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論文

Microscopic origin of the spin-reorientation transition in the kagome topological magnet TbMn$$_{6}$$Sn$$_{6}$$

Huang, Z.*; Wang, W.*; Ye, H.*; Bao, S.*; Shangguan, Y.*; Liao, J.*; Cao, S.*; 梶本 亮一; 池内 和彦*; Deng, G.*; et al.

Physical Review B, 109(1), p.014434_1 - 014434_9, 2024/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.014434
 被引用回数：2 パーセンタイル：62.71(Materials Science, Multidisciplinary)

TbMn$$_{6}$$Sn$$_{6}$$ is a correlated topological magnet with a Mn-based kagome lattice, in which a Chern gap opens at the Dirac point at low temperatures. The magnetic moment direction of the ferrimagnetic order changes from in the kagome plane to the out-of-plane upon cooling, which is essential for generating the Chern gap, but the underlying mechanism for the spin reorientation remains elusive. Here, we investigate the spin-reorientation transition in TbMn$$_{6}$$Sn$$_{6}$$ using neutron scattering. We provide direct evidence for the spin-reorientation transition and unveil the coexistence of two Tb modes at 200 K. To account for these results, we put forward a model based on SU(N) spin-wave theory, in which there is a temperature evolution of the ground state Tb $$4f$$ orbitals, driven by the crystalline electric field, single-ion anisotropy, and exchange interactions between Tb and Mn ions. Our findings shed light on the complex magnetism of TbMn$$_{6}$$Sn$$_{6}$$, despite its relatively simple ground state magnetic structure, and provide insights into the mechanisms for tuning magnetic topological materials.

論文

Pressure-modulated magnetism and negative thermal expansion in the Ho$$_2$$Fe$$_{17}$$ intermetallic compound

Cao, Y.*; Zhou, H.*; Khmelevskyi, S.*; Lin, K.*; Avdeev, M.*; Wang, C.-W.*; Wang, B.*; Hu, F.*; 加藤 健一*; 服部 高典; et al.

Chemistry of Materials, 35(8), p.3249 - 3255, 2023/04

https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c00158
 被引用回数：2 パーセンタイル：21.90(Chemistry, Physical)

静水圧や化学圧力は、結晶構造を変化させる効率的な刺激であり、材料科学において電気的、磁気的特性のチューニングによく利用されている。しかし、化学圧力は定量化が困難であり、これら両者の定量的な対応関係はまだよくわかっていない。本研究では、負の熱膨張(NTE)を持つ永久磁石の候補である金属間化合物を調べた。放射光X線その場観察により、AlをドープしたHo$$_2$$Fe$$_{17}$$に負の化学圧力があることを明らかにし、単位セル体積の温度・圧力依存性を用いそれを定量的に評価した。また、磁化測定と中性子回折測定を組み合わせることで、磁気秩序に対する化学圧力と静水圧の違いを比較した。興味深いことに、圧力はNTEの抑制と増強を制御するために使用することができた。電子状態計算から、圧力がFermiレベル(EF)に対する主要バンドの上部に影響を与えたことを示しており、これは磁気安定性に影響を与え、それが磁気とNTEを調節する上で重要な役割を果たしていることがわかった。本研究は、圧力の影響を理解し、それを利用して機能性材料の特性を制御する良い例を示している。

論文

Coexistence of magnetoelectric and antiferroelectric-like orders in Mn$$_{3}$$Ta$$_{2}$$O$$_{8}$$

木村 健太*; 八木 直輝*; 長谷川 舜介*; 萩原 雅人; 三宅 厚志*; 徳永 将史*; Cao, H.*; 益田 隆嗣*; 木村 剛*

Inorganic Chemistry, 60(20), p.15078 - 15084, 2021/10

https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.1c02461
 被引用回数：3 パーセンタイル：22.10(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

In materials showing a linear magnetoelectric (ME) effect, unconventional functionalities can be anticipated such as electric control of magnetism and nonreciprocal optical responses. Thus, the search of new linear ME materials is of interest in materials science. Here, using a recently proposed design principle of linear ME materials, which is based on the combination of local structural asymmetry and collinear antiferromagnetism, we demonstrate that an anion-deficient fluorite derivative Mn$$_{3}$$Ta$$_{2}$$O$$_{8}$$ is a new linear ME material. This is evidenced by the onset of magnetic-field-induced electric polarization in its collinear antiferromagnetic phase below $$T_{rm N}$$ = 24 K. Furthermore, we also find an antiferroelectric-like phase transition at $$T_{rm S}$$ = 55 K, which is attributable to an off-center displacement of magnetic Mn$$^{2+}$$ ions. The present study shows that Mn$$_{3}$$Ta$$_{2}$$O$$_{8}$$ is a rare material that exhibits both ME and antiferroelectric-like transitions. Thus, Mn$$_{3}$$Ta$$_{2}$$O$$_{8}$$ may provide an opportunity to investigate the physics associated with complicated interactions between magnetic (spin) and electric dipole degrees of freedom.

論文

Hybridization between the conduction band and 3$$d$$ orbitals in the oxide-based diluted magnetic semiconductor In$$_{2-x}$$V$$_x$$O$$_3$$

小林 正起*; 石田 行章*; Hwang, J. I.*; Song, G. S.*; 滝沢 優*; 藤森 淳; 竹田 幸治; 大河内 拓雄*; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; et al.

Physical Review B, 79(20), p.205203_1 - 205203_5, 2009/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.205203
 被引用回数：7 パーセンタイル：32.02(Materials Science, Multidisciplinary)

The electronic structure of In$$_{2-x}$$V$$_x$$O$$_3$$ ($$x=0.08$$) has been investigated by photoemission spectroscopy and X-ray absorption spectroscopy (XAS). The V $$2p$$ core-level photoemission and XAS spectra revealed that the V ion is in the trivalent state, which is the same valence state as that of In in In$$_2$$O$$_3$$. The V $$3d$$ partial density of states obtained by the resonant photoemission technique showed a sharp peak above the O $$2p$$ band. While the O $$1s$$ XAS spectrum of In$$_{2-x}$$V$$_x$$O$$_3$$ was similar to that of In$$_2$$O$$_3$$, there were differences in the In $$3p$$ and $$3d$$ XAS spectra between the V-doped and pure In$$_2$$O$$_3$$. The observations give clear evidence for hybridization between the In-derived conduction band and the V $$3d$$ orbitals in In$$_{2-x}$$V$$_x$$O$$_3$$.

論文

Guiding and confining fast electrons by transient electric and magnetic fields with a plasma inverse cone

Lei, A. L.*; Cao, L. H.*; Yang, X. Q.*; 田中 和夫*; 兒玉 了祐*; He, X. T.*; 三間 圀興*; 中村 龍史; 乗松 孝好*; Yu, W.*; et al.

Physics of Plasmas, 16(2), p.020702_1 - 020702_4, 2009/02

https://doi.org/10.1063/1.3075928
 被引用回数：12 パーセンタイル：41.19(Physics, Fluids & Plasmas)

反転コーンにおける高速電子の伝播に関するシミュレーション及び実験的研究を行った。コーン形状ターゲットは高速点火核融合において、高エネルギー発生及びレーザーの集光を目的として利用されている。本研究では、コーンターゲットを電子のガイディングを目的として利用することが可能であることを示した。反転コーンの先端部にレーザーを照射することで、多くの高速電子が発生する。これらの電子はコーンの側面に誘起される電磁場によってガイドされることがシミュレーションにより確認された。この現象を大型レーザーを使った実験により調べ、大電流が発生する場合においても電子のガイディングが起こることが確認された。

口頭

Eu 2価金属化合物Eu$$T$$In$$_4$$における多彩な磁気異方性

金子 耕士; 池田 修悟*; Frontzek, M. D.*; Cao, H.*; 花島 隆泰*; 中尾 朗子*; 鬼柳 亮嗣; 大原 高志; 小林 寿夫*; 山上 浩志

no journal, , 

希土類イオンでは、イオンが持つ軌道磁気成分に由来する顕著な磁気異方性を持つことが一つの特徴である。その中でGd$$^{3+}$$とEu$$^{2+}$$は例外的に軌道磁気モーメントを持たないことから、軌道以外に由来した、その化合物が持つ磁気異方性の起源を研究する上で、理想的な研究対象である。斜方晶の結晶構造を持つEu$$T$$In$$_4$$($$T$$=遷移金属)では、同じ価電子数を持つ$$T$$=Ni, Pd, Ptにおいて、磁気異方性が対照的であることが見出された。具体的には、磁性を担うEuイオンは軌道成分を持たない2価状態を示し、15K付近で反強磁性状態に秩序する共通の特徴を持つ反面、$$b$$軸、及び$$a,c$$軸がそれぞれ磁気容易軸、磁気困難軸であるEuNiIn$$_4$$に対し、EuPtIn$$_4$$では、$$a,c$$軸が磁気容易軸、$$b$$軸が磁気困難軸と正反対となる。この磁気異方性の起源を探るため、単結晶中性子回折実験を行った。中性子吸収体として知られるEuイオンを置換することなく実験を行い、全ての化合物において、反強磁性秩序を反映した磁気反射の観測に成功した。これらの結果について報告する。

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