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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：0In 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(1), p.1472_1 - 1472_7, 2022/03
被引用回数：5 パーセンタイル：93.91(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(1), p.3429_1 - 3429_7, 2020/07
被引用回数：14 パーセンタイル：85.72(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, KCu
AlBiO(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：135 パーセンタイル：99.3(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：86 パーセンタイル：96.84(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：28 パーセンタイル：69.07(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：24 パーセンタイル：65.31(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：182 パーセンタイル：98.07(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：17.73(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：69 パーセンタイル：92.57(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：11 パーセンタイル：53.27(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：5 パーセンタイル：40.95(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：142 パーセンタイル：93.78(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。
Park, J. M.*; 村上 和功*; Petty, C. C.*; Heidbrink, W. W.*; Osborne, T. H.*; Holcomb, C. T.*; Van Zeeland, M. A.*; Prater, R.*; Luce, T. C.*; Wade, M. R.*; et al.
Physics of Plasmas, 16(9), p.092508_1 - 092508_10, 2009/09
被引用回数：20 パーセンタイル：62.73(Physics, Fluids & Plasmas)DIII-Dにおいてプラズマを垂直方向に変位させることで、プラズマ周辺部(off-axis)での中性粒子ビーム電流駆動(NBCD)を実証した。モーショナルシュタルク効果計測により測定した磁力線ピッチ角の時間変化からポロイダル磁束の時間変化を評価し、小半径の半分程度にピークを持ち空間的に広がったoff-axis NBCD分布を示す結果を得た。多くの場合、測定したoff-axis NBCD分布は有限軌道効果を考慮した軌道追跡モンテカルロコードによる高速イオンの減速計算によるものと一致する。中性化した高速イオンが発するD光の2次元イメージング計測によるとビームイオン密度分布は凹状になっており古典的な減速の描像と一致する。NB駆動電流の大きさはビームと磁力線のなす角と関係しており、両者のなす角が小さくなるように選ぶことでoff-axis NBCDの効率は中心部(on-axis)NBCDと同程度によくすることができる。測定したoff-axis NBCDは入射パワーとともに増加するが、高パワーにおいて測定と計算が合うためには計算に適度な高速イオン拡散を入れる必要がある。
村上 和功*; Park, J. M.*; Petty, C. C.*; Luce, T. C.*; Heidbrink, W. W.*; Osborne, T. H.*; Prater, R.*; Wade, M. R.*; Anderson, P. M.*; Austin, M. E.*; et al.
Nuclear Fusion, 49(6), p.065031_1 - 065031_8, 2009/06
被引用回数：40 パーセンタイル：83.22(Physics, Fluids & Plasmas)DIII-Dでは、小半径の50%という周辺部で電流駆動できるようにするために、2つの中性粒子ビーム(NB)の垂直方向角度を可変とする改造を計画している。計算によると、NBを下側に向けた場合には、プラズマ電流とトロイダル磁場が同方向の場合に電流駆動効率が大きくなる。この効果は大きく、ITERでの計算では現状のトロイダル磁場の方向を反転させると周辺部NB駆動電流は20%以上増加する。この計算結果を検証するためにDIII-Dでプラズマを上下方向に寄せることでNBに対する磁力線の角度を変化させ、そのときの周辺部NB駆動電流を調べた。MSE計測によるとNB駆動電流は計算通り40
45%変化した。この結果から、DIII-DのNBに垂直方向角度を可変とする改造を行うことで、ITERや将来のトカマクのためのシナリオ開発を強力に推進できるだけでなく、輸送・高エネルギー粒子・加熱電流駆動の物理を自在に調べられるようになることが期待される。
森 道昭; 余語 覚文; 桐山 博光; 西内 満美子; 小倉 浩一; 織茂 聡; Ma, J.*; 匂坂 明人; 金沢 修平; 近藤 修司; et al.
IEEE Transactions on Plasma Science, 36(4), p.1872 - 1877, 2008/08
被引用回数：7 パーセンタイル：29.91(Physics, Fluids & Plasmas)本グループでは、京都大学・電力中央研究所・GIST等と共同でレーザー駆動プロトンビームの利用に向け、レーザー・ターゲット双方からエネルギー/変換効率/Emittanceの最適化に関する研究を進めている。本論文はその研究の過程において開発したレーザー駆動高エネルギープロトンビーム発生におけるチャープパルスを用いた高速パルススライサー装置の新たな性能評価法と、その後に行ったイオン加速実験に関する結果をまとめたものである。この研究開発によって、新手法の有意性を明らかにするとともに、プレパルスの抑制により最大2.3MeVのプロトンビームの発生を実証しプレパルスがプロトンビームの高エネルギー化に重要な役割を果たすことを明らかにした。
Yu, R.; 前川 雅樹; 三輪 幸夫; 平出 哲也; 西村 昭彦; 河裾 厚男
Physica Status Solidi (C), 4(10), p.3577 - 3580, 2007/09
被引用回数：4 パーセンタイル：74.4空間分解能30
mの陽電子マイクロビームを用いて、ステンレス材の機械的疲労破壊及び応力腐食割れ(SCC)を起こしたクラックの1次元及び2次元走査を行った。測定結果より、この2種類のクラック損傷には異なるメカニズムが存在していると思われる。通常は亀裂生成に伴い、機械的疲労によるクラックの近辺には転位や欠陥の生成が起こると思われるので、511keVの陽電子消滅
線のドップラー拡がりは狭小化することが期待される(S(crack)/S(bulk)=1.01)。しかしながら、SCCの場合にはドップラー幅の増大が観測された(S(crack)/S(bulk)=0.97)。そのような現象は、測定試料の微視的組成の違い及び微視的構造の違いに起因すると思われる。
前川 雅樹; Yu, R.; 河裾 厚男
Physica Status Solidi (C), 4(10), p.4016 - 4019, 2007/09
被引用回数：4 パーセンタイル：74.4陽電子マイクロビームを用いることで、表面近傍に存在する空孔型欠陥の空間分布や微小領域の欠陥構造の評価が可能となる。現在、われわれは陽電子ビームを10m以下に収束し、試料の2次元顕微走査を行うビーム装置の開発を進めている。ビームの収束には、市販されている走査型電子顕微鏡(SEM)を用いる。最終的なビーム径を小さくするためには、入射ビームの径を小さくすることが重要である。そのために小型線源と高効率な固体希ガスモデレーターを利用した陽電子銃の開発と設計を行っている。また陽電子消滅寿命測定のために、高周波電界を用いたビームパルス化装置の設計も行っている。装置の製作に先立って、テストベンチでの収束陽電子ビームの形成と特性評価を行ったところ、陽電子線源として密封Na-22(有効径4mm)を用いた場合、10keVで80mのビーム径が得られた。これにより、有効径1mm以下の小型線源を利用することで10mのビーム径が達成できるものと推測される。
前川 雅樹; Yu, R.; 河裾 厚男
Physica Status Solidi (C), 4(10), p.3680 - 3683, 2007/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.07陽電子消滅法を用い、イオン注入法によって作成した埋め込み酸化膜層を有する炭化ケイ素(SiC)基板の評価を行った。試料は200keVの酸素イオンをSiCに打ち込み作成した。注入量は1
10
cm
とした。注入時の照射損傷の残留を避け酸素イオンの反応を促すために、照射温度を変化させて注入した。注入後、1400Cまでの熱アニールを行った。室温注入時には現れなかった酸素打ち込み領域におけるSパラメータ変化は、600C, 800Cと高温になるにつれ明瞭になった。これは注入酸素が反応し、SiO
が形成していることを示していると思われる。しかしながら陽電子寿命は石英から期待されるSiOの値よりも短くなった。また運動量分布を詳細に測定したところ、この領域の結晶構造はSiOに至る前の不完全酸化状態にあることがわかり、十分な品質を保持していないことが示唆された。表層SiC層に関してはマイクロボイドのような欠陥が生成し、熱アニールによっても除去できないことがわかった。高品質な埋め込み酸化膜を有するSiC基板の作成のためには、従来法よりもより効果的な処理手法が必要であると思われる。
