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論文

Plastic deformation and microstructural evolution during cryogenic charpy impact of high-Mn austenitic steel

Jiang, L.*; Wang, H. H.*; Su, Y. H.; 徐 平光; 篠原 武尚; Xia, B.*; Wang, Y. W.*

Journal of Materials Science, 61(14), p.9754 - 9775, 2026/04

https://doi.org/10.1007/s10853-026-12472-x
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00

In this study, pulsed neutron Bragg-edge transmission imaging was employed to characterize plastic deformation of high-manganese austenitic steel during cryogenic impact fracture. Electron backscatter diffraction was used to examine the microstructural evolution. The results reveal that the Bragg-edge width was identified as the critical value for large plastic deformation. Both crack initiation and stable crack growth regions exhibited higher levels of plastic deformation, twin density, and dislocation density compared to unstable crack growth regions. As the test temperature decreased from 273 K to 77 K, the transition point from stable to unstable crack growth occurred earlier. This is responsible for the reduction in impact absorbed energy. These findings provide new insights into the cryogenic toughening mechanism of high-manganese steel.

論文

New insights into the cryogenic fracture mechanism of high-Mn austenitic steels using interrupted Charpy impact tests

Xia, B.*; Wang, H. H.*; Su, Y. H.; 徐 平光; 篠原 武尚; Wang, Y. W.*

Materials Science & Engineering A, 957, p.149940_1 - 149940_7, 2026/04

https://doi.org/10.1016/j.msea.2026.149940
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00

The cryogenic fracture mechanism of high-Mn austenitic steels was investigated using a quasi-in situ experiment of interrupted Charpy impact test, together with electron backscatter diffraction and neutron Bragg-edge transmission imaging. The results show that voids coalesce through void sheeting at 77 K, a fracture mechanism associated with superior cryogenic toughness. The widely and ring-like distributed deformation twins ahead of the crack tip contribute limitedly to alleviating strain localization at 77 K. However, by suppressing the increase in stress triaxiality, deformation twins play a key role in promoting void sheeting and preventing the transition to quasi-cleavage fracture. This work lays the foundation for subsequent investigations into cryogenic toughening.

論文

Magnetic evolution, phase transitions, and electronic band structure of the ferrotoroidic candidate Ba$$_6$$Cr$$_2$$S$$_{10}$$

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

https://doi.org/10.1103/h576-nnnz

Ferrotoroidic materials, which break both time- and space-reversal symmetries to enhance magnetoelectric responses, are of great interest for applications. Ba$$_6$$Cr$$_2$$S$$_{10}$$, 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 Ba$$_6$$Cr$$_2$$S$$_{10}$$, using electrical transport, direct current magnetization, alternating current susceptibility, specific heat, and muon spin rotation ($$mu$$SR) measurements, along with various first-principles calculations. Electrical transport measurements and density functional theory confirm a narrow band gap ($$sim$$0.707~eV, experimentally; $$sim$$0.680~eV, theoretically). $$mu$$SR measurements reveal that static magnetism dominates down to 2~K, with an ordered volume fraction of $$sim$$89% at this temperature. Two distinct transitions are identified: one around the N$'{e}$el temperature [$$T_{rm N}=(8pm 1)$$~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 $$lambda$$-type specific heat anomaly are consistent with a first-order-like transition at $$T_{rm N}$$. Based on various complementary experimental results and theoretical calculations, we propose a hypothesis that the $$sim$$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 $$mu$$SR with complementary experiments and first-principles calculations to explore ferrotoroidicity, this work provides key insights into the underlying physics of Ba$$_6$$Cr$$_2$$S$$_{10}$$ and related compounds in this area.

論文

Microscopic insights into the mechanical behavior of a Ni-Co-based superalloy through ${it in-situ}$ neutron diffraction

Liu, Y.*; Yan, Z.*; Gao, Y.*; Li, Y.*; Gan, B.*; Harjo, S.; Gong, W.; 川崎 卓郎; Li, S.*; Wang, Y.-D.*

Microstructures (Internet), 5(4), p.2025096_1 - 2025096_15, 2025/10

https://doi.org/10.20517/microstructures.2025.28

The micromechanical behaviors and dislocation evolution in a polycrystalline Ni-Co-based superalloy were systematically investigated by ${it in situ}$ neutron diffraction tensile testing combined with line profile analysis. The results reveal the sequential activation of $$gamma$$' shearing and Orowan looping mechanisms, with interphase load partitioning governed by strain-dependent interactions of dislocation and precipitate. During the initial plastic deformation, the $$gamma$$ and $$gamma$$' phases undergo co-deformation through dislocation shearing without load transfer, while the Orowan looping facilitates the load transfer from $$gamma$$ to $$gamma$$' phase at a higher strain level. Furthermore, the low stacking fault energy leads to a rising fraction of screw dislocations by suppressing cross-slip. Crucially, the pinning effect of $$gamma$$' precipitates hinders the rearrangement of these dislocations into low-energy structures, resulting in the formation of high-energy, weakly screened dislocation configurations. These findings provide new evidence for the planar slip dominance in Ni-Co-based superalloys, enabling quantitative assessment of microstructural evolution and micromechanical responses.

論文

All-temperature barocaloric effects at pressure-induced phase transitions

Zhao, X.*; Zhang, Z.*; 服部 高典; Wang, J.*; Li, L.*; Jia, Y.*; Li, W.*; Xue, J.*; Fan, X.*; Song, R.*; et al.

Nature Communications (Internet), 16, p.7713_1 - 7713_8, 2025/08

https://doi.org/10.1038/s41467-025-63068-z
 被引用回数：4 パーセンタイル：77.77(Multidisciplinary Sciences)

熱効果は、固体状態の冷凍技術の一つの解決策の基盤を成すもので、通常は固体状態の相転移付近で発生し、冷凍温度範囲が限定されている。ここでは、前例のない概念である「全温度帯バロカロリック効果」を導入し実現する。すなわち、KPF$$_6$$において77.5Kから300Kの極めて広い温度範囲(潜在的に4Kまで)で観測される顕著なバカカロリック効果である。この温度範囲は、一般的な室温、液体窒素、液体水素、液体ヘリウムの冷却領域をカバーしている。直接測定されたバーカロリック断熱温度変化は、250MPaの圧力を解放した際に、室温で12K、77.5Kで2.5Kに達する。この効果は、圧力依存性の中性子粉末回折、ラマン散乱解析、第一原理計算により示されるように、菱面体高圧相への持続的な相転移に起因する。構造的不安定性を考慮した熱力学的エネルギーランドスケープを記述する。この独自の全温度帯バロカロリック効果は、従来の多段式シナリオを超えた、高度に適用可能な固体状態冷凍技術への新たなアプローチを提供する。

論文

Robustness of ferromagnetism in van der Waals magnet Fe$$_3$$GeTe$$_2$$ to hydrostatic pressure

Wang, 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

https://doi.org/10.1088/1674-1056/adb26f
 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Fe$$_3$$GeTe$$_2$$(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。

論文

Strong low-energy rattling modes enabled liquid-like ultralow thermal conductivity in a well-ordered solid

Liu, P.-F.*; Li, X.*; Li, J.*; Zhu, J.*; Tong, Z.*; 古府 麻衣子*; 楡井 真実; Xu, J.*; Yin, W.*; Wang, F.*; et al.

National Science Review, 11(12), p.nwae216_1 - nwae216_10, 2024/12

https://doi.org/10.1093/nsr/nwae216
 被引用回数：26 パーセンタイル：92.00(Multidisciplinary Sciences)

Crystalline solids exhibiting inherently low lattice thermal conductivity ($$kappa_{rm L}$$) are of great importance in applications such as thermoelectrics and thermal barrier coatings. However, $$kappa_{rm L}$$ cannot be arbitrarily low and is limited by the minimum thermal conductivity related to phonon dispersions. In this work, we report the liquid-like thermal transport in a well-ordered crystalline CsAg$$_5$$Te$$_3$$, which exhibits an extremely low $$kappa_{rm L}$$ value of $$sim$$ 0.18 Wm$$^{-1}$$K$$^{-1}$$. On the basis of first-principles calculations and inelastic neutron scattering measurements, we find that there are lots of low-lying optical phonon modes at $$sim$$ 3.1 meV hosting the avoided-crossing behavior with acoustic phonons. These strongly localized modes are accompanied by weakly bound rattling Ag atoms with thermally induced large amplitudes of vibrations. Using the two-channel model, we demonstrate that coupling of the particle-like phonon modes and the heat-carrying wave-like phonons is essential for understanding the low $$kappa_{rm L}$$, which is heavily deviated from the $$1/T$$ temperature dependence of the standard Peierls theory. In addition, our analysis indicates that the soft structural framework with liquid-like motions of the fluctuating Ag atoms is the underlying cause that leads to the suppression of the heat conduction in CsAg$$_5$$Te$$_3$$. These factors synergistically account for the ultralow $$kappa_{rm L}$$ value. Our results demonstrate that the liquid-like heat transfer could indeed exist in a well-ordered crystal.

論文

Brightening triplet excitons enable high-performance white-light emission in organic small molecules via integrating n-$$pi^*/pi$$-$$pi^*$$ transitions

Yang, Q.*; Yang, X.*; Wang, Y.*; Fei, Y.*; Li, F.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Han, Y.*; 服部 高典; Zhu, P.*; et al.

Nature Communications (Internet), 15, p.7778_1 - 7778_9, 2024/09

https://doi.org/10.1038/s41467-024-52196-7
 被引用回数：38 パーセンタイル：95.37(Multidisciplinary Sciences)

明るい一重項励起子と三重項励起子を同時に発現する発光材料は、オプトエレクトロニクス、サイネージ、情報暗号化において大きな可能性を秘めている。しかしながら、高性能の白色発光を実現するためには、蛍光と燐光の寄与が不均衡であることが大きな障害となっている。ここでは、水素結合の協同効果による圧力処理エンジニアリングによって、n-$$pi^*/pi$$-$$pi^*$$遷移の混合を実現し、イソフタル酸(IPA)中で三重項状態の発光を7%から40%に高めることで、この課題に対処した。加圧処理したIPAでは、蛍光と燐光のハイブリッドに基づく優れた白色発光が得られ、フォトルミネッセンス量子収率は当初の19%(青色発光)から75%に増加した。その場での高圧IRスペクトル、X線回折、中性子回折から、圧力の上昇に伴い水素結合が連続的に強化されることが明らかになった。さらに、この強化された水素結合は、圧力処理後も常圧条件下まで保持され、バランスの取れた一重項/三重項励起子集団のための効率的な系間交差を目的としたIPAに与え、効率的な白色発光をもたらした。この研究は、有機低分子の三重項状態を明るくするルートを提案するだけでなく、一重項励起子と三重項励起子の比率を調節して、高性能の白色発光を構築するものである。

論文

Application of neutron characterization techniques to metallic structural materials

Wang, Y.*; Gong, W.; Su, Y. H.; Li, B.*

Acta Metallurgica Sinica, 60(8), p.1001 - 1016, 2024/08

https://doi.org/10.11900/0412.1961.2024.00063
 被引用回数：2 パーセンタイル：24.60(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

The correlation between the atomic structure, microstructure, and macroscopic properties of structural materials remains a core issue in materials research. In recent years, substantial progress has been achieved in constructing accelerator-based neutron sources and related experimental techniques, offering a robust platform for an in-depth understanding of the aforementioned correlation under real-time and in situ conditions. This article reviews the latest advancements in the application of major neutron characterization techniques, including neutron diffraction, Bragg-edge imaging, small-angle neutron scattering, pair distribution function analysis, and quasi-elastic/inelastic neutron scattering, in structural materials. Furthermore, it particularly highlights the origins and evolution of internal stresses during the phase transformations of steels, deformation mechanisms in light metals such as magnesium alloys, and microstructure and residual stress analyses using Bragg-edge imaging. Finally, a brief outlook on future development trends is provided.

論文

Onset of collectivity for argon isotopes close to $$N=32$$

Linh, B. D.*; Corsi, A.*; Gillibert, A.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Barbieri, C.*; Duguet, T.*; G$'o$mez-Ramos, M.*; Holt, J. D.*; Hu, B. S.*; et al.

Physical Review C, 109(3), p.034312_1 - 034312_15, 2024/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.034312
 被引用回数：3 パーセンタイル：59.72(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$$^{50}$$Arビームからの1中性子ノックアウト反応実験を行い、$$^{49}$$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$$1/2^-$$への分光学的因子が大きいことから、始状態の$$^{50}$$Arの基底状態において中性子が$$p_{1/2}$$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$$^{52}$$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。

論文

PANDORA Project for the study of photonuclear reactions below $$A=60$$

民井 淳*; Pellegri, L.*; S$"o$derstr$"o$m, 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

https://doi.org/10.1140/epja/s10050-023-01081-w
 被引用回数：16 パーセンタイル：90.92(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。

論文

Direct observation of topological magnon polarons in a multiferroic material

Bao, S.*; Gu, Z.-L.*; Shangguan, Y.*; Huang, Z.*; Liao, J.*; Zhao, X.*; Zhang, B.*; Dong, Z.-Y.*; Wang, W.*; 梶本 亮一; et al.

Nature Communications (Internet), 14, p.6093_1 - 6093_9, 2023/09

https://doi.org/10.1038/s41467-023-41791-9
 被引用回数：33 パーセンタイル：94.96(Multidisciplinary Sciences)

Magnon polarons are novel elementary excitations possessing hybrid magnonic and phononic signatures, and are responsible for many exotic spintronic and magnonic phenomena. Despite long-term sustained experimental efforts in chasing for magnon polarons, direct spectroscopic evidence of their existence is hardly observed. Here, we report the direct observation of magnon polarons using neutron spectroscopy on a multiferroic Fe$$_{2}$$Mo$$_{3}$$O$$_{8}$$ possessing strong magnon-phonon coupling. Specifically, below the magnetic ordering temperature, a gap opens at the nominal intersection of the original magnon and phonon bands, leading to two separated magnon-polaron bands. Each of the bands undergoes mixing, interconverting and reversing between its magnonic and phononic components. We attribute the formation of magnon polarons to the strong magnon-phonon coupling induced by Dzyaloshinskii-Moriya interaction. Intriguingly, we find that the band-inverted magnon polarons are topologically nontrivial. These results uncover exotic elementary excitations arising from the magnon-phonon coupling, and offer a new route to topological states by considering hybridizations between different types of fundamental excitations.

論文

A One-third magnetization plateau phase as evidence for the Kitaev interaction in a honeycomb-lattice antiferromagnet

Shangguan, Y.*; Bao, S.*; Dong, Z.-Y.*; Xi, N.*; Gao, Y.-P.*; Ma, Z.*; Wang, W.*; Qi, Z.*; Zhang, S.*; Huang, Z.*; et al.

Nature Physics, 19(12), p.1883 - 1889, 2023/09

https://doi.org/10.1038/s41567-023-02212-2
 被引用回数：32 パーセンタイル：94.45(Physics, Multidisciplinary)

The magnetization of a quantum magnet can be pinned at a fraction of its saturated value by collective effects. One example of such a plateau phase is found in spin-1/2 triangular-lattice antiferromagnets. They feature strong geometrical frustration and the plateau phase therein is often interpreted as arising from an order-by-disorder mechanism driven by quantum fluctuations. Here we observe a one-third magnetization plateau under an applied magnetic field in the spin-1 antiferromagnet Na$$_{3}$$Ni$$_{2}$$BiO$$_{6}$$ with a honeycomb lattice, which, with conventional magnetic interactions, would not be geometrically frustrated. Based on our elastic neutron scattering measurements, we propose the spin structure of the plateau phase to be an unusual partial spin-flop ferrimagnetic order. Our theoretical calculations indicate that bond-anisotropic Kitaev interactions are the source of frustration that produces the plateau. These results suggest that Kitaev interactions provide a different route to frustration and phases driven by quantum fluctuations in high-spin magnets.

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：11 パーセンタイル：84.80(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

${it In situ}$ neutron diffraction study on the deformation behavior of the plastic inorganic semiconductor Ag$$_{2}$$S

Wang, Y.*; Gong, W.; 川崎 卓郎; Harjo, S.; Zhang, K.*; Zhang, Z. D.*; Li, B.*

Applied Physics Letters, 123(1), p.011903_1 - 011903_6, 2023/07

https://doi.org/10.1063/5.0158607
 被引用回数：5 パーセンタイル：39.75(Physics, Applied)

Bulk Ag$$_{2}$$S is a plastic inorganic semiconductor at room temperature. It exhibits a compressive strain greater than 50%, which is highly different from brittle conventional counterparts, such as silicon. Here, we present the experimental investigation of the deformation behavior in a plastic inorganic semiconductor Ag$$_{2}$$S using ${it in situ}$ neutron diffraction during compressive deformation at room and elevated temperatures. At room temperature, the lattice strain partitioning among $$hkl$$-orientated grain families could be responsible for the significant work-hardening behavior in the bulk Ag$$_{2}$$S with a monoclinic structure. The rapid accumulation of lattice defects and remarkable development of the deformation texture suggest that dislocation slip promotes plasticity. At 453 K, a monoclinic phase transforms into a body-centered cubic phase. A stress plateau appears at $$sim$$-4.8 MPa, followed by a rehardening state. The deformation mode of bulk Ag$$_{2}$$S at the initial stage is likely attributable to the migration of silver ions, and as strain increases, it is closer to that of room temperature, leading to rehardening.

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：66 パーセンタイル：99.04(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

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：7 パーセンタイル：43.44(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

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：17 パーセンタイル：86.40(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

Layer-number-independent two-dimensional ferromagnetism in Cr$$_3$$Te$$_4$$

Wang, Y.*; 梶原 駿*; 松岡 秀樹*; Saika, B. K.*; 山神 光平*; 竹田 幸治; 和達 大樹*; 石坂 香子*; 岩佐 義宏*; 中野 匡規*

Nano Letters, 22(24), p.9964 - 9971, 2022/12

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c03532
 被引用回数：43 パーセンタイル：92.43(Chemistry, Multidisciplinary)

In a conventional magnetic material, a long-range magnetic order develops in three dimensions, and reducing a layer number weakens its magnetism. Here we demonstrate anomalous layer-number-independent ferromagnetism down to the two-dimensional (2D) limit in a metastable phase of Cr$$_3$$Te$$_4$$. We fabricated Cr$$_3$$Te$$_4$$ thin films by molecular-beam epitaxy and found that Cr$$_3$$Te$$_4$$ could host two distinct ferromagnetic phases characterized with different Curie temperatures ($$T_mathrm{C}$$). One is the bulk-like high-$$T_mathrm{C}$$ phase showing room-temperature ferromagnetism, which is consistent with previous studies. The other is the metastable low-$$T_mathrm{C}$$ phase with $$T_mathrm{C}$$ $${approx}$$ 160 K, which exhibits a layer-number-independent $$T_mathrm{C}$$ down to the 2D limit in marked contrast with the conventional high-$$T_mathrm{C}$$ phase, demonstrating a purely 2D nature of its ferromagnetism. Such significant differences between two distinct phases could be attributed to a small variation in the doping level, making this material attractive for future ultracompact spintronics applications with potential gate-tunable room-temperature 2D ferromagnetism.

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：3 パーセンタイル：35.41(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。

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