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論文

Gapless dispersive continuum in a modulated quantum kagome antiferromagnet

Thennakoon, A.*; 横倉 涼雅*; Yang, Y.*; 梶本 亮一; 中村 充孝; 林 真弘*; 道岡 千城*; Chern, G.-W.*; Broholm, C.*; 植田 浩明*; et al.

Nature Communications (Internet), 16, p.3939_1 - 3939_13, 2025/04

https://doi.org/10.1038/s41467-025-58971-4
 被引用回数：0

The pursuit of quantum spin liquid (QSL) states in condensed matter physics has drawn attention to kagome antiferromagnets (AFM) where a two-dimensional corner-sharing network of triangles frustrates conventional magnetic orders. While quantum kagome AFMs based on Cu$$^{2+}$$ ($$3d^{9}$$, $$s = 1/2$$) ions have been extensively studied, there is so far little work beyond copper-based systems. Here we present our bulk magnetization, specific heat and neutron scattering studies on single crystals of a new titanium fluorides Cs$$_{8}$$RbK$$_{3}$$Ti$$_{12}$$F$$_{48}$$ where Ti$$^{3+}$$ ($$3d^{1}$$, $$s = 1/2$$) ions form a modulated quantum kagome antiferromagnet that does not order magnetically down to 1.5 K. Our comprehensive map of the dynamic response function $$S(mathbf{Q}, hbaromega)$$ acquired at 1.5 K where the heat capacity is $$T$$-linear reveals a dispersive continuum emanating from soft lines that extend along (100). The data indicate fractionalized spinon-like excitations with quasi-one-dimensional dispersion within a quasi two-dimensional spin system.

論文

High-pressure polymerization of phenol toward degree-4 carbon nanothread

Yang, X.*; Che, G.*; Wang, Y.*; Zhang, P.*; Tang, X.*; Lang, P.*; Gao, D.*; Wang, X.*; Wang, Y.*; 服部 高典; et al.

Nano Letters, 25(3), p.1028 - 1035, 2025/01

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04895
 被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)

飽和sp$$^3$$-カーボンナノスレッド(CNTh)は、その高いヤング率と熱伝導率が予測され、大きな関心を集めている。中心環へのヘテロ原子の導入がCNThの形成に影響を与え、化学的に均質な生成物が得られることが示されているが、ペンダント基が重合プロセスに与える影響については、まだ未解明である。本研究では、フェノールの圧力誘起重合を調べ、0.5GPaと4GPa以下で起こる2つの相転移を明らかにした。20GPa以上では、フェノールは水酸基とカルボニル基を持つ重合度4のCNTに重合する。ヒドロキシル基の水素移動は、重合度6のナノスレッドの形成を妨げることがわかった。この発見は、さらなるカラム内重合を阻止する水酸基の重要な役割を浮き彫りにし、今後のメカニズム研究やナノ材料合成に貴重な示唆を与えるものである。

論文

Dual nanoprecipitation and nanoscale chemical heterogeneity in a secondary hardening steel for ultrahigh strength and large uniform elongation

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

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.10.048
 被引用回数：15 パーセンタイル：97.90(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)$$_{2}$$ 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.

論文

3D-printed epidermal sweat microfluidic systems with integrated microcuvettes for precise spectroscopic and fluorometric biochemical assays

Yang, D. S.*; Wu, Y.*; Kanatzidis, E. E.*; Avila, R.*; Zhou, M.*; Bai, Y.*; Chen, S.*; 関根 由莉奈; Kim, J.*; Deng, Y.*; et al.

Materials Horizons, 10(11), p.4992 - 5003, 2023/09

https://doi.org/10.1039/D3MH00876B
 被引用回数：12 パーセンタイル：79.80(Chemistry, Multidisciplinary)

本論文では、ハード及びソフトハイブリッド材料システムでの3Dプリントによって形成されたマイクロ流体ネットワーク、統合バルブ、およびマイクロスケール光学キュベットにより、汗成分に対してその場で分光および蛍光分析した成果を紹介する。一連の試験により、これらのマイクロキュベットシステムが汗中の銅、塩化物、グルコースの濃度と汗のpHを実験室レベルの精度と感度で評価できることが実証された。

論文

A Quantitative method of eutectic reaction study between boron carbide and stainless steel

Hong, Z.*; Pellegrini, M.*; Erkan, N.*; Liao, H.*; Yang, H.*; 山野 秀将; 岡本 孝司*

Annals of Nuclear Energy, 180, p.109462_1 - 109462_9, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2022.109462
 被引用回数：3 パーセンタイル：29.47(Nuclear Science & Technology)

実機制御棒の模擬材として、B$$_{4}$$C材とSUS304を用いて一連の実験を実施した。1450K-1500Kの温度範囲で共晶反応速度定数を得た結果、本研究で得られた反応速度定数は参照値と一致した。また、反応面の微細構造を観察し、組成分析を行った。

論文

Soft, environmentally degradable microfluidic devices for measurement of sweat rate and total sweat loss and for colorimetric analysis of sweat biomarkers

Liu, S.*; Yang, D. S.*; Wang, S.*; Luan, H.*; 関根 由莉奈; Model, J. B.*; Aranyosi, A. J.*; Ghaffari, R.*; Rogers, J. A.*

EcoMat (Internet), 5(1), p.e12270_1 - e12270_18, 2023/01

https://doi.org/10.1002/eom2.12270
 被引用回数：38 パーセンタイル：92.75(Chemistry, Physical)

発汗量やバイオマーカーの非侵襲的でin situモニタリング技術は、人間の生理学的状態,健康、およびパフォーマンスに関するリアルタイムの洞察を取得するために重要である。最近、様々なウェアラブル型のマイクロ流体システムが開発されているが、ほとんどは使い捨てとして設計されおり、廃棄物問題への懸念がある。本研究では、発汗量の測定、バイオマーカーの比色分析など、あらゆる機能を備えた生分解性マイクロ流体システムを通じて、廃棄物問題を解決する材料と成形技術を確立した。本技術で利用する材料は、自然の土壌環境または産業用堆肥施設での微生物の酵素作用によって完全に分解した。構成材料、製造手順、組み立てプロセス、および完成したデバイスの詳細な特性評価により、従来のデバイスに匹敵する、またはそれよりも優れた性能パラメータが明らかになった。実際の利用試験により、これらのデバイスが身体活動および熱曝露中の発汗速度、発汗量、pH、および塩化物濃度の正確な測定値を取得可能であることが明らかとなった。

論文

New insight of Mn(III) in $$delta$$-MnO$$_{2}$$ for peroxymonosulfate activation reaction; Via direct electron transfer or via free radical reactions

Ouyang, H.*; Wu, C.*; Qiu, X.*; 田中 万也; 大貫 敏彦*; Yu, Q.*

Environmental Research, 217, p.114874_1 - 114874_10, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.114874
 被引用回数：12 パーセンタイル：82.02(Environmental Sciences)

Recently, it is an urgent issue to develop new degradation technology and environmentally friendly catalyst for industrial plastic waste. Manganese oxides can be a promising candidate for the catalytic degradation of plastic wastes. In this study, we developed a new way for the improvement of $$delta$$-MnO$$_{2}$$ activity for the use of industrial plastic wastes treatment.

論文

Quantum critical spin-liquid-like behavior in the $$S$$ = $$frac{1}{2}$$ quasikagome-lattice compound CeRh$$_{1-x}$$Pd$$_x$$Sn investigated using muon spin relaxation and neutron scattering

Tripathi, R.*; Adroja, D. T.*; Ritter, C.*; Sharma, S.*; Yang, C.*; Hillier, A. D.*; Koza, M. M.*; Demmel, F.*; Sundaresan, A.*; Langridge, S.*; et al.

Physical Review B, 106(6), p.064436_1 - 064436_17, 2022/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.064436
 被引用回数：8 パーセンタイル：59.76(Materials Science, Multidisciplinary)

We present the results of muon spin relaxation ($$mu$$SR) and neutron scattering measurements on the Ce-based quasikagome lattice CeRh$$_{1-x}$$Pd$$_x$$Sn ($$x$$ = 0.1 to 0.75). Our $$mu$$SR results reveal the absence of both static long-range magnetic order and spin freezing down to 0.05 K in the $$x$$ = 0.1 sample, which is consistent with neutron scattering results. The weak temperature-dependent plateaus of the dynamic spin fluctuations below 0.2 K in zero field together with its longitudinal-field (LF) dependence indicate the presence of dynamic spin fluctuations persisting even at 0.05 K without static magnetic order. We argue that such a behavior for $$x$$ = 0.1 can be attributed to a metallic spin-liquid-like ground state near the quantum critical point in the frustrated Kondo lattice. The LF-$$mu$$SR study suggests that the out of kagome plane spin fluctuations are responsible for the spin-liquid behavior.

論文

Phase transition and chemical reactivity of 1H-tetrazole under high pressure up to 100 GPa

Gao, D.*; Tang, X.*; Wang, X.*; Yang, X.*; Zhang, P.*; Che, G.*; Han, J.*; 服部 高典; Wang, Y.*; Dong, X.*; et al.

Physical Chemistry Chemical Physics, 23(35), p.19503 - 19510, 2021/09

https://doi.org/10.1039/D1CP02913D
 被引用回数：7 パーセンタイル：37.22(Chemistry, Physical)

窒素に富む分子の圧力有機相転移や重合は、環境にやさしい高エネルギー密度材料の開発にとって非常に重要であるため、広く注目されている。本論文では、その場ラマン,IR,X線回折,中性子回折、および理論計算をもちい、100GPaまでの1H-テトラゾールの相転移挙動と化学反応の研究を紹介する。2.6GPa以上での相転移が確認され、その高圧構造は、以前に報告されたユニットセル内に2つの分子をもつものではなく、1つの分子をものであることが分かった。1H-テトラゾールは、おそらく窒素-窒素結合ではなく炭素-窒素結合により、100GPa以下で可逆的に重合する。私たちの研究は、1H-テトラゾールの高圧相の構造モデルを更新し、もっともらしい分子間結合の経路を初めて提示した。これにより、窒素に富む化合物の相転移と化学反応の理解が進み、新しい高エネルギー密度材料の設計に役立つと考えられる。

論文

Half-integer Shapiro steps in strong ferromagnetic Josephson junctions

Yao, Y.*; Cai, R.*; Yang, S.-H.*; Xing, W.*; Ma, Y.*; 森 道康; Ji, Y.*; 前川 禎通; Xie, X.-C.*; Han, W.*

Physical Review B, 104(10), p.104414_1 - 104414_6, 2021/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.104414
 被引用回数：7 パーセンタイル：42.22(Materials Science, Multidisciplinary)

We report the experimental observation of half-integer Shapiro steps in the strong ferromagnetic Josephson junction (Nb-NiFe-Nb) by investigating the current-phase relation under radio-frequency microwave excitation. The half-integer Shapiro steps are robust in a wide temperature range from T = 4 to 7 K. The half-integer Shapiro steps could be attributed to co-existence of 0- and $$pi$$-states in the strong ferromagnetic NiFe Josephson junctions with the spatial variation of the NiFe thickness. This scenario is also supported by the high-resolution transmission electron microscopy characterization of the Nb/NiFe/Nb junction.

論文

Electromagnetic transitions of the singly charmed baryons with spin 3/2

Kim, J.-Y.*; Kim, H.-C.*; Yang, G.-S.*; 岡 眞

Physical Review D, 103(7), p.074025_1 - 074025_21, 2021/04

AA2020-0757.pdf:1.74MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.103.074025
 被引用回数：17 パーセンタイル：72.62(Astronomy & Astrophysics)

スピン3/2のチャームバリオンの電磁崩壊過程をパイオン平均場を用いたカイラルクォークソリトン模型によって計算した。$$1/N_c$$およびSU(3)の破れの効果を取り入れ、ヴァレンスクォークとスィークォークが遷移形状因子にどの程度寄与するかを定量的に調べた。$$Q^2$$の小さい領域では、スィークォークの効果がより大きくなること、SU(3)の破れはUスピン禁止遷移を除き、非常に小さいことを発見した。格子QCDおよび他の模型計算との比較を行った。

論文

Formation of $$alpha$$ clusters in dilute neutron-rich matter

田中 純貴*; Yang, Z.*; Typel, S.*; 足立 智*; Bai, S.*; van Beek, P.*; Beaumel, D.*; 藤川 祐輝*; Han, J.*; Heil, S.*; et al.

Science, 371(6526), p.260 - 264, 2021/01

https://doi.org/10.1126/science.abe4688
 被引用回数：72 パーセンタイル：99.32(Multidisciplinary Sciences)

$$alpha$$ノックアウト反応を用いることで、中性子過剰な錫同位体の核表面での$$alpha$$クラスター形成を実験的に確かめた。実験で得られた、質量数とともに単調に減少するノックアウト断面積は理論による予言と非常に良く一致し、$$alpha$$クラスター形成率と中性子スキン厚との関係を示唆している。

論文

Mechanism of hardening and damage initiation in oxygen embrittlement of body-centred-cubic niobium

Yang, P.-J.*; Li, Q.-J.*; 都留 智仁; 尾方 成信*; Zhang, J.-W.*; Sheng, H.-W.*; Shan, Z.-W.*; Sha, G.*; Han, W.-Z.*; Li, J.*; et al.

Acta Materialia, 168, p.331 - 342, 2019/04

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2019.02.030
 被引用回数：79 パーセンタイル：96.69(Materials Science, Multidisciplinary)

ニオブなどの体心立方構造をもつ金属材料は低濃度の酸素固溶によって脆化しやすいことが知られているが、酸素誘起の硬化や損傷の機構は明らかになっていない。我々は、実験、および第一原理計算と分子動力学計算を用いて詳細な機構を検討した。その結果、酸素の格子間原子はらせん転位と引力相互作用を生じ、それによって転位運動でクロスキンクが生成され、同時に多くの空孔が生成されることを明らかにした。これらの空孔はさらに酸素と転位の三体間の硬化によって転位の運動を阻害することで、著しい硬化を生じることを明らかにした。

論文

Nuclear moments of the low-lying isomeric $$1^+$$ state of $$^{34}$$Al; Investigation on the neutron $$1p1h$$ excitation across $$N=20$$ in the island of inversion

Xu, Z. Y.*; Heylen, H.*; 旭 耕一郎*; Boulay, F.*; Daugas, J. M.*; de Groote, R. P.*; Gins, W.*; Kamalou, O.*; Koszor$'u$s, $'A$.*; Lykiardopoupou, M.*; et al.

Physics Letters B, 782, p.619 - 626, 2018/07

AA2018-0159.pdf:0.5MB

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2018.06.009
 被引用回数：8 パーセンタイル：52.97(Astronomy & Astrophysics)

GANIL研究所において、$$^{36}$$Sからのフラグメンテーション反応によって中性子過剰核$$^{34}$$Alにおける核異性体である$$1^+$$状態を生成し、その磁気双極子モーメントと電気的四重極モーメント(Qモーメント)をそれぞれ$$beta$$-NMR法および$$beta$$-NQR法を用いて測定した。この状態は中性子数20の殻ギャップを越えて励起したものであり、その性質を実験的に押さえることは、この原子核の周辺で知られている逆転の島(基底状態で既に殻ギャップを越えた励起が起こるとされる原子核の一団)の発現のメカニズムを解明するための有益な情報を与える。測定されたg因子の絶対値は$$1.757pm 0.014$$、Qモーメントの絶対値は38(5)mbとなった。これらの値は、大規模殻模型計算による予言値に近く、模型の高い記述能力を確かめることができた。

論文

Scaling of memories and crossover in glassy magnets

Samarakoon, A. M.*; 高橋 満*; Zhang, D.*; Yang, J.*; 片山 尚幸*; Sinclair, R.*; Zhou, H. D.*; Diallo, S. O.*; Ehlers, G.*; Tennant, D. A.*; et al.

Scientific Reports (Internet), 7(1), p.12053_1 - 12053_8, 2017/09

AA2017-0448.pdf:3.45MB

https://doi.org/10.1038/s41598-017-12187-9
 被引用回数：11 パーセンタイル：58.95(Multidisciplinary Sciences)

Glassiness is ubiquitous and diverse in characteristics in nature. Understanding their differences and classification remains a major scientific challenge. Here, we show that scaling of magnetic memories with time can be used to classify magnetic glassy materials into two distinct classes. The systems studied are high temperature superconductor-related materials, spin-orbit Mott insulators, frustrated magnets, and dilute magnetic alloys. Our bulk magnetization measurements reveal that most densely populated magnets exhibit similar memory behavior characterized by a relaxation exponent of $$1-n$$ $$approx$$ $$0.6$$(1). This exponent is different from $$1-n$$ $$approx$$ $$1/3$$ of dilute magnetic alloys that was ascribed to their hierarchical and fractal energy landscape, and is also different from $$1-n=1$$ of the conventional Debye relaxation expected for a spin solid, a state with long range order.

論文

Current status of GIF collaborations on sodium-cooled fast reactor system

早船 浩樹; Glatz, J.-P.*; Yang, H.*; Ruggieri, J.-M.*; Kim, Y.-I.*; Ashurko, Y.*; Hill, R.*

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles; Next Generation Nuclear Systems for Sustainable Development (FR-17) (USB Flash Drive), 12 Pages, 2017/06

第4世代原子力システム国際フォーラムにおけるナトリウム冷却炉の協力の状況を運営委員会の共著としてまとめた。ナトリウム冷却炉の協力は2016年2月でフェーズIIとなり、10年間延長された。2015年にはシステム統合および評価プロジェクトも発足したため従来議論された研究開発は設計に反映されつつ展開されることになる。

論文

Synthesis, structure, and pressure-induced polymerization of Li$$_{3}$$Fe(CN)$$_{6}$$ accompanied with enhanced conductivity

Li, K.*; Zheng, H.*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; Tulk, C. A.*; Molaison, J.*; Feygenson, M.*; Ivanov, I. N.*; Yang, W.*; Mao, H.-K.*

Inorganic Chemistry, 54(23), p.11276 - 11282, 2015/12

https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.5b01851
 被引用回数：6 パーセンタイル：28.60(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

3重結合における圧力誘起重合は共役二重結合を引き起こすと考えられている。比較的低い圧力において重合を起こす金属シアン化物を探索するために、無水のLi$$_{3}$$Fe(CN)$$_{6}$$を合成し、その結晶構造を調べた。実験の結果、CN$$^{-}$$の不可逆な結合が、工業的な装置でも実現できるほど低い圧力で達成された。それに伴い電気伝導度は3倍に増加し、重合化したLi$$_{3}$$Fe(CN)$$_{6}$$はリチウムイオン電池の電極として使える可能性がある。

論文

Carrier-mediated ferromagnetism in the magnetic topological insulator Cr-doped (Sb,Bi)$$_{2}$$Te$$_{3}$$

Ye, M.*; Li, W.*; Zhu, S.-Y.*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; Wang, J.*; Pan, H.*; Nurmamat, M.*; 角田 一樹*; Ji, F.*; et al.

Nature Communications (Internet), 6, p.8913_1 - 8913_7, 2015/11

AA2015-0647.pdf:0.64MB

https://doi.org/10.1038/ncomms9913
 被引用回数：60 パーセンタイル：90.36(Multidisciplinary Sciences)

磁性元素を添加したトポロジカル絶縁体は、量子異常ホール効果や無散逸伝導などの魅力的な現象の発現が予言され、低消費電力スピンデバイスの開発につながっていくものと期待されている。既に、いくつかの磁性添加トポロジカル絶縁体で長距離磁気秩序が確認されている。しかし、量子異常ホール効果の発現は、極低温におけるCrを添加した(Sb,Bi)$$_{2}$$Te$$_{3}$$系に限られており、強磁性の微視的な起源はほとんど分かっていない。そこで、今回、X線磁気円二色性実験による元素選択的研究を行うことにより、本物質系の強磁性は、母体の正孔キャリアーを媒介としたものであり、Crの3d電子とSbやTeのp電子の相互作用が極めて重要であることを明らかにした。この結果は、異常量子ホール素子の実現に向けても重要である。

論文

Extremely long quasiparticle spin lifetimes in superconducting aluminum using MgO tunnel spin injectors

Yang, H.*; Yang, S.-H.*; 高橋 三郎; 前川 禎通; Parkin, S.*

Nature Materials, 9(7), p.586 - 593, 2010/07

https://doi.org/10.1038/nmat2781
 被引用回数：98 パーセンタイル：93.20(Chemistry, Physical)

スピントロニクスや量子計算のデバイスでは、近年、長寿命のスピン偏極キャリアの研究が盛んになっている。今回、超伝導状態のアルミニウムにおけるスピン偏極準粒子が驚くほど長いスピン寿命(常伝導状態のほぼ100万倍)を持つことを報告する。この寿命は、トンネルスピン注入素子を用いた測定により、アルミニウム層に蓄積したスピン偏極キャリアによる超伝導の抑制効果から決定される。小さい面内直交磁場の存在下で観測されたハンル効果は、長寿命のスピン偏極準粒子の存在と整合する。実験結果は、超伝導状態を臨界電流以下のわずかな電流によって大幅に変調可能であることを示しており、超伝導量子ビットを含めたデバイスなどへの応用が期待される。

論文

Practical application of the KMS, 1; Total system performance assessment

牧野 仁史; 日置 一雅; 梅木 博之; Yang, H.*; 高瀬 博康*; McKinley, I. G.*

Proceedings of 12th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM '09/DECOM '09) (CD-ROM), 8 Pages, 2009/10

https://doi.org/10.1115/ICEM2009-16349

本稿では、原子力機構が開発を進めている知識マネジメントシステムの技術の適用事例として、性能評価で考慮されるタスクの知識マネジメントの観点での再整理、及びそれらタスクの実施への知識マネジメント技術の適用の検討と計算機システム上への具体的な展開例を紹介する。

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