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論文

$$^{239}$$Pu nuclear magnetic resonance in the candidate topological insulator PuB$$_4$$

Dioguardi, A. P.*; 安岡 弘志*; Thomas, S. M.*; 酒井 宏典; Cary, S. K.*; Kozimor, S. A.*; Albrecht-Schmitt, T. E.*; Choi, H. C.*; Zhu, J.-X.*; Thompson, J. D.*; et al.

Physical Review B, 99(3), p.035104_1 - 035104_6, 2019/01

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

正方晶プルトニウムボロン化合物PuB$$_{4}$$の単結晶、および粉末試料を用いて、$$^{239}$$Pu核核磁気共鳴(NMR)実験を行なった。この化合物は、最近になって強相関電子系のトポロジカル絶縁体候補物質と考えられている。$$^{239}$$Pu核NMRスペクトルは、結晶内Pu位置の局所対称性を反映したものとなっており、NMRシフトとNMR緩和率の温度依存性は、エネルギーギャップをもつ非磁性状態にあることが示唆された。これは、密度汎関数理論計算結果とも矛盾しない。実際に観測された巨視的なギャップ状態は、本化合物がトポロジカル絶縁体候補であることを支持している。

論文

Anisotropy of spin fluctuations in a tetragonal heavy fermion antiferromagnet CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$

酒井 宏典; 服部 泰佑; 徳永 陽; 神戸 振作; Ghimire, N. J.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Journal of Physics; Conference Series, 868(1), p.012012_1 - 012012_5, 2017/07

単結晶CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$において、$$^{27}$$Al核磁気共鳴(NMR)実験を行った。常磁性状態において、ナイトシフト、四重極周波数、電場勾配の非対称パラメータを求め、超微細結合定数も決定した。緩和率は、高温において4$$f$$電子が局在していることを示唆しており、低温NMRスペクトル解析から、この系の反強磁性磁気構造について議論する。

論文

Local moments in the heterogeneous electronic state of Cd-substituted CeCoIn$$_5$$; NQR relaxation rates

酒井 宏典; Ronning, F.*; 服部 高典; 徳永 陽; 神戸 振作; Zhu, J.-X.*; Wakeham, N.*; 安岡 弘志; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Journal of Physics; Conference Series, 807(3), p.032001_1 - 032001_6, 2017/04

量子臨界金属CeCoIn$$_5$$のInを少量のCdで置換した時の電子状態を核四重極共鳴(NQR)を用いて調べた。およそ半分のCd置換子周りで局所的にCeの局在モーメントが発生することを、縦緩和率$$1/T_1$$のサイト依存性から明らかにした。横緩和率$$T_{rm 2G}$$の測定も行い、局在スピン周りでは、$$T_1T/T_{rm 2G}^2$$が温度$$T$$に比例し、一方、置換子から離れたところでは、$$T_1T/T_{rm 2G}^2propto T^{0.7}$$となっており、純CeCoIn$$_5$$$$T^{0.75}$$に近く、バルクの電子状態は量子臨界状態のままである。

論文

Magnon polarons in the spin Seebeck effect

吉川 貴史*; Shen, K.*; Flebus, B.*; Duine, R. A.*; 内田 健一*; Qiu, Z.*; Bauer, G. E. W.*; 齊藤 英治

Physical Review Letters, 117(20), p.207203_1 - 207203_6, 2016/11

 被引用回数:31 パーセンタイル:5.45(Physics, Multidisciplinary)

Sharp structures in the magnetic field-dependent spin Seebeck effect (SSE) voltages of Pt/Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ at low temperatures are attributed to the magnon-phonon interaction. Experimental results are well reproduced by a Boltzmann theory that includes magnetoelastic coupling. The SSE anomalies coincide with magnetic fields tuned to the threshold of magnon-polaron formation. The effect gives insight into the relative quality of the lattice and magnetization dynamics.

論文

Observation of temperature-gradient-induced magnetization

Hou, D.*; Qiu, Z.*; 井口 亮*; 佐藤 浩司*; Vehstedt, E. K.*; 内田 健一*; Bauer, G. E. W.*; 齊藤 英治

Nature Communications (Internet), 7, p.12265_1 - 12265_6, 2016/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:33.51(Multidisciplinary Sciences)

Applying magnetic fields has been the method of choice to magnetize non-magnetic materials, but they are difficult to focus. The magneto-electric effect and voltage-induced magnetization generate magnetization by applied electric fields, but only in special compounds or heterostructures. Here we demonstrate that a simple metal such as gold can be magnetized by a temperature gradient or magnetic resonance when in contact with a magnetic insulator by observing an anomalous Hall-like effect, which directly proves the breakdown of time-reversal symmetry. Such Hall measurements give experimental access to the spectral spin Hall conductance of the host metal, which is closely related to other spin caloritronics phenomena such as the spin Nernst effect and serves as a reference for theoretical calculation.

論文

Incommensurate to commensurate antiferromagnetism in CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$; An $$^{27}$$Al NMR study

酒井 宏典; 服部 泰佑; 徳永 陽; 神戸 振作; Ghimire, N. J.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review B, 93(1), p.014402_1 - 014402_9, 2016/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.02(Materials Science, Multidisciplinary)

反強磁性近藤格子系CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$の単結晶を用いて、$$^{27}$$Al核核磁気共鳴(NMR)実験を行った。この化合物は、ゼロ磁場で$$T_{rm N1}$$=14 Kと$$T_{rm N2}$$=9 Kで反強磁性転移をする。常磁性状態において、斜方対称をもつAlサイトのナイトシフト、四重極周波数、非対称パラメーターを決定した。移行超微細結合定数も決定した。$$T_{rm N2}$$以下の反強磁性秩序が格子整合していること、$$T_{rm N2}$$以上、$$T_{rm N1}$$以下の反強磁性は非整合であることを示した。スピン格子緩和率の温度依存性から、$$T_{rm N1}$$以上で、4f電子が局在的になっていることも示した。

論文

Microscopic investigation of electronic inhomogeneity induced by substitutions in a quantum critical metal CeCoIn$$_5$$

酒井 宏典; Ronning, F.*; Zhu, J.-X.*; Wakeham, N.*; 安岡 弘志; 徳永 陽; 神戸 振作; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review B, 92(12), p.121105_1 - 121105_5, 2015/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:44.33(Materials Science, Multidisciplinary)

核四重極共鳴(NQR)法を用いて、SnやCdを置換した量子臨界金属CeCoIn$$_5$$について微視的研究を行った。その結果、両置換子によって誘起される局所的電子状態は、かなり異なっていることが分かった。この知見は、一般的に置換系で見られる系毎に異なる非フェルミ液体的挙動を統一的に説明することに役立つかも知れない。

論文

Cluster-transfer reactions with radioactive beams; A Spectroscopic tool for neutron-rich nuclei

Bottoni, S.*; Leoni, S.*; Fornal, B.*; Raabe, R.*; Rusek, K.*; Benzoni, G.*; Bracco, A.*; Crespi, F. C. L.*; Morales, A. I.*; Bednarczyk, P.*; et al.

Physical Review C, 92(2), p.024322_1 - 024322_8, 2015/08

 被引用回数:7 パーセンタイル:34.06(Physics, Nuclear)

An exploratory experiment was performed at REX-ISOLDE CERN to test the potential of cluster-transfer reactions at the Coulomb barrier as a mechanism to explore the structure of exotic neutron-rich nuclei. The transfer of triton and alpha particles in a reaction of a beam of $$^{98}$$Rb onto a $$^7$$Li target were studied through particle-$$gamma$$ coincidence measurements. The results indicate that such cluster transfer reactions can be an efficient method to investigate the structure of neutron-rich nuclei at medium-high excitation energies and spins.

論文

Sign of inverse spin Hall voltages generated by ferromagnetic resonance and temperature gradients in yttrium iron garnet platinum bilayers

Schreier, M.*; Bauer, G. E. W.*; Vasyuchka, V.*; Flipse, J.*; 内田 健一*; Lotze, J.*; Lauer, V.*; Chumak, A.*; Serga, A.*; 大門 俊介*; et al.

Journal of Physics D; Applied Physics, 48(2), p.025001_1 - 025001_5, 2015/01

 被引用回数:38 パーセンタイル:7.07(Physics, Applied)

We carried out a concerted effort to determine the absolute sign of the inverse spin Hall effect voltage generated by spin currents injected into a normal metal. We focus on yttrium iron garnet (YIG)|platinum bilayers at room temperature, generating spin currents by microwaves and temperature gradients. We find consistent results for different samples and measurement setups that agree with theory. We suggest a right-hand-rule to define a positive spin Hall angle corresponding to the voltage expected for the simple case of scattering of free electrons from repulsive Coulomb charges.

論文

Emergent antiferromagnetism out of the "hidden-order" state in URu$$_2$$Si$$_2$$; High magnetic field nuclear magnetic resonance to 40 T

酒井 宏典; Urbano, R. R.*; 徳永 陽; 神戸 振作; 鈴木 通人; Kuhns, P. L.*; Reyes, A. P.*; Tobash, P. H.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; et al.

Physical Review Letters, 112(23), p.236401_1 - 236401_5, 2014/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:47.78(Physics, Multidisciplinary)

$$^{29}$$Si核を完全濃縮したURu$$_2$$Si$$_2$$単結晶を用いて、$$^{29}$$Si核核磁気共鳴(NMR)を行い、「隠れた秩序」(HO)状態と隣接する磁気相について微視的に調べた。極低温0.4Kで、HO相内22T付近にNMRシフトの異常が見られ、この磁場でフェルミ面不安定性があることを確認した。さらに、磁場をかけるとNMRシフトは顕著に増大し、臨界磁場$$H_csim$$35.6TのHO相の終焉と共にNMR信号は突然消失した。しかし、$$H_c$$以上の温度4.2Kで、HO相に隣接する磁気相のNMRスペクトルを測定できた。このスペクトル形状は、この磁気相の構造がイジング異方性をもつウランの磁気モーメントが並んだものによることを示している。

論文

Microscopic properties of the heavy-fermion superconductor PuCoIn$$_5$$ explored by nuclear quadrupole resonance

Koutroulakis, G.*; 安岡 弘志; 中堂 博之; Tobash, P. H.*; Mitchell, J. N.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

New Journal of Physics (Internet), 16, p.053019_1 - 053019_12, 2014/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:42.76(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体PuCoIn$$_5$$において、0.29K $$leq Tleq$$75Kの温度領域で$$^{115}$$In核四重極共鳴(NQR)測定を行ったので報告する。結晶学的に異なるInサイトのNQRパラメーターを決定し、その温度依存性を調べた。超伝導転移温度以下においてNQR周波数が温度に比例してシフトすることを明らかにし、これは複合対形成模型からの予想と一致する。核スピン格子緩和率$$T_1^{-1}(T)$$$$T_c simeq $$2.3Kで超伝導転移を示し、$$T_c$$近傍においてab面内の異方的揺らぎが大きな強結合系超伝導であることを示している。$$T_1^{-1}$$の解析はPuCoIn$$_5$$は強結合系d波超伝導体であることを示している。

論文

Coexistence of antiferromagnetism with superconductivity in CePt$$_2$$In$$_7$$; Microscopic phase diagram determined by $$^{115}$$In NMR and NQR

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review Letters, 112(20), p.206401_1 - 206401_5, 2014/05

 被引用回数:11 パーセンタイル:28.13(Physics, Multidisciplinary)

常圧で重い電子系反強磁性体であるCePt$$_{2}$$In$$_{7}$$ ($$T_{rm N}$$=5.2K)の$$^{115}$$In核-核磁気共鳴(NMR)及び核四重極共鳴(NQR)測定を圧力下において行った。Ce $$4f$$電子の反強磁性状態は約2.4GPaのところで、局在的から遍歴的な性質を示すようになり、超伝導が観測されるようになる。さらに加圧すると、3.4GPaのところで、反強磁性秩序は完全に抑制され、NMR緩和率は超伝導転移温度において、通常よりも鋭く、一次転移的に減少を示した。

論文

Weak itinerant antiferromagnetism in PuIn$$_3$$ explored using $$^{115}$$In nuclear quadrupole resonance

中堂 博之; Koutroulakis, G.*; 安岡 弘志; Bauer, E. D.*; Tobash, P. H.*; Mitchell, J. N.*; Thompson, J. D.*

Journal of Physics; Condensed Matter, 26(3), p.036001_1 - 036001_5, 2014/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:70.33(Physics, Condensed Matter)

PuIn$$_3$$における$$^{115}$$In NQR測定の結果について報告する。$$^{115}$$Inの核スピン$$I$$=9/2に期待される4本のNQR共鳴線のうちの3本の共鳴線を観測した。20Kにおいて、それらの共鳴線は等間隔であり、そこからNQR周波数$$nu_{rm Q}=10.45$$MHzと電場勾配の非対称パラメータの$$eta=0$$が導かれた。14Kにおいて、NQR共鳴線の形状と核スピン緩和率1/$$T_1$$は反強磁性転移により変化を生じる。14K以下において、NQRスペクトルより見積もられた内部交番磁化$$M_{rm Q}(T)$$と1/$$T_1$$の温度依存性はスピン揺らぎのSCR理論によりよく説明される。さらに、$$T_1T$$$$M_{rm Q}(T)/M_{rm Q}(0)$$はSCR理論から予言される通りに比例している。これらの結果はPuIn$$_3$$が弱い反強磁性体、すなわち有限温度において反強磁性波数近傍のスピン揺らぎが物性を支配している証拠である。

論文

Shubnikov-de Haas oscillation in PuIn$$_3$$

芳賀 芳範; Bauer, E. D.*; Tobash, P. H.*; Mitchell, J. N.*; Ayala-Valenzuela, O.*; McDonald, R. D.*; Mielke, C. H.*; Fisk, Z.

Journal of the Korean Physical Society, 63(3), p.380 - 382, 2013/08

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

Fermi surface of PuIn$$_3$$ is investigated using a flux-grown single crystals. Shubnikov-de Haas (SdH) oscillations were detected by means of the skin-depth measurement using a proximity-detector- oscillator circuit. Angular dependence of the SdH frequency which corresponds to the extremal cross-sectional area of Fermi surface agrees well with the previous magnetic susceptibility measurement using conventional field-modulation method. The SdH oscillation suddenly vanishes when the magnetic field is tilted from the cubic [111] direction.

論文

Quantitative study of the spin Hall magnetoresistance in ferromagnetic insulator/normal metal hybrids

Althammer, M.*; Meyer, S.*; 中山 裕康*; Schreier, M.*; Altmannshofer, S.*; Weiler, M.*; Huebl, H.*; Gepr$"a$gs, S.*; Opel, M.*; Gross, R.*; et al.

Physical Review B, 87(22), p.224401_1 - 224401_15, 2013/06

 被引用回数:233 パーセンタイル:0.59(Materials Science, Multidisciplinary)

強磁性絶縁体/Ptと強磁性絶縁体/常磁性金属/Pt複合素子において、スピンHall磁気抵抗効果の定量測定を行った。強磁性絶縁体にはイットリウム鉄ガーネット,ニッケルフェライト,マグネタイトを用い、常磁性中間層には銅、金を用いた。以上により、薄い中間層にかかわらず、Pt層のスピンHall効果と逆スピンHall効果の複合によって強磁性層の磁化方向に依存した磁気抵抗効果が生じるというスピンHall磁気抵抗効果の理論の正当性が実験的に確認された。スピンHall磁気抵抗効果の理論を援用することで、4$$times10^{14}Omega^{-1}$$m$$^{-2}$$のスピンミキシングコンダクタンスを持つサンプルに対して、PtのスピンHall角とスピン拡散長がそれぞれ、$$0.11pm0.08, 1.5pm0.5$$nmと得られた。

論文

NMR/NQR Study of pressure-induced superconductor CePt$$_2$$In$$_7$$

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Lee, H.*; Sidorov, V. A.*; Tobash, P. H.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Journal of Physics; Conference Series, 391, p.012057_1 - 012057_4, 2012/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:27.95

常圧下でネール点5.2Kの反強磁性体である単結晶CePt$$_2$$In$$_7$$を用いて、零磁場$$^{115}$$In核核磁気共鳴(NMR)実験を行った。斜方対称性を持つIn(3)サイトの3$$nu_{rm Q}$$ラインの1.6Kまでの低温領域における温度依存性、2.4GPaまでのNMRスペクトルの圧力依存性を測定した。その結果、常圧下最低温度領域では、整合反強磁性秩序と非整合反強磁性秩序とが共存することがわかった。また圧力印加に伴い、整合反強磁性秩序の体積分率が大きくなることもわかった。NMR緩和率についても、圧力依存性・温度依存性を測定したので、その結果についても発表を行う。

論文

Anisotropic spin fluctuations in the heavy fermion systems; Case studies of CePd$$_5$$Al$$_2$$ and NpPd$$_5$$Al$$_2$$

酒井 宏典; 中堂 博之; 徳永 陽; 神戸 振作; 芳賀 芳範; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*; 本間 佳哉*; 青木 大*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(Suppl.B), p.SB003_1 - SB003_6, 2012/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:66.83(Physics, Multidisciplinary)

Ce$$T$$In$$_5$$ ($$T$$=Co, Rh, Ir)及び$$An$$$$T$$Ga$$_5$$ ($$An$$=U, Np, Pu)という化学式を持つ一連の化合物(115系と称する)、核磁気共鳴(NMR)測定の結果得られるナイトシフトと緩和率の解析から、反強磁性スピン揺らぎのXY型異方性がd波超伝導発現に有利であるとわかってきた。この仮説を確かめるために、115系化合物と類似の結晶構造を有するCePd$$_5$$Al$$_2$$とNpPd$$_5$$Al$$_2$$においてスピン揺らぎの異方性がどうなっているかを検証した。CePd$$_5$$Al$$_2$$は、イジング異方性を持つ反強磁性体であり、スピン揺らぎも同じくイジング型の異方性を示した。d波超伝導体NpPd$$_5$$Al$$_2$$は、転移温度直上の通常状態においてXY型の反強磁性磁気揺らぎを有していることがわかった。

論文

NMR study for $$4f$$-localized ferromagnet CeRu$$_2$$Ga$$_2$$B

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Baumbach, R. E.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review B, 86(9), p.094402_1 - 094402_8, 2012/09

 被引用回数:10 パーセンタイル:47.92(Materials Science, Multidisciplinary)

$$^{11}$$B核と$$^{69,71}$$Ga核を用いて核磁気共鳴(NMR)研究を正方晶Ce化合物CeRu$$_2$$Ga$$_2$$Bにおいて行った。ナイトシフトは、帯磁率と同じく$$c$$軸方向にイジング型の異方性を示した。超微細結合定数を決定し、核磁気緩和率$$1/T_1$$から求めたスピン揺らぎの異方性も$$c$$軸方向にイジング型であることを示した。また、本化合物における$$4f$$電子の局在性について議論した。

論文

Observation of $$^{239}$$Pu nuclear magnetic resonance

安岡 弘志; Koutroulakis, G.*; 中堂 博之; Richmond, S.*; Veirs, D. K.*; Smith, A. I.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*; Jarvinen, G. D.*; Clark, D. L.*

Science, 336(6083), p.901 - 904, 2012/05

 被引用回数:37 パーセンタイル:12.16(Multidisciplinary Sciences)

The spin-1/2 plutonium-239 ($$^{239}$$Pu) nucleus should in principle be active in nuclear magnetic resonance spectroscopy. However, its signal has eluded detection for the past fifty years. Here, we report observation of a $$^{239}$$Pu resonance from a solid sample of plutonium dioxide, PuO$$_2$$, subjected to a wide scan of external magnetic field values ($$B_0=3$$ to 8T) at a temperature of 4 Kelvin. By mapping the external field dependence of the measured resonance frequency, we determined the nuclear gyromagnetic ratio $$^{239}$$$$gamma$$$$_{rm n}$$(PuO$$_2$$)/2$$pi$$ to be 2.856 $$pm$$ 0.001 MHz/T. Assuming a free-ion value for the Pu$$^{4+}$$ hyperfine coupling constant, we estimated a bare $$^{239}$$$$gamma$$$$_{rm n}$$/2$$pi$$ value of approximately 2.29 MHz/T, corresponding to a nuclear magnetic moment of $$mu$$$$_{rm n}$$ $${approx}$$ 0.15 $$mu$$$$_{rm N}$$ (where $$mu$$$$_{rm N}$$ is the nuclear magneton).

論文

CeRu$$_2$$Al$$_2$$B; A Local-moment 4$$f$$ magnet with a complex $$T$$-$$H$$ phase diagram

Raumbach, R. E.*; 中堂 博之; 安岡 弘志; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review B, 85(9), p.094422_1 - 094422_7, 2012/03

 被引用回数:26 パーセンタイル:19.65(Materials Science, Multidisciplinary)

The temperature-magnetic field ($$T$$-$$H$$) phase diagram for the tetragonal compound CeRu$$_2$$Al$$_2$$B, determined from magnetization, specific heat, nuclear magnetic resonance (NMR), and electrical resistivity is reported. This system exhibits localized 4$$f$$ magnetic ordering at high temperatures where antiferromagnetism is observed at a N${'e}$el temperature $$T$$$$_{rm N}$$ = 14.2 K and a first-order ferromagnetic transition is observed at a Curie temperature $$T$$$$_{rm c}$$ = 12.8 K. The application of a magnetic field $$H$$ results in a rich phase diagram that includes three magnetically ordered phase: (1) antiferromagnetic, (2) canted antiferromagnetic, and (3) ferromagnetic, indicating that there are several finely tuned exchange interaction.

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