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論文

Composition dependence of bulk properties in the Co-intercalated transition metal dichalcogenide Co$$_{1/3}$$TaS$$_{2}$$

Park, P.*; Cho, W.*; Kim, C.*; An, Y.*; Avdeev, M.*; 飯田 一樹*; 梶本 亮一; Park, J.-G.*

Physical Review B, 109(6), p.L060403_1 - L060403_7, 2024/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.L060403

Spontaneous Hall conductivity has recently been reported in the triangular lattice antiferromagnet Co$$_{1/3}$$TaS$$_{2}$$ under a zero magnetic field. This phenomenon originates from the distinctive noncoplanar triple-$$mathbf{Q}$$ magnetic ground state, possessing uniform real-space Berry curvature characterized by scalar spin chirality. We investigated the physical properties of Co$$_{1/3}$$TaS$$_{2}$$ by judiciously controlling the composition, revealing a drastic change in its bulk properties, even by slight variations in cobalt composition, despite the same crystal structure. For $$0.299 le x le 0.325$$, Co$$_{x}$$TaS$$_{2}$$ keeps all the characteristics of the ground state consistent with the previous studies --- two antiferromagnetic phase transitions at $$T_mathrm{N1}$$ and $$T_mathrm{N2}$$ ($$< T_mathrm{N1}$$), a large spontaneous Hall conductivity [$$sigma_{xy}(mathbf{H} = 0)$$], and a weak ferromagnetic moment along the $$c$$ axis. However, samples with $$x ge 0.330$$ exhibit distinct bulk properties, including the absence of both $$sigma_{xy}(mathbf{H} = 0)$$ and the weak ferromagnetic moment. Our neutron diffraction data reveal that Co$$_{x}$$TaS$$_{2}$$ with $$x ge 0.330$$ develops coplanar helical magnetic order with $$mathbf{q}_mathrm{m1} =(1/3, 0, 0)$$. This is entirely different from what has been seen in $$x le 0.325$$, explaining the observed composition dependence.

論文

Tetrahedral triple-Q magnetic ordering and large spontaneous Hall conductivity in the metallic triangular antiferromagnet Co$$_{1/3}$$TaS$$_{2}$$

Park, P.*; Cho, W.*; Kim, C.*; An, Y.*; Kang, Y.-G.*; Avdeev, M.*; Sibille, R.*; 飯田 一樹*; 梶本 亮一; Lee, K. H.*; et al.

Nature Communications (Internet), 14, p.8346_1 - 8346_9, 2023/12

https://doi.org/10.1038/s41467-023-43853-4
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)

The triangular lattice antiferromagnet (TLAF) has been the standard paradigm of frustrated magnetism for several decades. The most common magnetic ordering in insulating TLAFs is the 120$$^{circ}$$ structure. However, a new triple-$$mathbf{Q}$$ chiral ordering can emerge in metallic TLAFs, representing the short wavelength limit of magnetic skyrmion crystals. We report the metallic TLAF Co$$_{1/3}$$TaS$$_{2}$$ as the first example of tetrahedral triple-$$mathbf{Q}$$ magnetic ordering with the associated topological Hall effect (non-zero $$sigma_{xy}(mathbf{H}=0)$$). We also present a theoretical framework that describes the emergence of this magnetic ground state, which is further supported by the electronic structure measured by angle-resolved photoemission spectroscopy. Additionally, our measurements of the inelastic neutron scattering cross section are consistent with the calculated dynamical structure factor of the tetrahedral triple-$$mathbf{Q}$$ state.

論文

Valley-selective phonon-magnon scattering in magnetoelastic superlattices

Liao, L.*; Puebla, J.*; 山本 慧; Kim, J.*; 前川 禎通*; Hwang, Y.*; Ba, Y.*; 大谷 義近*

Physical Review Letters, 131(17), p.176701_1 - 176701_6, 2023/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.176701
 被引用回数：0

Phonons and magnons are engineered by periodic potential landscapes in phononic and magnonic crystals, and their combined studies may enable valley phonon transport tunable by the magnetic field. Through nonreciprocal surface acoustic wave transmission, we demonstrate valley-selective phonon-magnon scattering in magnetoelastic superlattices. The lattice symmetry and the out-of-plane magnetization component control the sign of nonreciprocity. The phonons in the valleys play a crucial role in generating nonreciprocal transmission by inducing helical strains that couple with the magnons. The transmission spectra show a nonreciprocity peak near a transmission gap, matching the phononic band structure. Our results open the way for manipulating valley phonon transport through periodically varying magnon-phonon coupling.

論文

Level structures of $$^{56,58}$$Ca cast doubt on a doubly magic $$^{60}$$Ca

Chen, S.*; Browne, F.*; Doornenbal, P.*; Lee, J.*; Obertelli, A.*; 角田 佑介*; 大塚 孝治*; 茶園 亮樹*; Hagen, G.*; Holt, J. D.*; et al.

Physics Letters B, 843, p.138025_1 - 138025_7, 2023/08

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138025
 被引用回数：1 パーセンタイル：0.02(Astronomy & Astrophysics)

$$^{57,59}$$Scからの1陽子ノックアウト反応を用いて、$$^{56}$$Caと$$^{58}$$Caのガンマ崩壊を観測した。$$^{56}$$Caでは1456(12)keVの$$gamma$$線遷移が、$$^{58}$$Caでは1115(34)keVの遷移が観測された。どちらの遷移も暫定的に$$2^{+}_{1} rightarrow 0^{+}_{gs}$$と割り当てられた。有効核子間相互作用をわずかに修正した広い模型空間での殻模型計算では、$$2^{+}_{1}$$準位エネルギー、2中性子分離エネルギー、反応断面積が実験とよく一致し、N=34閉殻の上に新しい殻が形成されていることを裏付けた。その構成要素である$$0_{f5/2}$$と$$0_{g9/2}$$軌道はほぼ縮退しており、これは$$^{60}$$Caが二重魔法核である可能性を排除し、Ca同位体のドリップラインを$$^{70}$$Caあるいはそれ以上にまで広げる可能性がある。

論文

OECD/NEA ARC-F Project; Summary of fission product transport

Lind, T.*; Kalilainen, J.*; Marchetto, C.*; Beck, S.*; 中村 康一*; 木野 千晶*; 丸山 結; 城戸 健太朗; Kim, S. I.*; Lee, Y.*; et al.

Proceedings of 20th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-20) (Internet), p.4796 - 4809, 2023/08

The OECD/NEA ARC-F project was established to investigate the accidents at Fukushima Daiichi nuclear power station with the aim of consolidating the observations for deeper understanding of the severe accident progression and the status of reactors and containment vessels. Additionally, the project formed an information sharing framework in reactor safety between Japan and international experts. In order to achieve these objectives, the project focused on three tasks: i) to refine analysis for accident scenarios and associated fission-product transport and dispersion, ii) to compile and manage data on the Fukushima Daiichi NPS accident, and iii) to discuss future long-term projects relevant to the Fukushima Daiichi NPS accident. The work was carried out by 22 partners from 12 countries. In the fission product group, ten organizations worked on five topics which were ranked with a high significance as open issues based on the BSAF project and were thereby selected for further investigations. The five fission product related topics were: i) fission product speciation, ii) iodine chemistry, iii) pool scrubbing, iv) fission product transport and behavior in the buildings, and v) uncertainty analysis and variant calculations. In this paper, the work carried out to investigate these five fission product release and transport topics of special interest in the ARC-F project will be described and summarized.

論文

Nuclear structure in parity doublet model

Mun, M.-H.*; Shin, I. J.*; Paeng, W.-G.*; 原田 正康*; Kim, Y.*

European Physical Journal A, 59(7), p.149_1 - 149_6, 2023/07

https://doi.org/10.1140/epja/s10050-023-01064-x
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Physics, Nuclear)

Using an extended parity doublet model with the hidden local symmetry, we study some properties of nuclei in the mean field approximation to see if the parity doublet model could reproduce nuclear properties and also to estimate the value of the chiral invariant nucleon mass $$m$$$$_{0}$$ preferred by nuclear structure. We first determine our model parameters using the inputs from free space and from nuclear matter properties. Then, we study some basic nuclear properties such as the nuclear binding energy with several different choices of the chiral invariant mass. We observe that our results approach the experimental values as $$m$$$$_{0}$$ is increased until $$m$$$$_{0}$$= 700 MeV and start to deviate more from the experiments afterwards with m0 larger than $$m$$$$_{0}$$ = 700 MeV. From this observation, we conclude that $$m$$$$_{0}$$ = 700 MeV is preferred by nuclear properties. We then calculate some properties of several selected nuclei with $$m$$$$_{0}$$ = 700 MeV and compare them with experiments. Finally, we study the neutron-proton mass difference in some nuclei.

論文

High-density nanoprecipitates and phase reversion via maraging enable ultrastrong yet strain-hardenable medium-entropy alloy

Kwon, H.*; Sathiyamoorthi, P.*; Gangaraju, M. K.*; Zargaran, A.*; Wang, J.*; Heo, Y.-U.*; Harjo, S.; Gong, W.; Lee, B.-J.*; Kim, H. S.*

Acta Materialia, 248, p.118810_1 - 118810_12, 2023/04

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118810
 被引用回数：13 パーセンタイル：99.28(Materials Science, Multidisciplinary)

Maraging steels, known for ultrahigh strength and good fracture toughness, derive their superior properties from lath martensite structure with high-density nanoprecipitates. In this work, we designed a novel Fe-based medium-entropy alloy with a chemical composition of Fe$$_{60}$$Co$$_{25}$$Ni$$_{10}$$Mo$$_5$$ in atomic% by utilizing the characteristics of the maraging steels. By a single-step aging of only 10 min at 650 $$^{circ}$$C, the alloy showed microstructures consisting of a very high number density of (Fe, Co, Ni)$$_7$$Mo$$_6$$-type nanoprecipitates in lath martensite structure and reverted FCC phase, which led to ultrahigh yield strength higher than 2 GPa. This work demonstrates a novel direction to produce strong and ductile materials by expanding the horizons of material design with the aid of high-entropy concept and overcoming the limits of conventional materials.

論文

Multiple mechanisms in proton-induced nucleon removal at $$sim$$100 MeV/nucleon

Pohl, T.*; Sun, Y. L.*; Obertelli, A.*; Lee, J.*; G$'o$mez-Ramos, M.*; 緒方 一介*; 吉田 数貴; Cai, B. S.*; Yuan, C. X.*; Brown, B. A.*; et al.

Physical Review Letters, 130(17), p.172501_1 - 172501_8, 2023/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.172501
 被引用回数：5 パーセンタイル：92.42(Physics, Multidisciplinary)

大きなフェルミ面非対称性を持つ陽子過剰な$$^{14}$$O原子核からの100MeV/nucleonでの陽子による陽子・中性子除去反応について報告した。この結果は、quasi-freeノックアウト反応、非弾性散乱、核子移行反応を含む複数の反応機構の定量的寄与を初めて示すものである。このようなエネルギー領域では通常無視される非弾性散乱と核子移行の寄与が、弱束縛陽子と強束縛中性子の除去反応断面積にそれぞれ約50%と30%寄与していることが示された。

論文

Competitive strengthening between dislocation slip and twinning in cast-wrought and additively manufactured CrCoNi medium entropy alloys

Woo, W.*; Kim, Y. S.*; Chae, H. B.*; Lee, S. Y.*; Jeong, J. S.*; Lee, C. M.*; Won, J. W.*; Na, Y. S.*; 川崎 卓郎; Harjo, S.; et al.

Acta Materialia, 246, p.118699_1 - 118699_13, 2023/03

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118699
 被引用回数：11 パーセンタイル：98.19(Materials Science, Multidisciplinary)

In situ neutron diffraction experiments have been performed under loading in cast-wrought (CW) and additively manufactured (AM) equiatomic CoCrNi medium-entropy alloys. The diffraction line profile analysis correlated the faulting-embedded crystal structure to the dislocation density, stacking/twin fault probability, and stacking fault energy as a function of strain. The results showed the initial dislocation density of 1.8$$times$$10$$^{13}$$ m$$^{-2}$$ in CW and 1.3$$times$$10$$^{14}$$ m$$^{-2}$$ in AM. It significantly increased up to 1.3$$times$$10$$^{15}$$ m-$$^{-2}$$ in CW and 1.7$$times$$10$$^{15}$$ m$$^{-2}$$ in AM near fracture. The dislocation density contributed to the flow stress of 470 MPa in CW and 600 MPa in AM, respectively. Meanwhile, the twin fault probability of CW (2.7%) was about two times higher than AM (1.3%) and the stacking fault probability showed the similar tendency. The twinning provided strengthening of 360 MPa in CW and 180 MPa in AM. Such a favorable strengthening via deformation twinning in CW and dislocation slip in AM was attributed to the stacking fault energy. It was estimated as 18.6 mJ/m$$^{2}$$ in CW and 37.5 mJ/m$$^{2}$$ in AM by the strain field of dislocations incorporated model. Dense dislocations, deformation twinning, and atomic-scale stacking structure were examined by using electron backscatter diffraction (EBSD) and transmission electron microscopy (TEM).

論文

垂直磁気異方性を示す鉄挿入遷移金属ダイカルコゲナイドFe$$_x$$TaS$$_2$$のX線磁気円二色性による研究; Fe$$_x$$TiS$$_2$$との比較

芝田 悟朗; Won, C.*; Kim, J.*; 野中 洋亮*; 池田 啓祐*; Wan, Y.*; 鈴木 雅弘*; 小出 常晴*; 田中 新*; Cheong, S.-W.*; et al.

Photon Factory Activity Report 2022 (インターネット), 2 Pages, 2023/00

https://pfwww.kek.jp/acr/2022pdf/u_reports.html

Feをインターカレートした遷移金属ダイカルコゲナイド化合物Fe$$_x$$TiS$$_2$$およびFe$$_x$$TaS$$_2$$は、巨大な保磁力および垂直磁気異方性を示す強磁性体になることが知られている。我々は以前、Fe$$_x$$TiS$$_2$$についてのX線磁気円二色性(XMCD)実験の結果から、Fe$$^{2+}$$の凍結していない軌道磁気モーメントが結晶場の1次摂動によって直接磁気異方性エネルギーを生むことを明らかにした。今回、Fe$$_x$$TiS$$_2$$よりもさらに強い磁気異方性を示す遷移金属ダイカルコゲナイドFe$$_x$$TaS$$_2$$について同様にXMCD実験を行い、磁気異方性の強さが何によって左右されているかを探ることを試みた。

論文

"Southwestern" boundary of the $$N = 40$$ island of inversion; First study of low-lying bound excited states in $$^{59}$$V and $$^{61}$$V

Elekes, Z.*; Juh$'a$sz, M. M.*; Sohler, D.*; Sieja, K.*; 吉田 数貴; 緒方 一介*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Achouri, N. L.*; 馬場 秀忠*; et al.

Physical Review C, 106(6), p.064321_1 - 064321_10, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.106.064321
 被引用回数：2 パーセンタイル：0.02(Physics, Nuclear)

$$^{59}$$Vと$$^{61}$$Vの低励起準位構造を初めて探索した。$$^{61}$$Vについては中性子ノックアウト反応と陽子非弾性散乱が、$$^{59}$$Vについては中性子ノックアウト反応データが得られた。$$^{59}$$Vについては4つ、$$^{61}$$Vについては5つの新たな遷移が確認された。Lenzi-Nowacki-Poves-Sieja (LNPS)相互作用に基づく殻模型計算との比較によって、それぞれの同位体について確認されたガンマ線のうち3つが、first 11/2$$^{-}$$状態とfirst 9/2$$^{-}$$状態からの崩壊と決定された。$$^{61}$$Vについては、($$p$$,$$p'$$)非弾性散乱断面積は四重極変形と十六重極変形を想定したチャネル結合法により解析されたが、十六重極変形の影響により、明確に反転の島に属するとは決定できなかった。

論文

Extended $$p_{3/2}$$ neutron orbital and the $$N = 32$$ shell closure in $$^{52}$$Ca

Enciu, M.*; Liu, H. N.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Nowacki, F.*; 緒方 一介*; Poves, A.*; 吉田 数貴; Achouri, N. L.*; 馬場 秀忠*; et al.

Physical Review Letters, 129(26), p.262501_1 - 262501_7, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.262501
 被引用回数：4 パーセンタイル：46.35(Physics, Multidisciplinary)

$$sim$$230MeV/nucleonでの$$^{52}$$Caからの中性子ノックアウト反応が$$gamma$$線分光と行われ、$$1f_{7/2}$$と$$2p_{3/2}$$軌道からの中性子ノックアウト反応の運動量分布が測定された。断面積は$$N=32$$の閉殻と整合し、Ca同位体での$$N=28$$と$$N=34$$閉殻と同程度に強い閉殻であることが確認された。運動量分布の分析から$$1_{f7/2}$$と$$2p_{3/2}$$軌道の平均二乗根半径の差は0.61(23)fmと決定され、これはmodified-shell-modelによる予言の0.7fmと整合した。これは、中性子過剰なCa同位体での$$2p_{3/2}$$軌道半径が大きいことが、中性子数にしたがって線形的に荷電半径が増える意外な現象の原因であることを示唆している。

論文

Transport model comparison studies of intermediate-energy heavy-ion collisions

Walter, H.*; Colonna, M.*; Cozma, D.*; Danielewicz, P.*; Ko, C. M.*; Kumar, R.*; 小野 章*; Tsang, M. Y. B*; Xu, J.*; Zhang, Y.-X.*; et al.

Progress in Particle and Nuclear Physics, 125, p.103962_1 - 103962_90, 2022/07

https://doi.org/10.1016/j.ppnp.2022.103962
 被引用回数：48 パーセンタイル：96.94(Physics, Nuclear)

原子核-原子核衝突や原子核の状態方程式の研究において、反応計算モデルは重要なツールとなり、世界中で開発が進んでいる。本論文は、原子力機構のJQMD-2.0を含め、現在開発中の複数のコード開発者の協力により、これらコードを同じ条件で比較することで共通点や差異を明らかにしたプロジェクトTransport Model Evaluation Project (TMEP)を総括したものである。参加したコードはBoltzmann-Uehling-Uhlenbeck(BUU)法に基づく13のコードと、Quantum Molecular Dynamics (QMD)法に基づく12のコードであった。プロジェクトでは、Au原子核同士を衝突させてその終状態を観測する現実的な計算や、一辺が640nmの箱に核子を詰めて時間発展させる仮想的な計算を行った。その結果、BUU法コードとQMD法コードは計算原理が異なるため、計算の設定に関係なく系統的な差異が生じることが明らかになった。その一方で、同じ方法を採用するコード間の比較では、時間発展を細かく計算することでコード間の差は埋まっていき、一定の収束値を持つことが示された。この結果は今後開発される同分野のコードのベンチマークデータとして有用なものであるだけでなく、原子核基礎物理学の実験や理論研究の標準的な指針としても役に立つことが期待される。

論文

CSNI leak-before-break benchmark; Summary of phase 1

Tregoning, R.*; Wallace, J.*; Bouydo, A.*; Costa-Garrido, O.*; Dillstr$"o$m, P.*; Duan, X.*; Heckmann, K.*; Kim, Y.-B.*; Kim, Y.*; Kurth-Twombly, E.*; et al.

Transactions of 26th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-26) (Internet), 11 Pages, 2022/07

破断前漏えいに関する国際ベンチマーク活動は、11か国から14機関が参加して実施された。本ベンチマーク活動では、参加者は最初に所定の寸法の亀裂が自国のLBB許容基準を満足するかを判断し、次に溶接残留応力(WRS)と亀裂の形態が、亀裂開口変位(COD),限界曲げモーメント(CBM)及び漏えい量(LR)の結果に及ぼす影響を特定した。最初のタスクでは、14の参加機関のうち6機関がLBBの要件を満たすことを示した。次のタスクでは、参加機関のCBMの予測の違いは主に用いた材料特性の違いによるものであり、評価手法の違いはそれほど影響しないこと、また、LRの予測の違いはほぼCODの評価手法の違いに起因するが一部は亀裂面圧力(CFP)の処理に起因すること等の結果が得られた。本ベンチマークを通じて、より現実的なLBB評価を行うための要点を特定した。

論文

A First glimpse at the shell structure beyond $$^{54}$$Ca; Spectroscopy of $$^{55}$$K, $$^{55}$$Ca, and $$^{57}$$Ca

小岩井 拓真*; Wimmer, K.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Barbieri, C.*; Duguet, T.*; Holt, J. D.*; 宮城 宇志*; Navr$'a$til, P.*; 緒方 一介*; et al.

Physics Letters B, 827, p.136953_1 - 136953_7, 2022/04

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2022.136953
 被引用回数：4 パーセンタイル：52.69(Astronomy & Astrophysics)

中性子過剰核$$^{54}$$Caでは、新魔法数34が発見されて以来、その構造を知るために多くの実験がなされてきたが、それを超える中性子過剰核の情報は全く知られてこなかった。本論文では、理化学研究所RIBFにて$$^{55}$$K, $$^{55}$$Ca, $$^{57}$$Caの励起状態から脱励起するガンマ線を初めて観測した結果を報告した。それぞれ1つのガンマ線しか得られなかったものの、$$^{55}$$Kおよび$$^{55}$$Caのデータは、それぞれ、陽子の$$d_{3/2}$$と$$s_{1/2}$$軌道間のエネルギー差、中性子の$$p_{1/2}$$と$$f_{5/2}$$軌道間のエネルギー差を敏感に反映し、両方とも最新の殻模型計算によって200keV程度の精度で再現できることがわかった。また、1粒子状態の程度を特徴づける分光学的因子を実験データと歪曲波インパルス近似による反応計算から求め、その値も殻模型計算の値と矛盾しないことがわかった。

論文

Environmental effects on layer-dependent dynamics of Dirac fermions in quasicrystalline bilayer graphene

Zhao, Y.*; Suzuki, T.*; Iimori, T.*; Kim, H.-W.*; Ahn, J. R.*; 堀尾 眞史*; 佐藤 祐輔*; 深谷 有喜; Kanai, T.*; Okazaki, K.*; et al.

Physical Review B, 105(11), p.115304_1 - 115304_8, 2022/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.115304
 被引用回数：1 パーセンタイル：17.38(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究では、時間・角度分解光電子分光を用いて、SiC基板上に作製したグラフェン層におけるキャリアダイナミクスについて調べた。光ポンピング後の準結晶グラフェンのディラックバンドでは、電子ドーピングに層依存性が観測された。また、光誘起キャリア輸送量は基板からの距離に依存することがわかった。フラット基板及びステップ基板上の単層グラフェンの結果から、キャリアの生成源は界面のステップ状態に由来することがわかった。本メカニズムは、密度汎関数計算による電子構造を基にした動的モデルにより記述できる。

論文

Metalloid substitution elevates simultaneously the strength and ductility of face-centered-cubic high-entropy alloys

Wei, D.*; Wang, L.*; Zhang, Y.*; Gong, W.; 都留 智仁; Lobzenko, I.; Jiang, J.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Bae, J. W.*; et al.

Acta Materialia, 225, p.117571_1 - 117571_16, 2022/02

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117571
 被引用回数：59 パーセンタイル：99.75(Materials Science, Multidisciplinary)

Recently-developed high-entropy alloys (HEAs) containing multiple principal metallic elements have ex-tended the compositional space of solid solutions and the range of their mechanical properties. Here we show that the realm of possibilities can be further expanded through substituting the constituent metals with metalloids, which are desirable for tailoring strength/ductility because they have chemical interactions and atomic sizes distinctly different from the host metallic elements. Specifically, the metalloid substitution increases local lattice distortion and short-range chemical inhomogeneities to elevate strength, and in the meantime reduces the stacking fault energy to discourage dynamic recovery and encourage defect accumulation via partial-dislocation-mediated activities. These impart potent dislocation storage to improve the strain hardening capability, which is essential for sustaining large tensile elongation. As such, metalloid substitution into HEAs evades the normally expected strength-ductility trade-off, enabling an unusual synergy of high tensile strength and extraordinary ductility for these single-phase solid solutions.

論文

Benchmark analysis of ductile fracture simulation for circumferentially cracked pipes subjected to bending

熊谷 知久*; 三浦 靖史*; 三浦 直樹*; Marie, S.*; Almahdi, R.*; 真野 晃宏; Li, Y.; 勝山 仁哉; 和田 義孝*; Hwang, J.-H.*; et al.

Journal of Pressure Vessel Technology, 144(1), p.011509_1 - 011509_18, 2022/02

https://doi.org/10.1115/1.4052852
 被引用回数：1 パーセンタイル：20.34(Engineering, Mechanical)

延性材料の破壊挙動を予測するため、いくつかの延性破壊シミュレーション手法が提案されている。ただし、これらの手法には実機器への適用性に関する懸念がある。本研究では、パラメータの決定を含めたシミュレーション手法の予測能力を確認するため、実機器を想定した破壊試験に関する2つの問題を設定し、ベンチマーク解析を実施した。1つ目の問題は、周方向の表面亀裂及び貫通亀裂を有する配管に対する単調曲げ荷重負荷試験、2つ目の問題は、周方向貫通亀裂を有する配管に対する繰り返し曲げ荷重負荷試験である。ベンチマークの参加機関は、独自に選択した手法によって延性亀裂進展挙動を予測した。用いられた手法は、ボイド率基準を有するGurson-Tvergaard-Needleman(GTN)モデルに基づく有限要素法(FEM)、応力三軸度により修正される破壊ひずみ基準また破壊エネルギー基準に基づくFEM、Jまたは$$Delta$$J基準に基づく拡張FEM及び弾塑性粒子法等である。単調曲げ荷重負荷試験に関しては、すべての手法によるシミュレーションの結果が配管の変形と亀裂進展の挙動を精度よく再現し、シミュレーション手法の実機器への適用性が確認された。一方、繰り返し曲げ荷重負荷試験におけるこれらの挙動については、ほとんどの手法で再現できなかった。今後材料の繰り返し硬化特性等を考慮したパラメータの決定手法についてさらなる検討が必要であることを確認した。

論文

Microstructural evolution and mechanical properties of non-equiatomic (CoNi)$$_{74.66}$$Cr$$_{17}$$Fe$$_{8}$$C$$_{0.34}$$ high-entropy alloy

Kim, Y. S.*; Chae, H.*; Huang, E.-W.*; Jain, J.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Hong, S. I.*; Lee, S. Y.*

Materials, 15(4), p.1312_1 - 1312_11, 2022/02

https://doi.org/10.3390/ma15041312
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Chemistry, Physical)

In this study, we manufactured a non-equiatomic (CoNi)$$_{74.66}$$Cr$$_{17}$$Fe$$_{8}$$C$$_{0.34}$$ high-entropy alloy (HEA) consisting of a single-phase face-centered-cubic structure. The non-equiatomic (CoNi)$$_{74.66}$$Cr$$_{17}$$Fe$$_{8}$$C$$_{0.34}$$ HEA revealed a good combination of strength and ductility in mechanical properties compared to the equiatomic CoNiCrFe HEA, due to both stable solid solution and precipitation-strengthened effects. The non-equiatomic stoichiometry resulted in not only a lower electronegativity mismatch, indicating a more stable state of solid solution, but also a higher stacking fault energy (SFE, $$sim$$50 mJ/m$$^{2}$$) due to the higher amount of Ni and the lower amount of Cr. This higher SFE led to a more active motion of dislocations relative to mechanical twinning, resulting in severe lattice distortion near the grain boundaries and dislocation entanglement near the twin boundaries.

論文

Atomic arrangements of quasicrystal bilayer graphene; Interlayer distance expansion

深谷 有喜; Zhao, Y.*; Kim, H.-W.*; Ahn, J.-R.*; 吹留 博一*; 松田 巌*

Physical Review B, 104(18), p.L180202_1 - L180202_5, 2021/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.L180202
 被引用回数：10 パーセンタイル：69.8(Materials Science, Multidisciplinary)

2層グラフェンはねじれ角に応じて多彩な物性を発現する。30$$^{circ}$$のねじれ角を持つ2層グラフェンでは、相対論的ディラックフェルミオンを有する二次元準結晶となる。本研究では、陽電子回折を用いて、SiC(0001)基板上に合成したグラフェン準結晶の原子配置を解明した。グラフェン準結晶の層間隔は3.46${AA}$であり、通常のAB積層型に比べ0.17${AA}$広がることがわかった。この値は、グラフェン間のカップリングの強さを決定するうえで重要なパラメーターとなる。

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