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Zhang, Z.*; 服部 高典; Song, R.*; Yu, D.*; Mole, R.*; Chen, J.*; He, L.*; Zhang, Z.*; Li, B.*
Journal of Applied Physics, 136(3), p.035105_1 - 035105_8, 2024/07
被引用回数：2 パーセンタイル：40.97(Physics, Applied)バロカロリック材料を用いた固体冷凍は、環境に優しく高効率であるため、過去10年間にわたり世界的に注目されてきた。ここでは、室温付近で立方晶から菱面体晶への相転移を起こすヘキサフルオロ燐酸ナトリウム(NaPF
)とヘキサフルオロ砒酸ナトリウム(NaAsF)における巨大バロカロリック効果を報告する。われわれは中性子粉末回折により、NaPFの低温相の構造が空間群R
の菱面体構造であることを明らかにした。NaPFとNaAsFには3つのラマン振動モード(F
, E
, A
)が存在する。相転移温度はNaPF及びNaAsFにおいてそれぞれdT
/dP=250K/GPa及び310K/GPaの割合で圧力とともに変化する。NaPFとNaAsFの圧力誘起エントロピー変化は、それぞれ約45.2Jkg
Kと35.6JkgKと決定された。飽和駆動圧力は約40MPaであった。高圧下の中性子粉末回折から、バロカロリック効果は立方晶から菱面体晶への圧力誘起相転移に関係していることが示唆された。
渡部 浩司*; 佐藤 達彦; Yu, K. N.*; Zivkovic, M.*; Krstic, D.*; Nikezic, D.*; Kim, K. M.*; 山谷 泰賀*; 河地 有木*; 田中 浩基*; et al.
Radiation Protection Dosimetry, 200(2), p.130 - 142, 2024/02
被引用回数：2 パーセンタイル：46.61(Environmental Sciences)DynamicMCは、人体ファントムが単色線源に照射されたときの3次元線量分布を簡単に計算可能なGUIソフトウェアである。従来は、米国産放射線挙動解析コードMCNPと接続して使うよう設計されていた。本研究では、DynamicMCをPHITSと接続して使うように改良し、いくつかの新機能を付加した。具体的な改良点は以下の通りである。(1)単色のみならず放射性同位元素の崩壊により生じる様々なエネルギースペクトルを持つ線源に対応可能とした、(2)臓器吸収線量を計算可能とした、(3)複数の条件に対する平均線量を計算可能とした、(4)遮蔽物の影響を考慮可能とした。本改良により、DynamicMCは放射線防護の研究や教育など様々な目的で利用可能となった。
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
被引用回数：19 パーセンタイル：94.19(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
Ni
BiO
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.
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：26 パーセンタイル：93.43(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。
BaCo(PO
)Sheng, J.*; Wang, L.*; Candini, A.*; Jiang, W.*; Huang, L.*; Xi, B.*; Zhao, J.*; Ge, H.*; Zhao, N.*; Fu, Y.*; et al.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 119(51), p.e2211193119_1 - e2211193119_9, 2022/12
被引用回数：30 パーセンタイル：93.24(Multidisciplinary Sciences)Although considerable progress has been made in the theoretical understanding of the low-dimensional frustrated quantum magnets, experimental realizations of a well-established scaling analysis are still scarce. This is particularly true for the two-dimensional antiferromagnetic triangular lattices. Owing to the small exchange strength, the newly discovered compound NaBaCo(PO) provides a rare opportunity for clarifying the quantum criticality in an ideal triangular lattice with quantum spin S=1/2. In addition to the establishment of the complete phase diagrams, the spin Hamiltonian with a negligible interplane interaction has been determined through the spin wave dispersion in the polarized state, which is consistent with the observation of a two-dimensional quantum critical point with the Bose-Einstein condensation of diluted free bosons.
CoCrFeNi eutectic high entropy alloyYun, D.*; Chae, H.*; Lee, T.*; Lee, D.-H.*; Ryu, H. J.*; Banerjee, R.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Lee, S. Y.*
Journal of Alloys and Compounds, 918, p.165673_1 - 165673_7, 2022/10
被引用回数：12 パーセンタイル：63.57(Chemistry, Physical)In this study, the deformation behavior and strengthening contribution of the FCC phase and B2 phase in AlCoCrFeNi eutectic high entropy alloys (HEAs) were investigated using in-situ neutron diffraction. An FCC matrix phase exhibited a slip-dominant deformation scheme, while twinning hardly contributed to deformation. Applied macroscopic stresses were rarely redistributed to the BCC A2 phase dispersed within the B2 phase, whereas the stress contribution of the B2 phase, which was initially lower than that of the FCC phase, increased significantly with an increase in plastic strain; hence, its contribution to tensile deformation became predominant. This study allows us to postulate a target value of each phase by microstructural tunning to achieve the desired properties of multicomponent phase HEAs.
高木 里奈*; 松山 直文*; Ukleev, V.*; Yu, L.*; White, J. S.*; Francoual, S.*; Mardegan, J. R. L.*; 速水 賢*; 齋藤 開*; 金子 耕士; et al.
Nature Communications (Internet), 13, p.1472_1 - 1472_7, 2022/03
被引用回数：111 パーセンタイル：99.55(Multidisciplinary Sciences)Magnetic skyrmions are topologically stable swirling spin textures with particle-like character, and have been intensively studied as a candidate of high-density information bit. While magnetic skyrmions were originally discovered in noncentrosymmetric systems, recently a nanometric skyrmion lattice has also been reported for centrosymmetric rare-earth compounds. For the latter systems, a novel skyrmion formation mechanism mediated by itinerant electrons has been proposed, and the search of a simpler model system allowing for a better understanding of their intricate magnetic phase diagram is highly demanded. Here, we report the discovery of square and rhombic lattices of nanometric skyrmions in a centrosymmetric binary compound EuAl
, by performing small-angle neutron and resonant elastic X-ray scattering experiments. Unlike previously reported centrosymmetric skyrmion-hosting materials, EuAl shows multiple-step reorientation of the fundamental magnetic modulation vector as a function of magnetic field, probably reflecting a delicate balance of associated itinerant-electron-mediated interactions. The present results demonstrate that a variety of distinctive skyrmion orders can be derived even in a simple centrosymmetric binary compound, which highlights rare-earth intermetallic systems as a promising platform to realize/control the competition of multiple topological magnetic phases in a single material.
藤原 理賀*; 森田 克洋*; Mole, R.*; 満田 節生*; 遠山 貴巳*; 矢野 真一郎*; Yu, D.*; 曽田 繁利*; 桑井 智彦*; 幸田 章宏*; et al.
Nature Communications (Internet), 11, p.3429_1 - 3429_7, 2020/07
被引用回数：51 パーセンタイル：92.31(Multidisciplinary Sciences)Observation of a quantum spin liquid (QSL) state is one of the most important goals in condensed-matter physics, as well as the development of new spintronic devices that support next-generation industries. The QSL in two-dimensional quantum spin systems is expected to be due to geometrical magnetic frustration, and thus a kagome-based lattice is the most probable playground for QSL. Here, we report the first experimental results of the QSL state on a square-kagome quantum antiferromagnet, KCuAlBiO(SO)
Cl. Comprehensive experimental studies via magnetic susceptibility, magnetisation, heat capacity, muon spin relaxation, and inelastic neutron scattering measurements reveal the formation of a gapless QSL at very low temperatures close to the ground state. The QSL behavior cannot be explained fully by a frustrated Heisenberg model with nearest-neighbor exchange interactions, providing a theoretical challenge to unveil the nature of the QSL state.
Li, B.*; 川北 至信; 河村 聖子; 菅原 武*; Wang, H.*; Wang, J.*; Chen, Y.*; 河口 沙織*; 河口 彰吾*; 尾原 幸治*; et al.
Nature, 567(7749), p.506 - 510, 2019/03
被引用回数：322 パーセンタイル：99.50(Multidisciplinary Sciences)冷却は現代社会では、世界における25-30%の電力が空調や食料保存に用いられるように、重要である。従来の気化、圧縮で冷却を行う方法は、温暖化などの観点から限界が来ている。有望な代替手段として固体の熱量効果を用いた冷却方法が注目を集めている。しかしながら、この方法は、現在候補に挙げられている物質ではエントロピー変化の小ささや巨大な磁場を必要とするところなどから性能に限界がある。そこで我々は柔粘性結晶における圧力誘起の相転移で冷却が起こる巨大圧力熱量効果を報告する。柔粘性結晶の一つであるネオペンチルグリコールのエントロピー変化は室温近傍において単位キログラム、単位温度あたり、約389ジュールであった。圧力下の中性子散乱実験の結果から、そのような巨大圧力熱量効果は分子配向の非秩序化、巨大な圧縮率、極めて非線形性の強い格子ダイナミクスの組み合わせに由来することが明らかになった。我々の研究により、柔粘性結晶における巨大圧力熱量効果発現の微視的機構が明らかとなり、次世代の固体を使った冷却技術の確立に筋道を付けることができた。
Li, B.; Wang, H.*; 川北 至信; Zhang, Q.*; Feygenson, M.*; Yu, H. L.*; Wu, D.*; 尾原 幸治*; 菊地 龍弥*; 柴田 薫; et al.
Nature Materials, 17(3), p.226 - 230, 2018/03
被引用回数：155 パーセンタイル：97.17(Chemistry, Physical)As a generic property, all substances transfer heat through microscopic collisions of constituent particles. A solid conducts heat through both transverse and longitudinal acoustic phonons, but a liquid employs only longitudinal vibrations. As a result, a solid is usually thermally more conductive than a liquid. In canonical viewpoints, such a difference also serves as the dynamic signature distinguishing a solid from a liquid. Here, we report liquid-like thermal conduction observed in the crystalline AgCrSe. The transverse acoustic phonons are completely suppressed by the ultrafast dynamic disorder while the longitudinal acoustic phonons are strongly scattered but survive, and are thus responsible for the intrinsically ultralow thermal conductivity. This scenario is applicable to a wide variety of layered compounds with heavy intercalants in the van der Waals gaps, manifesting a broad implication on suppressing thermal conduction. These microscopic insights might reshape the fundamental understanding on thermal transport properties of matter and open up a general opportunity to optimize performances of thermoelectrics.
as the origin of volume collapseYu, R.*; 北條 元*; 綿貫 徹; 水牧 仁一朗*; 溝川 貴司*; 岡 研吾*; Kim, H.*; 町田 晃彦; 榊 浩司*; 中村 優美子*; et al.
Journal of the American Chemical Society, 137(39), p.12719 - 12728, 2015/10
被引用回数：40 パーセンタイル：72.31(Chemistry, Multidisciplinary)立方晶ペロブスカイトPbCrOが常温常圧において、鉛の価数に関する電荷ガラス状態であり、その結果、鉛の位置にランダムネスのある構造をとっていることを明らかにした。鉛の価数は2価と4価に価数分離しており、鉛の位置は、A-site中心からのシフトが3倍周期の縦波型変調を持つ2つの副格子で表される短距離秩序を持つことを明らかにした。加圧すると鉛-クロム間の電荷移動が生じ、それにより電荷ガラスが解消され、絶縁体-金属相転移が起こることも明らかにした。この圧力誘起の電荷ガラス融解が、PbCrOで知られていた大きな体積収縮を伴った立方晶-立方晶の同型構造相転移の起源であることが分かった。
-type giant tetragonal compound BiZnVO and its stability under pressureYu, R.*; 北條 元*; 岡 研吾*; 綿貫 徹; 町田 晃彦; 清水 啓佑*; 中野 紀穂*; 東 正樹*
Chemistry of Materials, 27(6), p.2012 - 2017, 2015/03
被引用回数：27 パーセンタイル：60.78(Chemistry, Physical)新しいPbTiO型ペロブスカイト化合物であるBiZnVOの合成に成功した。正方晶の軸比が1.26と大きな軸異方性を持ち、点電荷モデルから計算される分極はPbTiO型ペロブスカイト化合物のなかでは最大を示す。この化合物は圧力誘起構造相転移を起こし、6万気圧で分極のないGdFeO型構造へと変化する。
Yu, Q.*; Qi, L.*; 都留 智仁; Traylor, R.*; Rugg, D.*; Morris, J. W. Jr.*; Asta, M.*; Chrzan, D. C.*; Minor, A. M.*
Science, 347(6222), p.635 - 639, 2015/02
被引用回数：288 パーセンタイル：98.58(Multidisciplinary Sciences)溶質元素がらせん転位の長距離弾性場と弱い相互作用をすることを考慮して、固溶硬化は可動転位と比較的弱い影響しか持たないとこれまで考えられてきた。この考えは転位芯との強い相互作用を示した第一原理計算によって覆されようとしている。我々は六方晶の
チタンを対象に実験と計算から顕著な強化機構について検討を行った。高解像度その場観察電子顕微鏡を駆使して、柱面を運動するらせん転位と酸素が非常に強い相互作用をすることを示した。また、第一原理計算から、格子間型の溶質酸素が転位芯と短距離ながら強い結合を生じることを明らかにした。これらは酸素原子近傍の転位のピン留め機構を生じ、従来の知見と異なり格子間固溶元素が強化機構に重要な役割を持つことを示している。
佐甲 博之; Ahn, J. K.*; Baek, K. H.*; Bassalleck, B.*; Fujioka, H.*; Guo, L.*; 長谷川 勝一; Hicks, K.*; Honda, R.*; Hwang, S. H.*; et al.
Journal of Instrumentation (Internet), 9(4), p.C04009_1 - C04009_10, 2014/04
被引用回数：3 パーセンタイル：14.98(Instruments & Instrumentation)(
,
)反応によるHダイバリオン探索実験(J-PARC E42)のためのTPCの開発を行っている。TPCにおいてHが2個の
と2個の
に崩壊する事象を測定する。TPCのドリフト体積は50cm直径、55cmドリフト長を持つ8角柱構造をしておりAr-CHガスを使用する。増幅部には3層のGEMを使用する。荷電粒子の運動量測定のためTPCにはドリフト電場と平行に鉛直方向の1Tの双極磁場を超伝導ヘルムホルツ型磁石によりかける。H崩壊のアクセプタンスを最大にするためダイアモンド標的がTPC内部の筒状の穴に設置される。さらに、超高レートのビームをTPCに直接照射するため陽イオンフィードバックを極力抑制必要がある。このためTPCにGEMとgating gridを採用した。
Deng, Z.*; Zhao, K.*; Gu, B.; Han, W.*; Zhu, J. L.*; Wang, X. C.*; Li, X.*; Liu, Q. Q.*; Yu, R. C.*; 後神 達郎*; et al.
Physical Review B, 88(8), p.081203_1 - 081203_5, 2013/08
被引用回数：76 パーセンタイル：91.63(Materials Science, Multidisciplinary)We report the discovery of a diluted magnetic semiconductor, Li(Zn,Mn)P, in which charge and spin are introduced independently via lithium off-stoichiometry and the isovalent substitution of Mn
for Zn, respectively. Isostructural to (Ga,Mn)As, Li(Zn,Mn)P was found to be a 
-type ferromagnetic semiconductor with excess lithium providing charge doping. First-principles calculations indicate that excess Li is favored to partially occupy the Zn site, leading to hole doping. Ferromagnetism with Curie temperature up to 34 K is achieved while the system still shows semiconducting transport behavior.
Vostner, A.*; Pong, I.*; Bessette, D.*; Devred, A.*; Sgobba, S.*; Jung, A.*; Weiss, K.-P.*; Jewell, M. C.*; Liu, S.*; Yu, W.*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 23(3), p.9500705_1 - 9500705_5, 2013/06
被引用回数：13 パーセンタイル：53.66(Engineering, Electrical & Electronic)ITERの超伝導コイルシステムで使用されるITER用ケーブルインコンジット導体は、ステンレス管(ジャケット)に300本から1440本の素線で構成されるケーブルを収めた構造である。ジャケットは、円形、又は角形のものが用いられ、低炭素型AISI316LNグレードのステンレス鋼又は高マンガンステンレス鋼JK2LBが使用されている。国内機関の試験装置、ITERから指定されたCERN、カールスルーエ工科大学において、ジャケットの母材及び溶接継手の機械試験を室温及び低温(7K以下)で行った。その結果、測定された特性は、各試験装置間でほぼ一致した。本論文では、試験装置のベンチマーク的な観点で、試験結果をまとめ、比較した結果について述べる。
Bruzzone, P.*; Stepanov, B.*; Wesche, R.*; Mitchell, N.*; Devred, A.*; 布谷 嘉彦; Tronza, V.*; Kim, K.*; Boutboul, T.*; Martovetsky, N.*; et al.
Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/03
ITER超伝導導体の実規模サンプルの性能試験をスイスのSULTAN試験装置を用いて2007年より行ってきている。試験は導体開発における各フェーズ、すなわち、設計段階,製作プロセス決定段階,大量生産確立段階、及び大量生産中において性能試験を実施することがITER機構と各極が結んだ導体調達の取り決めにおいて定められている。NbTiを用いた導体では、導体断面内での最高磁場部で代表される磁場で整理すると、導体の超伝導性能はNbTi素線の性能から予想される性能と等しいことがわかった。一方、NbSnを用いた導体では、素線フィラメントの損傷に起因する不可逆な性能劣化が、サンプル電流の上げ下げによるサイクリック試験において広く認められた。導体の常伝導転移の急峻さを示すn値に着目すると、不可逆な性能低下に伴いNbTiと異なりNbSnは素線のn値から大きく低下していることもわかった。SULTAN試験装置における性能評価の結果と特徴をまとめる。
implantation and subsequent thermal annealingYu, R. S.*; 前川 雅樹; 河裾 厚男; Wang, B. Y.*; Wei, L.*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 270, p.47 - 49, 2012/01
被引用回数：9 パーセンタイル：54.37(Instruments & Instrumentation)Positron annihilation in 800 keV Ge implanted hexagonal SiC was studied by thermal annealing at temperatures ranging from 800 to 1400 
C. The variation in Doppler broadening 
values as a function of the incident positron energy suggests a broad distribution in the depth of vacancy defects in the implanted samples. Increasing the annealing temperature triggers the accumulation of vacancies into vacancy clusters. After annealing at 1400 C, defects in the deep region of SiC are eliminated, and Ge precipitation is believed to appear in the sample at the same time. Though Ge has a much more negative positron affinity than SiC, positron annihilation coincidence Doppler broadening measurement reveals that a preferential trapping of positrons in Ge seems impossible.
Deng, Z.*; Jin, C. Q.*; Liu, Q. Q.*; Wang, X. C.*; Zhu, J. L.*; Feng, S. M.*; Chen, L. C.*; Yu, R. C.*; Arguello, C.*; 後神 達郎*; et al.
Nature Communications (Internet), 2, p.1425_1 - 1425_5, 2011/08
被引用回数：169 パーセンタイル：93.60(Multidisciplinary Sciences)(Ga,Mn)Asは典型的な強磁性III-V族半導体として知られている。これは3価のGa原子を2価のMnで置き換えたものであるが、化学的溶解度が限られているため準安定であり、薄膜でしか製作できないものであった。また電子ドープも行うことができなかった。この困難な条件を超えるため、Masekらは理論的にI-II-V族半導体LiZnAsを提案した。この物質では原子価が等しい(Zn,Mn)の置き換えによる磁性の発現とLi濃度を過剰あるいは不足させることによるキャリアードープを独立に制御可能である。本研究では世界で初めてバルクな状態でのLi
(Zn
Mn
)Asの合成に成功した。わずかにLiを過剰にすることで、50Kまでの温度で強磁性が現れること、またp型のキャリアーを持つことが観測され、これらの結果を報告した。
implanted silicon oxide thin films upon annealing treatmentsYu, R. S.*; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 関口 隆史*; Wang, B. Y.*; Qin, X. B.*; Wang, Q. Z.*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(18), p.3097 - 3099, 2009/09
被引用回数：3 パーセンタイル：27.53(Instruments & Instrumentation)Ge注入シリコン酸化膜の構造進化を、陽電子ビームによる陽電子消滅ドップラー広がり測定及び陽電子消滅寿命測定により調べた。酸化膜の組織変化は、アニール関数ごとに4ステージに分割できた。(I) T 
300C; (II) 300C T 500C; (III) 600C T 800C; (IV) T 
900C。ステージIと比較して、ステージIIでのSパラメータの増加は、酸化膜中に生成した点欠陥が消失し空隙が合体したものであると思われる。ステージIIIで長い寿命と高いSパラメータが安定しているのは、堅固なフィルム構造であることを示している。900度以上のアニールによりGeの析出による大幅な変化が現れた。陽電子消滅測定はナノ析出物があるシリコン酸化薄膜の微細構造変化を診断できる高感度プローブであることが示された。
