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論文

Magnetism of kagome metals (Fe$$_{1-x}$$Co$$_x$$)Sn studied by $$mu$$SR

Cai, Y.*; Yoon, S.*; Sheng, Q.*; Zhao, G.*; Seewald, E. F.*; Ghosh, S.*; Ingham, J.*; Pasupathy, A. N.*; Queiroz, R.*; Lei, H.*; et al.

Physical Review B, 111(21), p.214412_1 - 214412_17, 2025/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.214412
 被引用回数：0

We study the magnetic properties of the metallic kagome system (Fe$$_{1-x}$$Co$$_x$$)Sn by a combination of muon spin relaxation ($$mu$$SR), magnetic susceptibility, and scanning tunneling microscopy (STM) measurements in single crystal specimens with Co concentrations $$x$$ = 0, 0.11, 0.8. In the undoped antiferromagnetic compound FeSn, we find possible signatures for a previously unidentified phase that sets in at $$T^{*}sim 50$$~K, well beneath the Neel temperature $$T_{N}sim 376$$~K as indicated by a peak in the relaxation rate 1/$$T_1$$ observed in zero field (ZF) and longitudinal field (LF) $$mu$$SR measurements, with a corresponding anomaly in the ac and dc susceptibility, and an increase in the static width 1/$$T_2$$ in ZF-$$mu$$SR measurements. No signatures of spatial symmetry breaking are found in STM down to 7~K. Related to the location and motion of muons in FeSn, we confirmed a previous report that about 40% of the implanted muons reside at a field-cancelling high symmetry site at $$T < 250$$~K, while an onset of thermal hopping changes the site occupancy at higher temperatures. In Fe$$_{0.89}$$Co$$_{0.11}$$Sn, where disorder eliminated the field-cancellation effect, all the implanted muons exhibit precession and/or relaxation in the ordered state. In Fe$$_{0.2}$$Co$$_{0.8}$$Sn, we find canonical spin glass behavior with freezing temperature $$T_gsim 3.5$$~K; the ZF and LF-$$mu$$SR time spectra exhibit results similar to those observed in dilute alloy spin glasses CuMn and AuFe, with a critical behavior of $$1/T_1$$ at $$T_g$$ and $$1/T_1to 0$$ as $$Tto 0$$. The absence of spin dynamics at low temperatures makes a clear contrast to the spin dynamics observed by $$mu$$SR in many geometrically frustrated spin systems on insulating kagome, pyrochlore, and triangular lattices. The spin glass behavior of CoSn doped with dilute Fe moments is shown to originate primarily from the randomness of doped Fe moments rather than due to geometrical frustration of the underlying lattice.

論文

Diverse microbiome functions, limited temporal variation and substantial genomic conservation within sedimentary and granite rock deep underground research laboratories

天野 由記; Sachdeva, R.*; Gittins, D.*; Anantharaman, K.*; Lei, S.*; Valentin-Alvarado, L. E.*; Diamond, S.*; 別部 光里*; 岩月 輝希; 望月 陽人; et al.

Environmental Microbiome (Internet), 19, p.105_1 - 105_17, 2024/12

https://doi.org/10.1186/s40793-024-00649-3
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Genetics & Heredity)

Underground research laboratories (URLs) provide a window on the deep biosphere and enable investigation of potential microbial impacts on nuclear waste, CO$$_{2}$$ and H$$_{2}$$ stored in the subsurface. We carried out the first multi-year study of groundwater microbiomes sampled from defined intervals between 140 and 400 m below the surface of the Horonobe and Mizunami URLs, Japan. The Horonobe and Mizunami microbiomes are dissimilar, likely because the Mizunami URL is hosted in granitic rock and the Horonobe URL in sedimentary rock. Despite this, hydrogen metabolism, rubisco-based CO$$_{2}$$ fixation, reduction of nitrogen compounds and sulfate reduction are well represented functions in microbiomes from both URLs, although methane metabolism is more prevalent at the organic- and CO$$_{2}$$-rich Horonobe URL. We detected near-identical genotypes for approximately one third of all genomically defined organisms at multiple depths within the Horonobe URL. This cannot be explained by inactivity, as in situ growth was detected for some bacteria, albeit at slow rates. Given the current low hydraulic conductivity and groundwater compositional heterogeneity, ongoing inter-site strain dispersal seems unlikely. Alternatively, the Horonobe URL microbiome homogeneity may be explained by higher groundwater mobility during the last glacial period. Genotypically-defined species closely related to those detected in the URLs were identified in three other subsurface environments in the USA. Thus, dispersal rates between widely separated underground sites may be fast enough relative to mutation rates to have precluded substantial divergence in species composition. Species overlaps between subsurface locations on different continents constrain expectations regarding the scale of global subsurface biodiversity. Overall, microbiome and geochemical stability over the study period has important implications for underground storage applications.

論文

Methanotrophic ${it Methanoperedens}$ archaea host diverse and interacting extrachromosomal elements

Shi, L.-D.*; West-Roberts, J.*; Schoelmerich, M. C.*; Penev, P. I.*; Chen, L.-X.*; 天野 由記; Lei, S.*; Sachdeva, R.*; Banfield, J. F.*

Nature Microbiology (Internet), 9(9), p.2422 - 2433, 2024/09

https://doi.org/10.1038/s41564-024-01740-8
 被引用回数：1 パーセンタイル：39.49(Microbiology)

Methane emissions that contribute to climate change can be mitigated by anaerobic methane-oxidizing archaea such as ${it Methanoperedens}$. Some ${it Methanoperedens}$ have huge extrachromosomal genetic elements (ECEs) called Borgs that may modulate their activity, yet the broader diversity of ${it Methanoperedens}$ ECEs is little studied. Here, we report small enigmatic linear ECEs, circular viruses and unclassified ECEs, that we predict replicate within ${it Methanoperedens}$. The linear ECEs have features such as inverted terminal repeats, pervasive tandem repeats, and coding patterns that are strongly reminiscent of Borgs, but they are only 52 kb to 145 kb in length. They share proteins with Borgs and ${it Methanoperedens}$. Thus, we refer to them as mini-Borgs. Mini-Borgs are genetically diverse and we assign them to at least five family-level groups. We also identify eight novel families of ${it Methanoperedens}$ viruses, some of which encode multiheme cytochromes, and unclassified circular ECEs that encode TnpB genes. A population-heterogeneous CRISPR array is encoded in close proximity to TnpB and has spacers that target other ${it Methanoperedens}$ ECEs including previously reported plasmids. The diverse groups of ECEs exchange genetic information with each other and with ${it Methanoperedens}$, likely impacting the activity and evolution of these environmentally important archaea.

論文

Understanding the charge transfer effects of single atoms for boosting the performance of Na-S batteries

Lei, Y.-J.*; 松村 大樹; 他15名*

Nature Communications (Internet), 15, p.3325_1 - 3325_12, 2024/04

https://doi.org/10.1038/s41467-024-47628-3
 被引用回数：38 パーセンタイル：98.58(Multidisciplinary Sciences)

The effective flow of electrons through bulk electrodes is crucial for achieving high-performance batteries, although the poor conductivity of homocyclic sulfur molecules results in high barriers against the passage of electrons through electrode structures. This phenomenon causes incomplete reactions and the formation of metastable products. To enhance the performance of the electrode, it is important to place substitutable electrification units to accelerate the cleavage of sulfur molecules and increase the selectivity of stable products during charging and discharging. Herein, we develop a single-atom-charging strategy to address the electron transport issues in bulk sulfur electrodes. The establishment of the synergistic interaction between the adsorption model and electronic transfer helps us achieve a high level of selectivity towards the desirable short-chain sodium polysulfides during the practical battery test. These finding indicates that the atomic manganese sites have an enhanced ability to capture and donate electrons. Additionally, the charge transfer process facilitates the rearrangement of sodium ions, thereby accelerating the kinetics of the sodium ions through the electrostatic force. These combined effects improve pathway selectivity and conversion to stable products during the redox process, leading to superior electrochemical performance for room temperature sodium-sulfur batteries.

論文

Probing deformation behavior of a refractory high-entropy alloy using ${it in situ}$ neutron diffraction

Zhou, Y.*; Song, W.*; Zhang, F.*; Wu, Y.*; Lei, Z.*; Jiao, M.*; Zhang, X.*; Dong, J.*; Zhang, Y.*; Yang, M.*; et al.

Journal of Alloys and Compounds, 971, p.172635_1 - 172635_7, 2024/01

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.172635
 被引用回数：3 パーセンタイル：23.52(Chemistry, Physical)

The grain orientation-dependent lattice strain evolution of a (TiZrHfNb)$$_{98}$$$$N_2$$ refractory high-entropy alloy (HEA) during tensile loading has been investigated using ${it in situ}$ neutron diffraction. The equivalent strain-hardening rate of each of the primary $$<hkl>$$-oriented grain families was found to be relatively low, manifesting the macroscopically weak work-hardening ability of such a body-centered cubic (BCC)-structured HEA. This finding is indicative of a dislocation planar slip mode that is confined in a few single-slip planes and leads to in-plane softening by high pile-up stresses.

論文

Comparison of Ichimura-Austern-Vincent and Glauber models for the deuteron-induced inclusive breakup reaction in light and medium-mass nuclei

Liu, H.*; 中山 梓介; Lei, J.*; Ren, Z.*

Physical Review C, 108(1), p.014617_1 - 014617_8, 2023/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.108.014617

軽核および中重核に対する$$(d, pX)$$と$$(d, nX)$$反応における重陽子の包括的分解反応を研究した。Ichimura, Austern, VincentによるモデルとGlauberによるモデルのそれぞれを用いて非弾性分解反応の二重微分断面積を計算し、様々な反応系で結果を比較した。その結果、重陽子の非弾性分解反応では、Glauber模型と量子力学的$$S$$行列を組み合わせることで、良好な結果が得られることがわかった。両モデルとも軽・中重核に対する実験値を良く再現するが、$$(d, pX)$$反応より$$(d, nX)$$反応の方がより高い再現性を示す。しかしながら、実験と理論計算の間にはまだ大きな食い違いがあり、さらなる調査や分析が必要である。本研究は、この分野における今後の研究の新たな可能性を開くものである。

論文

Clades of huge phages from across Earth's ecosystems

Al-Shayeb, B.*; Sachdeva, R.*; Chen, L.-X.*; Ward, F.*; Munk, P.*; Devoto, A.*; Castelle, C. J.*; Olm, M. R.*; Bouma-Gregson, K.*; 天野 由記; et al.

Nature, 578(7795), p.425 - 431, 2020/02

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2007-4
 被引用回数：295 パーセンタイル：99.46(Multidisciplinary Sciences)

Phage typically have small genomes and depend on their bacterial hosts for replication. We generated metagenomic datasets from many diverse ecosystems and reconstructed hundreds of huge phage genomes, between 200 kbp and 716 kbp in length. Thirty four genomes were manually curated to completion, including the largest phage genomes yet reported. Expanded genetic repertoires include diverse and new CRISPR-Cas systems, tRNAs, tRNA synthetases, tRNA modification enzymes, initiation and elongation factors and ribosomal proteins. Phage CRISPR have the capacity to silence host transcription factors and translational genes, potentially as part of a larger interaction network that intercepts translation to redirect biosynthesis to phage-encoded functions. Some phage repurpose bacterial systems for phage-defense to eliminate competing phage. We phylogenetically define seven major clades of huge phage from human and other animal microbiomes, oceans, lakes, sediments, soils and the built environment. We conclude that large gene inventories reflect a conserved biological strategy, observed across a broad bacterial host range and resulting in the distribution of huge phage across Earth's ecosystems.

論文

High-j proton alignments in $$^{101}$$Pd

Zhou, H. B.*; Zhou, X. H.*; Zhang, Y. H.*; Zheng, Y.*; Liu, M. L.*; Zhang, N. T.*; Chen, L.*; Wang, S. T.*; Li, G. S.*; Wang, H. X.*; et al.

European Physical Journal A, 47(9), p.107_1 - 107_7, 2011/09

https://doi.org/10.1140/epja/i2011-11107-3
 被引用回数：7 パーセンタイル：40.79(Physics, Nuclear)

$$^{101}$$Pd原子核の高スピン状態を、タンデム加速器及び多重$$gamma$$線検出装置GEMINI-IIを用いて、インビーム$$gamma$$線核分光法で調べた。既知の$$d$$$$_{5/2}$$バンド, 1/2$$^-$$[550]バンドをより高スピン状態まで拡張した。発見されたバンド交差は$$g$$$$_{9/2}$$陽子の整列によるものであると解釈した。$$^{101}$$Pdの回転バンドの性質を周辺の核、及びcranked shell modelと比較・議論した。

論文

Signature inversion in the 7/2$$^-$$[503] band of $$^{185}$$Pt

Li, G. S.*; Zhou, X. H.*; Zhang, Y. H.*; Zheng, Y.*; Liu, M. L.*; Hua, W.*; Zhou, H. B.*; Ding, B.*; Wang, H. X.*; Lei, X. G.*; et al.

Journal of Physics G; Nuclear and Particle Physics, 38(9), p.095105_1 - 095105_9, 2011/09

https://doi.org/10.1088/0954-3899/38/9/095105
 被引用回数：1 パーセンタイル：11.38(Physics, Nuclear)

$$^{185}$$Ptの高スピン状態をタンデム加速器と多重$$gamma$$線検出装置GEMINI-IIを用いて調べた。低スピン指標逆転現象が7/2$$^-$$[503]バンドで観測された。この現象は、中性子が7/2$$^-$$[503]軌道から7/2$$^-$$[514]軌道に移ることによって起こるという解釈は、DonauとFrauendorfの反古典的近似による計算結果によって支持された。

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：41.06(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。

論文

Band properties of the transitional nucleus $$^{187}$$Pt

Zhou, X. H.*; Xing, Y. B.*; Liu, M. L.*; Zhang, Y. H.*; Guo, Y. X.*; Ma, L.*; Lei, X. G.*; Guo, W. T.*; 大島 真澄; 藤 暢輔; et al.

Physical Review C, 75(3), p.034314_1 - 034314_17, 2007/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.75.034314
 被引用回数：18 パーセンタイル：73.12(Physics, Nuclear)

タンデム加速器からの$$^{18}$$Oビームを用い、多重$$gamma$$線検出装置GEMINI-IIにより、重イオン核反応後の即発$$gamma$$線を測定し、$$^{187}$$Ptの高励起状態を調べた。$$nu i_{13/2}, nu 7/2^{-}[503]$$及び$$nu i^{2}_{13/2} nu j$$配位の上に立つ既知のバンドは高励起状態まで拡張され、$$nu 3/2^{-}[512]$$及び$$nu 1/2^{-}[521]$$ Nilsson軌道に起因する新たな回転バンドが観測された。Total Routhian surface計算は変形の遷移核である$$^{187}$$Ptが$$beta$$及び$$gamma$$に対して非常に柔らかいことを示唆した。観測されたバンドの性質を近傍核と比較し、cranked shell模型により解釈を行った。

論文

Search for signature inversion in the $$pi i_{13/2} bigotimes nu i_{13/2}$$ bands in $$^{182,184,186}$$Au

Zhang, Y. H.*; Zhou, X. H.*; He, J. J.*; Liu, Z.*; Fang, Y. D.*; Guo, W. T.*; Lei, X. G.*; Guo, Y. X.*; Ndontchueng, M. M.*; Ma, L.*; et al.

International Journal of Modern Physics E, 15(7), p.1437 - 1445, 2006/10

https://doi.org/10.1142/S0218301306005125
 被引用回数：3 パーセンタイル：27.62(Physics, Nuclear)

タンデム加速器施設において多重$$gamma$$線検出装置GEMINI-IIを用いたインビーム$$gamma$$線核分光実験により、高スピン核構造が未知である陽子数,中性子数ともに奇数である奇奇核$$^{182,184,186}$$Auの$$pi i_{13/2} bigotimes nu i_{13/2}$$回転バンドにおける低スピン指標逆転現象を探索した。これら3つの核の$$pi i_{13/2} bigotimes nu i_{13/2}$$バンドを同定し、高スピン状態まで拡張することに成功した。特に、$$^{184}$$Auにおいて$$pi i_{13/2} bigotimes nu i_{13/2}$$バンドと基底状態回転バンドの間のバンド間転移が確立され、$$pi i_{13/2} bigotimes nu i_{13/2}$$バンドのスピン・パリティを決めることができた。この結果、これら3つの核の$$pi i_{13/2} bigotimes nu i_{13/2}$$回転バンドで低スピン指標逆転現象が見つかった。

論文

Observation of a $$pi rm h_{9/2} bigotimes nu rm i_{13/2}$$ oblate band in $$^{188}$$Tl

Zhou, X. H.*; Ma, L.*; Xing, Y. B.*; Zhang, Y. H.*; Guo, Y. X.*; Lei, X. G.*; Xie, C. Y.*; 大島 真澄; 藤 暢輔; 小泉 光生; et al.

European Physical Journal A, 28(3), p.271 - 275, 2006/06

https://doi.org/10.1140/epja/i2006-10060-6
 被引用回数：2 パーセンタイル：20.73(Physics, Nuclear)

タンデム加速器施設の多重$$gamma$$線検出装置GEMINI-IIを用いて、$$^{188}$$Tl原子核の励起状態の核構造をインビーム$$gamma$$線核分光法で調べた。オブレート変形(蜜柑形)を有する$$pi rm h_{9/2} bigotimes nu rm i_{13/2}$$配位の上に立つ回転バンドが$$^{188}$$Tl核で同定された。重いTlの奇奇核同位体の$$pi rm h_{9/2} bigotimes nu rm i_{13/2}$$バンドの系統性から、$$^{188}$$Tlにおける新回転バンドのスピンパリティを提案した。この新しいバンドは低スピンにおいて指標逆転を示すことがわかった。この現象はスピン依存の陽子-中性子残留相互作用を考慮したtwo-quasiparticle plus rotor模型により定性的に解釈できることを示した。

論文

Improvement of beam performance in the negative-ion based NBI system for JT-60U

梅田 尚孝; Grisham, L. R.*; 山本 巧; 栗山 正明; 河合 視己人; 大賀 徳道; 藻垣 和彦; 秋野 昇; 山崎 晴幸*; 薄井 勝富; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.522 - 526, 2003/07

https://doi.org/10.1088/0029-5515/43/7/302
 被引用回数：39 パーセンタイル：72.81(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60用負イオンNBIはプラズマ加熱と電流駆動を目的として設計され1996年より運転を行っている。目標性能はビームエネルギー500keV,入射パワー10MW,パルス幅10秒の中性粒子ビームをプラズマに入射することである。今まで、パルス幅はポートリミタの過大な熱負荷のために5.3秒に制限されていた。3.5mの位置での負イオンビームの分布を計測することによって、電極セグメント端部のビームが外側へ偏向していることが明らかになった。引出部下流における凹みによる電界の不整が原因であった。これを改善することによって、端部のビームの偏向を14mradから4mradまで減少させた。この結果、定格の10秒入射をビームエネルギー355keV,入射パワー2.6MWで達成した。

論文

Improving the performance of a negative-ion based neutral beam injector for JT-60U

山本 巧; 梅田 尚孝; 栗山 正明; Lei, G.*; Grisham, L. R.*; 河合 視己人; 大賀 徳道; JT-60 NBI-Team

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.5, p.474 - 477, 2002/00

JT-60U用500keV負イオンNBI装置において、ビームの発散を改善したことにより、設計目標の10秒入射を達成した。また、イオン源の近くで計ったビームの空間分布では、加速電界の歪みによるビームの偏向が観測された。この偏向を補正することによって、入射ポート部のリミターの温度上昇が半減以下に減少した。負イオンビーム分光のドプラーシフトスペクトラム測定から、引出電極中で電子のストリッピングが支配的であることを示した。さらに、接地電極の熱負荷の半分は、ストリッピングに起因することが明らかになった。

論文

Laser expulsion of an organic molecular nanojet from a spatially confined domain

後藤 真宏*; Zhigilei, L. V.*; Hobley, J.*; 岸本 牧; Garrison, B. J.*; 福村 裕史*

Journal of Applied Physics, 90(9), p.4755 - 4760, 2001/11

https://doi.org/10.1063/1.1407315
 被引用回数：17 パーセンタイル：57.89(Physics, Applied)

有機分子を位置選択的にナノメートルオーダーの領域に配置する技術の実現を目的とした新しい極微小領域分子注入法の開発を試みた。有機分子を、開口径100nmのマイクロピペットの先端部に結晶化させたものを注入源として使用し、そこに光ファイバーで導かれたパルスレーザ光を照射し、先端部の分子を光励起して有機分子クラスターを発射させる。注入分子としてクマリン545などを用いた注入実験を行い、最小670nmの微小領域に分子注入できたことを確認した。さらに注入部位の表面形態を近接場光顕微鏡を用いて観察し、高分子フィルムの隆起を生じること、隆起量は注入分子量に依存することを調べた。さらにレーザー光強度をコントロールすることにより、有機分子クラスターを高分子フィルム上に置くことができることがわかり、ナノサイズの高分子粒を近接場光顕微鏡プローブを使ってフィルム上を自由に移動させることができることを示した。

口頭

Genomic conservation in diverse, distinct but functionally similar microbiomes in deep subsurface sedimentary and granitic environments

天野 由記; Sachdeva, R.*; Gittins, D.*; Anantharaman, K.*; Lei, S.*; 別部 光里*; 望月 陽人; Thomas, B. C.*; 鈴木 庸平*; Banfield, J. F.*

no journal, , 

Underground research laboratories (URLs) provide a window on the deep biosphere and enable investigation of potential microbial impacts on geological disposal, CO$$_{2}$$ and H$$_{2}$$ stored in the subsurface. We carried out the first multi-year study of groundwater microbiomes sampled from defined intervals between 140 and 400 m below the surface of the Horonobe and Mizunami URLs, Japan. We reconstructed draft genomes for $$<$$90% of all organisms detected over a four-year period. The Horonobe and Mizunami microbiomes are dissimilar, likely because the Mizunami URL is hosted in granitic rock and the Horonobe URL in sedimentary rock. Despite this, hydrogen metabolism, rubisco-based CO$$_{2}$$ fixation, reduction of nitrogen compounds and sulfate reduction are well represented functions in microbiomes from both URLs, although methane metabolism is more prevalent at the organic- and CO$$_{2}$$ -rich Horonobe URL. High fluid flow zones and proximity to subsurface tunnels apparently impact microbial community composition. We detected near-identical genotypes for approximately one third of genomically defined organisms at multiple depths within the Horonobe URL. Sequencing data indicate that at least some of the bacteria are growing, albeit slowly. Genotypically-defined species closely related to those detected in the URLs were identified in three other subsurface environments in the USA. Thus, dispersal rates may be fast enough relative to mutation rates to have limited substantial species divergence. Hydraulic and isotopic measurements predict inter-site movement of groundwater over thousands of years, but it is uncertain whether the permeability is sufficient for transport of microbial cells. Alternatively, Horonobe URL microbiome homogeneity may be explained by dispersal during last glacial period.

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