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Cr
S
Zhao, G.*; Li, J.*; Zhang, J.*; 小嶋 健児*; Cai, Y.*; 伊藤 孝; Yoon, S. W.*; Wang, X.*; 前川 禎通*; Su, G.*; et al.
Physical Review Research (Internet), 8(1), p.013331_1 - 013331_10, 2026/03
Ferrotoroidic materials, which break both time- and space-reversal symmetries to enhance magnetoelectric responses, are of great interest for applications. BaCrS, a recently synthesized quasi-one-dimensional ferrotoroidic candidate, combines polarization, magnetization, and toroidal moment, yet its electronic band structure, magnetic evolution, and phase transitions remain incompletely understood to date. Here, we investigate BaCrS, using electrical transport, direct current magnetization, alternating current susceptibility, specific heat, and muon spin rotation (
SR) measurements, along with various first-principles calculations. Electrical transport measurements and density functional theory confirm a narrow band gap (
0.707~eV, experimentally; 0.680~eV, theoretically). SR measurements reveal that static magnetism dominates down to 2~K, with an ordered volume fraction of 89% at this temperature. Two distinct transitions are identified: one around the N
el temperature [
~K] and another corresponding to a phase transition near 30~K, as consistently indicated by our complementary experimental techniques. The absence of dynamic critical behaviors and the lack of a 
-type specific heat anomaly are consistent with a first-order-like transition at 
. Based on various complementary experimental results and theoretical calculations, we propose a hypothesis that the 30~K broad feature arises from the complex interplay between crystal structure distortion and magnetic coupling, which is potentially directly linked to ferrotoroidicity. As the first study integrating SR with complementary experiments and first-principles calculations to explore ferrotoroidicity, this work provides key insights into the underlying physics of BaCrS and related compounds in this area.
O
Gao, B.*; Chen, T.*; Liu, C.*; Klemm, M. L.*; Zhang, S.*; Ma, Z.*; Xu, X.*; Won, C.*; McCandless, G. T.*; Rao, K.*; et al.
Science Advances (Internet), 12(10), p.eaed7778_1 - eaed7778_7, 2026/03
被引用回数：2 パーセンタイル：76.89(Multidisciplinary Sciences)In the search for unconventional magnetism, exotic quantum states are characterized by a lack of order and a broad spin excitation continuum approaching zero temperature. We study the two-dimensional triangular-lattice effective spin-system CeMgAlO, which shows slight disorder but no magnetic ordering down to 100 millikelvin. Spin-wave analysis in the magnetic-field-polarized state determines the spin Hamiltonian featuring a mixed ferromagnetic-antiferromagnetic nearest-neighbor exchange interaction. This places the system near an exactly solvable point of the spin-triangular-lattice XXZ model with extensive ground-state degeneracy. In zero field, neutron spectroscopy reveals a prominent continuum; we show that this arises from an ensemble average of spin-wave spectra across the degenerate ground-state manifold. This demonstrates that the role of weak quenched disorder can be quantitatively constrained: It inhibits unique ground-state selection and stabilizes a local distribution within the degenerate manifold, yielding continuum-like spectra that necessitate a critical reevaluation of the experimental signatures of exotic quantum states.
Zhu, L.*; Dong, W.*; Naeem, M.*; Kong, H.*; Hu, C.*; Fan, Z.*; Gong, W.; Harjo, S.; Lan, S.*; Wu, Y.*; et al.
Acta Materialia, 303, p.121734_1 - 121734_10, 2026/01
被引用回数：5 パーセンタイル：56.20(Materials Science, Multidisciplinary)Body-centered cubic (BCC) metals typically exhibit high yield strength but limited work hardening and uniform elongation, especially at low temperatures. High-entropy alloys (HEAs) offer opportunities to overcome these limitations, though their deformation mechanisms remain unclear. Using in situ neutron diffraction and microstructural analysis, this study identifies the origin of the exceptionally large uniform elongation at liquid nitrogen temperature in a single-phase BCC (TiZrHf)
AlNb
HEA. Initial plastic deformation is governed by a BCC-to-orthorhombic (
") transformation, followed by " twinning and deformation-induced amorphization at later stages. The cooperation of these mechanisms suppresses work softening from dislocation plasticity, enabling high yield strength with large uniform elongation and providing a viable strategy for designing cryogenic structural materials.
GeTe to hydrostatic pressureWang, Y.*; Zeng, X.-T.*; Li, B.*; Su, C.*; 服部 高典; Sheng, X.-L.*; Jin, W.*
Chinese Physics B, 34(4), p.046203_1 - 046203_6, 2025/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)二次元ファンデルワールス強磁性体FeGeTe(FGT)は、その高いキュリー温度、容易な調整性、空気中での優れた構造安定性から、スピントロニクスデバイスへの応用に大きな可能性を秘めている。理論的研究により、外部パラメータとしての圧力が強磁性特性に大きく影響することが示されている。本研究では、5GPaまでの高圧中性子粉末回折(NPD)実験を行い、FGTの静水圧による構造及び磁気特性の変化を調べた。NPDデータは、静水圧による見かけ上の抑制にもかかわらず、FGTにおける強磁性の頑健性を明らかにした。圧力が0から5GPaまで増加すると、キュリー温度は225(5)Kから175(5)Kまで単調減少し、Feの秩序モーメントが劇的に抑制されることがわかった。圧力による構造相転移は5GPaまで観測されなかったが、結合長と結合角の変化を定量的に解析した結果、交換相互作用が大きく変化していることがわかった。
Wang, S.*; Wang, J.*; Zhang, S.*; Wei, D.*; Chen, Y.*; Rong, X.*; Gong, W.; Harjo, S.; Liu, X.*; Jiao, Z.*; et al.
Journal of Materials Science & Technology, 185, p.245 - 258, 2024/06
被引用回数：29 パーセンタイル：95.01(Materials Science, Multidisciplinary)Nanoprecipitates and nanoscale retained austenite (RA) with suitable stability play crucial roles in determining the yield strength (YS) and ductility of ultrahigh strength steels (UHSSs). However, owing to the kinetics incompatibility between nanoprecipitation and austenite reversion, it is highly challenging to simultaneously introduce high-density nanoprecipitates and optimized RA in UHSSs. In this work, through the combination of austenite reversion treatment (ART) and subsequent flash austenitizing (FA), nanoscale chemical heterogeneity was successfully introduced into a low-cost UHSS prior to the aging process. This chemical heterogeneity involved the enrichment of Mn and Ni in the austenite phase. The resulting UHSS exhibited dual-nanoprecipitation of Ni(Al,Mn) and (Mo,Cr)
C and nanoscale austenite stabilized via Mn and Ni enrichment. The hard martensitic matrix strengthened by high-density dual-nanoprecipitates constrains the plastic deformation of soft RA with a relatively low fraction, and the presence of relatively stable nanoscale RA with adequate Mn and Ni enrichment leads to a marginal loss in YS but keeps a persistent transformation-induced plasticity (TRIP) effect. As a result, the newly-developed UHSS exhibits an ultrahigh YS of 1.7 GPa, an ultimate tensile strength (UTS) of 1.8 GPa, a large uniform elongation (UE) of 8.5 percent, and a total elongation (TE) of 13 percent. The strategy of presetting chemical heterogeneity to introduce proper metastable phases before aging can be extended to other UHSSs and precipitation-hardened alloys.
Linh, B. D.*; Corsi, A.*; Gillibert, A.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Barbieri, C.*; Duguet, T.*; G
mez-Ramos, M.*; Holt, J. D.*; Hu, B. S.*; et al.
Physical Review C, 109(3), p.034312_1 - 034312_15, 2024/03
被引用回数：6 パーセンタイル：76.58(Physics, Nuclear)理化学研究所RIビームファクトリーにて中性子過剰核
Arビームからの1中性子ノックアウト反応実験を行い、
Arのエネルギー準位および分光学的因子を導出した。特に、第一励起状態の
への分光学的因子が大きいことから、始状態のArの基底状態において中性子が
軌道を多く占めていることがわかった。これは、中性子数32がよい魔法数として知られる
Caとは異なった性質であり、カルシウムからアルゴンへと陽子が2個減ることで閉殻構造が大きく崩れることが明らかになった。
Hwang, Y.*; Puebla, J.*; 近藤 浩太*; Gonzalez-Ballestero, C.*; 一色 弘成*; S
nchez Mu
oz, C.*; Liao, L.*; Chen, F.*; Luo, W.*; 前川 禎通*; et al.
Physical Review Letters, 132(5), p.056704_1 - 056704_7, 2024/01
被引用回数：48 パーセンタイル：98.19(Physics, Multidisciplinary)Here, we report the observation of strong coupling between magnons and surface acoustic wave (SAW) phonons in a thin CoFeB film constructed in an on-chip SAW resonator by analyzing SAW phonon dispersion anticrossings. We employ a nanostructured SAW resonator design that, in contrast to conventional SAW resonators, allows us to enhance shear-horizontal strain. Crucially, this type of strain couples strongly to magnons. Our device design provides the tunability of the film thickness with a fixed phonon wavelength, which is a departure from the conventional approach in strong magnon-phonon coupling research. We detect a monotonic increase in the coupling strength by expanding the film thickness, which agrees with our theoretical model. Our work offers a significant way to advance fundamental research and the development of devices based on magnon-phonon hybrid quasiparticles.
Ratliff, H.; McGirl, N. A.*; Beach, M. R.*; Castellanos, L. A.*; Clowdsley, M. S.*; Heilbronn, L. H.*; LaTessa, C.*; Norbury, J. W.*; Rusek, A.*; Sivertz, M.*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 544, p.165121_1 - 165121_15, 2023/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)Experiments emulating the deep-space radiation environment within an enclosed spacecraft were conducted at the NASA Space Radiation Laboratory; this was achieved by bombarding various combinations of two consecutive thick targets with Galactic Cosmic Ray-like particle beams. While all secondary particles generated in the first of these two targets could be characterized using time-of-flight techniques, characterization of the neutrons produced in the second target, emulating the "back wall" of a spacecraft, required the development and implementation of deconvolution techniques. This work covers this methodology, its validation, and the systematic results present within this benchmark dataset of neutron yields from the secondary target.
民井 淳*; Pellegri, L.*; S
derstrm, P.-A.*; Allard, D.*; Goriely, S.*; 稲倉 恒法*; Khan, E.*; 木戸 英治*; 木村 真明*; Litvinova, E.*; et al.
European Physical Journal A, 59(9), p.208_1 - 208_21, 2023/09
被引用回数：22 パーセンタイル：94.07(Physics, Nuclear)光核反応は原子核構造の観点からも応用の観点からも重要であるにも関わらず、その反応断面積は未だに不定性が大きい。近年、超高エネルギー宇宙線の起源を探るために、鉄よりも軽い原子核の光核反応断面積を正確に知る必要が指摘されている。この状況を打破するため、原子核物理の実験、理論、宇宙物理の共同研究となるPANDORAプロジェクトが始まった。本論文はその計画の概要をまとめたものである。原子核実験ではRCNP、iThembaによる仮想光子実験とELI-NPによる実光子実験などが計画されている。原子核理論では、乱雑位相近似計算、相対論的平均場理論、反対称化分子動力学、大規模殻模型計算などが計画されている。これらで得られた信頼性の高い光核反応データベースと宇宙線伝搬コードを組み合わせ、超高エネルギー宇宙線の起源の解明に挑む。
Ratliff, H.; McGirl, N. A.*; Beach, M. R.*; Castellanos, L. A.*; Clowdsley, M. S.*; Heilbronn, L. H.*; LaTessa, C.*; Norbury, J. W.*; Rusek, A.*; Sivertz, M.*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 542, p.87 - 94, 2023/09
被引用回数：1 パーセンタイル：15.49(Instruments & Instrumentation)Experiments at the NASA Space Radiation Laboratory were performed to develop a benchmark dataset relevant to space radiation shielding scenarios by bombarding aluminum and polyethylene targets with galactic cosmic ray-like ion beams. Unique to this experiment, a dual-target configuration was used to emulate an enclosed environment in space in which the radiation environment must be characterized. Neutrons produced by interactions in both thick targets were detected and characterized; this paper discusses the neutrons produced in the most upstream of the two thick targets, detailing the role of source ion and target configuration on neutron yield.
O近藤 洋介*; Achouri, N. L.*; Al Falou, H.*; Atar, L.*; Aumann, T.*; 馬場 秀忠*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Calvet, D.*; Chae, H.*; et al.
Nature, 620(7976), p.965 - 970, 2023/08
被引用回数：57 パーセンタイル：95.97(Multidisciplinary Sciences)非常に中性子が過剰な原子核Oは、陽子、中性子ともに魔法数であることから古くからその性質に興味が持たれていたが、酸素の最後の束縛核
Oよりも中性子が4個も多いため、これまで観測されてこなかった。この論文では、理化学研究所RIBFにて
Fからの1陽子ノックアウト反応によってOを生成し、そこから放出される中性子を測定することによって初めてその観測に成功した。核構造の観点からは、Oでは二重閉殻が保たれているか興味が持たれていたが、実験で得られた分光学的因子が殻模型計算で予言されて程度の大きいことから、閉殻構造をもたない可能性が高いことがわかった。
Ne at the transition into the island of inversion; Detailed structure study of NeWang, H.*; 安田 昌弘*; 近藤 洋介*; 中村 隆司*; Tostevin, J. A.*; 緒方 一介*; 大塚 孝治*; Poves, A.*; 清水 則孝*; 吉田 数貴; et al.
Physics Letters B, 843, p.138038_1 - 138038_9, 2023/08
被引用回数：8 パーセンタイル：72.63(Astronomy & Astrophysics)Neからの1中性子除去反応を用いて、Neの詳細な
線分光を行った。平行運動量分布の解析に基づき、Neの準位構造とスピンパリティを決定し、初めて負のパリティ状態を同定した。測定された断面積と運動量分布から、N=20とN=28のシェルギャップの消失の証拠となる有意なintruder p-wave強度が明らかになった。束縛状態については、弱いf-waveの可能性のある強度が観測された。いくつかの有効相互作用を用いた大規模殻模型計算では、実験的に観測された大きなp-wave強度と小さなf-wave強度は再現されず、Ne同位体に沿った反転の島への遷移の完全な理論的記述への挑戦が続いていることを示している。
Ca cast doubt on a doubly magic 
CaChen, 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
被引用回数：23 パーセンタイル：93.47(Astronomy & Astrophysics)
Scからの1陽子ノックアウト反応を用いて、
Caと
Caのガンマ崩壊を観測した。Caでは1456(12)keVの線遷移が、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
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、
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
と
軌道はほぼ縮退しており、これは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
Caあるいはそれ以上にまで広げる可能性がある。
Fe
intermetallic compoundCao, 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
被引用回数：9 パーセンタイル：47.78(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HoFe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。
Jiang, X.*; 服部 高典; Xu, X.*; Li, M.*; Yu, C.*; Yu, D.*; Mole, R.*; 矢野 真一郎*; Chen, J.*; He, L.*; et al.
Materials Horizons, 10(3), p.977 - 982, 2023/03
被引用回数：39 パーセンタイル：89.96(Chemistry, Multidisciplinary)現在の蒸気圧縮式冷凍機に代わる環境に優しい冷凍機として、バロカロリック効果に基づく固体冷凍機が世界的に注目されている。一般に、バロカロリック効果が発現する相はいずれも常圧でも存在する。ここでは、それらの物質と違って、KPF
が高圧の菱面体晶相を生成することにより、巨大なバロカロリック効果を示すことを実証した。相図は、圧力依存の熱量測定、ラマン散乱測定、中性子回折測定に基づいて構築されたものである。本研究は、巨大バロカロリー効果に、高圧相の生成という新たな手法をもたらすと期待される。
Lam, T.-N.*; Chin, H.-H.*; Zhang, X.*; Feng, R.*; Wang, H.*; Chiang, C.-Y.*; Lee, S. Y.*; 川崎 卓郎; Harjo, S.; Liaw, P. K.*; et al.
Acta Materialia, 245, p.118585_1 - 118585_9, 2023/02
被引用回数：38 パーセンタイル：90.29(Materials Science, Multidisciplinary)The present study investigates the crystallographic-texture effects on the improved fatigue resistance in the CoCrFeMnNi high-entropy alloys (HEAs) with the full-size geometry of the ASTM Standards E647-99. We exploited X-ray nano-diffraction mapping to characterize the crystal-deformation levels ahead of the crack tip after stress unloading under both constant- and tensile overloaded-fatigue conditions. The crack-tip blunting-induced much higher deformation level was concentrated surrounding the crack-tip which delays the fatigue-crack growth immediately after a tensile overload. The predominant deformation texture orientation in the Paris regime was investigated, using electron backscatter diffraction and orientation distribution function analyses. The twinning formation-driven shear deformation gave rise to the development of the Goss-type texture within the plastic deformation regime under a tensile-overloaded-fatigue condition, which was attributed to enhance the crack deflection and thus the tensile induced crack-growth-retardation period in the CoCrFeMnNi HEA.
Chen, J.*; 山本 慧; Zhang, J.*; Ma, J.*; Wang, H.*; Sun, Y.*; Chen, M.*; Liu, S.*; Gao, P.*; Yu, D.*; et al.
Physical Review Applied (Internet), 19(2), p.024046_1 - 024046_9, 2023/02
被引用回数：11 パーセンタイル：60.79(Physics, Applied)Coherent coupling in magnon based hybrid system has many potential applications in quantum information processing. Magnons can propagate in magnetically ordered materials without any motion of electrons, offering a unique method to build low-power-consumption devices and information channels free of heat dissipation. In this article, we demonstrate the coherent propagation of hybridized modes between spin waves and Love surface acoustic waves in a multiferroic BiFeO
and ferromagnetic La
Sr
MnO based heterostructure. The magneto-elastic coupling enables a giant enhancement of strength of the hybridized mode by a factor of 26 compared to that of the pure spin waves. A short wavelength down to 250 nm is demonstrated for the hybridized mode, which is desirable for nanoscale acousto-magnonic applications. Our combined experimental and theoretical analyses represent an important step towards the coherent control in hybrid magnonics, which may inspire the study of magnon-phonon hybrid systems for coherent information processing and manipulation.
island of inversion; First study of low-lying bound excited states in 
V and 
VElekes, Z.*; Juhsz, 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
被引用回数：6 パーセンタイル：48.43(Physics, Nuclear)VとVの低励起準位構造を初めて探索した。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、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。Vについては4つ、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。Vについては、(
,
)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。
neutron orbital and the 
shell closure in CaEnciu, 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
被引用回数：30 パーセンタイル：87.88(Physics, Multidisciplinary)230MeV/nucleonでのCaからの中性子ノックアウト反応が線分光と行われ、
と
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。断面積はの閉殻と整合し、Ca同位体での
と
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
と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。
高原 省五; Charnock, T. W.*; Silva, K.*; Hwang, W. T.*; Lee, J.*; Yu, C.*; Kamboj, S.*; Yankovich, T.*; Thiessen, K. M.*
Journal of Radiological Protection, 42(2), p.020517_1 - 020517_13, 2022/06
被引用回数：1 パーセンタイル：9.19(Environmental Sciences)5つの最新の線量評価モデルを利用して、福島第一原子力発電所事故により汚染された都市部の住民の線量を評価・比較した。モデル間での評価結果の比較に加え、モデルによる評価結果と実際の測定値との比較も実施した。また、評価方法として、確率論的方法と決定論的方法の双方を採用し、方法の違いによる評価結果の違いについても比較した。確率論的方法による屋内外の作業員の線量分布の予測は、実際の測定値とよく一致した。また、国際放射線防護委員会が提案した概念に基づき、代表的な人の線量を評価するためにモデルを適用したところ、決定論的アプローチで得られた代表的な人の線量は、確率論的アプローチで得られた線量よりも常に高いことが明らかとなった。なお、本研究は、国際原子力機関におけるMODARIA I及びIIを通じて行われたものである。
