物理現象が室温環境下でも可能になり、且つ応用面においても非線形素子を構築する助けとなることが期待される。
