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論文

Quantum spin wave excited from a Cr-Dy single-molecule magnet

Ling, B.-K.*; Chang, M.*; Zhai, Y.-Q.*; Deng, J.*; 古府 麻衣子*; Guo, H.*; Zhao, J.*; Fu, Z.*; Zheng, Y.-Z.*

Journal of the American Chemical Society, 147(13), p.10935 - 10942, 2025/03

https://doi.org/10.1021/jacs.4c13628
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)

The efficient excitation and controlled propagation of nanoscale spin waves remain significant challenges, as their intrinsic dispersion relations are primarily determined by magnetic dipole and exchange interactions. Here we report the first observed coexistence of quantum spin wave excitation and single-molecule magnet behavior in a mixed chromium(III) and dysprosium(III) complex, namely Dy$$_{4}$$Cr$$_{2}$$($$mu_{3}$$-F)$$_{2}$$(mdea)$$_{3}$$(piv)$$_{10}$$, which shows a large ferrimagnetic ground moment with a restricted quantum tunneling gap ($$<$$ 3.8 $$times$$ 10$$^{-7}$$cm$$^{-1}$$) up to nine levels, leading to an axial anisotropic energy barrier of 12 cm$$^{-1}$$ and opened hysteresis loop at 0.4 K.

論文

Pressure-induced polymerization of 1,4-difluorobenzene towards fluorinated diamond nanothreads

Che, G.*; Fei, Y.*; Tang, X.*; Zhao, Z.*; 服部 高典; 阿部 淳*; Wang, X.*; Ju, J.*; Dong, X.*; Wang, Y.*; et al.

Physical Chemistry Chemical Physics, 27(2), p.1112 - 1118, 2025/01

https://doi.org/10.1039/D4CP03751K
 被引用回数：2 パーセンタイル：47.21(Chemistry, Physical)

芳香族分子の圧力誘起重合(PIP)は、様々な炭素系材料を合成するための効果的な方法として浮上してきた。目的とする構造や機能を得るためには、適切な官能基化された分子前駆体の選択が極めて重要である。本研究では、1,4-ジフルオロベンゼン(1,4-DFB)をPIPの構成要素として選択した。1,4-DFBをその場高圧で調べた結果、約12.0GPaで相転移が起こり、18.7GPaで不可逆的な化学反応が起こることがわかった。生成物の構造解析と反応のカイネティクスから、直線的な成長を伴う擬六方晶積層フッ素ダイヤモンドナノスレッドの形成が明らかになった。高圧下のベンゼンの結晶構造と比較して、1,4-DFBは[001]軸に沿って高い圧縮を示す。この異方的な圧縮は、[01$$overline{1}$$]軸に沿ったより強いH$$cdot cdot cdot pi$$相互作用と、[100]軸と[010]軸に沿った潜在的な圧縮阻害H$$cdot cdot cdot$$F相互作用に起因し、[01$$overline{1}$$]軸に沿った可能な反応経路を促進する。この研究は、分子スタッキングを調節し、反応経路に影響を与える官能基化の重要な役割を強調している。

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：7 パーセンタイル：85.13(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

Signatures of Kitaev interactions in the van der Waals ferromagnet VI$$_{3}$$

Gu, Y. Q.*; Gu, Y. M.*; Liu, F.*; 河村 聖子; 村井 直樹; Zhao, J.*

Physical Review Letters, 132(24), p.246702_1 - 246702_7, 2024/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.246702
 被引用回数：1 パーセンタイル：53.15(Physics, Multidisciplinary)

Materials manifesting the Kitaev model, characterized by bond-dependent interactions on a honeycomb lattice, can host exotic phenomena like quantum spin liquid states and topological magnetic excitations. However, finding such materials remains a formidable challenge. Here, we report high-resolution inelastic neutron scattering measurements performed on VI$$_{3}$$, a van der Waals ferromagnetic Mott insulator, covering a wide range of reciprocal space. Our measurements unveil highly anisotropic magnetic excitations in momentum space. Through a comprehensive comparative analysis of various models that incorporate diverse symmetry-allowed magnetic interactions, we find the observed excitations are well captured by a model with a large bond-dependent Kitaev interaction. These results not only help to understand the intriguing properties of VI$$_{3}$$, such as the pronounced anomalous thermal Hall effects and strong pressure or structure dependence of magnetism, but also open a new avenue for exploring Kitaev physics.

論文

Crystal-liquid duality driven ultralow two-channel thermal conductivity in $$alpha$$-MgAgSb

Li, J.*; Li, X.*; Zhang, Y.*; Zhu, J.*; Zhao, E.*; 古府 麻衣子; 中島 健次; Avdeev, M.*; Liu, P.-F.*; Sui, J.*; et al.

Applied Physics Reviews (Internet), 11(1), p.011406_1 - 011406_8, 2024/03

https://doi.org/10.1063/5.0173680
 被引用回数：7 パーセンタイル：92.96(Physics, Applied)

The desire for intrinsically low lattice thermal conductivity ($$kappa_L$$) in thermoelectrics motivates numerous efforts on understanding the microscopic mechanisms of heat transport in solids. Here, based on theoretical calculations, we demonstrate that $$alpha$$-MgAgSb hosts low-energy localized phonon bands and avoided crossing of the rattler modes, which coincides with the inelastic neutron scattering result. Using the two-channel lattice dynamical approach, we find, besides the conventional contribution ($$sim$$70% at 300 K) from particlelike phonons propagating, the coherence contribution dominated by the wavelike tunneling of phonons accounts for $$sim$$30% of total $$kappa_L$$ at 300 K. By considering dual contributions, our calculated room-temperature $$kappa_L$$ of 0.64 Wm$$^{-1}$$K$$^{-1}$$ well agrees with the experimental value of 0.63 Wm$$^{-1}$$K$$^{-1}$$. More importantly, our computations give a nonstandard $$kappa_L propto T^{-0.61}$$ dependence, perfectly explaining the abnormal temperature-trend of $$sim T^{-0.57}$$ in experiment for $$alpha$$-MgAgSb. By molecular dynamics simulation, we reveal that the structure simultaneously has soft crystalline sublattices with the metavalent bonding and fluctuating liquid-like sublattices with thermally induced large amplitude vibrations. These diverse forms of chemical bonding arouse mixed part-crystal part-liquid state, scatter strongly heat-carrying phonons, and finally produce extremely low $$kappa_L$$. The fundamental research from this study will accelerate the design of ultralow-$$kappa_L$$ materials for energy-conversion applications.

論文

粘土を含む水が花崗岩質岩盤の透水特性に及ぼす影響

奈良 禎太*; 柏谷 公希*; 桶谷 和生*; 藤井 宏和*; Zhao, Y.*; 加藤 昌治*; 青柳 和平; 尾崎 裕介; 松井 裕哉; 河野 勝宣*

材料, 73(3), p.220 - 225, 2024/03

https://doi.org/10.2472/jsms.73.220

岩盤中においては、その中に含まれる亀裂が地下水流動や物質移動の主な移行経路となる。このような亀裂に粘土鉱物のような微細な粒子が充填すると、岩盤の透水係数が低下することが室内試験により確認されている。本研究では原位置においても同様の現象が発生するかを確認するため、瑞浪用地の深度300mにおいて岩盤中に粘土を含む水を注入し、岩盤の透水性の変化を測定した。原位置試験では粘土を含む水の注入により、2オーダーの透水性の低下が確認され、原位置においても粘土鉱物のような粒子の亀裂の充填により透水性が低下することが確認された。

論文

Probing deformation behavior of a refractory high-entropy alloy using ${it in situ}$ neutron diffraction

Zhou, Y.*; Song, W.*; Zhang, F.*; Wu, Y.*; Lei, Z.*; Jiao, M.*; Zhang, X.*; Dong, J.*; Zhang, Y.*; Yang, M.*; et al.

Journal of Alloys and Compounds, 971, p.172635_1 - 172635_7, 2024/01

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.172635
 被引用回数：1 パーセンタイル：13.75(Chemistry, Physical)

The grain orientation-dependent lattice strain evolution of a (TiZrHfNb)$$_{98}$$$$N_2$$ refractory high-entropy alloy (HEA) during tensile loading has been investigated using ${it in situ}$ neutron diffraction. The equivalent strain-hardening rate of each of the primary $$<hkl>$$-oriented grain families was found to be relatively low, manifesting the macroscopically weak work-hardening ability of such a body-centered cubic (BCC)-structured HEA. This finding is indicative of a dislocation planar slip mode that is confined in a few single-slip planes and leads to in-plane softening by high pile-up stresses.

論文

Oxygen interstitials make metastable $$beta$$ titanium alloys strong and ductile

Chong, Y.*; Gholizadeh, R.*; Guo, B.*; 都留 智仁; Zhao, G.*; 吉田 周平*; 光原 昌寿*; Godfrey, A.*; 辻 伸泰*

Acta Materialia, 257, p.119165_1 - 119165_14, 2023/09

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119165
 被引用回数：33 パーセンタイル：97.95(Materials Science, Multidisciplinary)

$$beta$$チタン合金は、優れた歪み硬化能を有する反面、降伏強度が低いという問題を抱えている。ここでは、Ti-12Mo(wt.%)準安定$$beta$$チタン合金の降伏強度の向上における結晶粒の微細化と格子間物質の添加の寄与について検討した。その結果、結晶粒の微細化は材料を強化するどころか、この合金の極限引張強度を低下させることがわかった。この予想外の異常な挙動は、ひずみ誘起$$alpha^{primeprime}$$マルテンサイト相変態が著しく促進されたことに起因しており、その場観察放射光X線回折分析により、この相が$$beta$$相よりはるかに軟らかいことが初めて明らかになった。また、酸素添加と結晶粒微細化の組み合わせにより、Ti-12Mo-0.3O(wt.%)合金において前例のない強度と延性の相乗効果が得られることが判明した。この三元合金における酸素溶質には2つの有利な点がある。第一に、溶質酸素は、微細な組織においても、歪みによる$$alpha^{primeprime}$$マルテンサイト相への変態を大きく抑制し、過剰な$$alpha^{primeprime}$$マルテンサイトによる軟化効果を回避することができる。次に、アトムプローブトモグラフィーで明らかになったように、酸素溶質が双晶境界に偏析しやすい。これにより、$${332}langle113rangle$$変形双晶の成長が抑制され、より広範な双晶の核生成が促進される。本研究で得られた知見は、強靭な準安定$$beta$$チタン合金を設計するための費用対効果の高い根拠となり、この高強度対重量構造材料のさらなる普及に大きな意味を持つ。

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：17 パーセンタイル：93.61(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 Predicted CRISPR-mediated symbiosis between uncultivated archaea

Esser, S. P.*; Rahlff, J.*; Zhao, W.*; Predl, M.*; Plewka, J.*; Sures, K.*; Wimmer, F.*; Lee, J.*; Adam, P. S.*; McGonigle, J.*; et al.

Nature Microbiology (Internet), 8(9), p.1619 - 1633, 2023/09

https://doi.org/10.1038/s41564-023-01439-2
 被引用回数：7 パーセンタイル：79.01(Microbiology)

CRISPR-Cas systems defend prokaryotic cells from viruses, plasmids, and other mobile genetic elements. Capitalizing on multi-omics approaches, we show here that the CRISPR-Cas systems of uncultivated archaea also play an integral role in mitigating potentially detrimental interactions with episymbionts. A comprehensive analysis of CRISPR-Cas-based infection histories revealed that uncultivated deep-subsurface archaeal primary-producers defend themselves from archaeal episymbionts of the DPANN superphylum of archaea, some of which are known to fuse their membranes with their host. We show that host cells counter these attacks by deploying one of two CRISPR-Cas systems (type I-B and type III-A) to target and disrupt essential genes in the episymbiont. However, genome-scale modeling of metabolic interactions between two deep subsurface host-symbiont systems revealed that host cells also benefit from the symbionts via metabolic complementation. We speculate that populations of these uncultivated archaeal episymbionts are currently transitioning from a parasitic lifestyle to one of mutualism, as must have occurred in countless mutualistic systems known today. By expanding our analysis to thousands of archaeal genomes, we conclude that CRISPR-Cas mediated resistance to archaeal episymbiosis evolved independently in various archaeal lineages and may be a wide-spread evolutionary phenomenon.

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：19 パーセンタイル：94.23(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

Deformation mechanism of a strong and ductile maraging steel investigated using ${it in situ}$ X-ray synchrotron diffraction

Li, H.*; Liu, Y.*; Zhao, W.*; Liu, B.*; 冨永 亜希; 菖蒲 敬久; Wei, D.*

International Journal of Plasticity, 165, p.103612_1 - 103612_20, 2023/06

https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2023.103612
 被引用回数：20 パーセンタイル：94.48(Engineering, Mechanical)

コバルトフリーのマルエージング鋼の強度特性を明らかにするために、高エネルギー放射光X線回折法を利用したその場引張試験を行った。マルテンサイト相とオーステナイト相からの回折プロファイルが得られ、それらの強度及び幅が負荷に伴い変化している様子が観察された。回折プロファイルを解析した結果、時効(as-aged)材では、低応力レベルにてマルテンサイトの含有量が緩やかに減少し、高応力レベルでは急激に減少した。一方、熱処理(as-solution)材では、応力の増加とともにオーステナイト相がマルテンサイト相に著しく転移変態している結果が得られた。これらのことがそれぞれの強度特性に起因していることを明らかにした。

論文

Experimental evidence for the significance of optical phonons in thermal transport of tin monosulfide

Wu, P.*; 村井 直樹; Li, T.*; 梶本 亮一; 中村 充孝; 古府 麻衣子; 中島 健次; Xia, K.*; Peng, K.*; Zhang, Y.*; et al.

New Journal of Physics (Internet), 25(1), p.013032_1 - 013032_11, 2023/01

https://doi.org/10.1088/1367-2630/acb3ed
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)

The understanding of the lattice dynamics is essential for engineering the thermal transport properties in quantum materials. Based on the canonical point of view, acoustic phonons are believed to be the principal thermal carriers in heat flow. Here, in this work, optical phonons are elucidated to play a pivotal role in determining the lattice thermal conductivity in thermoelectric material SnS by using the state-of-the-art inelastic neutron scattering technique combined with first-principles calculations. Additionally, in contrast to acoustic phonons, optical phonons are observed to exhibit pronounced softening and broadening with temperature. Our observations not only shed light on the significance of the optical phonons in thermal transport but also provide a vital clue to suppress the propagation of optical phonons to optimize the thermoelectric performance of SnS.

論文

Two-dimensional quantum universality in the spin-1/2 triangular-lattice quantum antiferromagnet Na$$_{2}$$BaCo(PO$$_{4}$$)$$_{2}$$

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

https://doi.org/10.1073/pnas.2211193119
 被引用回数：28 パーセンタイル：91.32(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 Na$$_{2}$$BaCo(PO$$_{4}$$)$$_{2}$$ 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.

論文

Two-step Mott transition in Ni(S,Se)$$_2$$; $$mu$$SR studies and charge-spin percolation model

Sheng, Q.*; 金子 竜也*; Yamakawa, Kohtaro*; Guguchia, Z.*; Gong, Z.*; Zhao, G.*; Dai, G.*; Jin, C.*; Guo, S.*; Fu, L.*; et al.

Physical Review Research (Internet), 4(3), p.033172_1 - 033172_14, 2022/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.033172

A pyrite system NiS$$_{2-x}$$Se$$_x$$ exhibits a bandwidth controlled Mott transition via (S,Se) substitutions in a two-step process: the antiferromagnetic insulator (AFI) to antiferromagnetic metal (AFM) transition at $$xsim$$0.45 followed by the AFM to paramagnetic metal (PMM) transition at $$xsim$$1.0. Among a few other Mott systems which exhibit similar two-step transitions, Ni(S,Se)$$_2$$ is of particular interest because a large intermediate AFM region in the phase diagram would provide unique opportunities to study the interplay between the spin and charge order. By comparing and combining our muon spin relaxation studies and previous neutron scattering studies, here we propose a picture where the spin order is maintained by the percolation of "nonmetallic" localized and dangling Ni moments surrounded by S, while the charge transition from AFI to AFM is caused by the percolation of the conducting paths generated by the Ni-Se-Ni bonds.

論文

Magnetic properties and electronic configurations of Mn ions in the diluted magnetic semiconductor Ba$$_{1-x}$$K$$_x$$(Zn$$_{1-y}$$Mn$$_y$$)$$_2$$As$$_2$$ studied by X-ray magnetic circular dichroism and resonant inelastic X-ray scattering

鈴木 博人*; Zhao, G.*; 岡本 淳*; 坂本 祥哉*; Chen, Z.-Y.*; 野中 洋亮*; 芝田 悟朗; Zhao, K.*; Chen, B.*; Wu, W.-B.*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 91(6), p.064710_1 - 064710_5, 2022/06

https://doi.org/10.7566/JPSJ.91.064710
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)

The magnetic properties and the electronic excitations of the new diluted magnetic semiconductor Ba$$_{1-x}$$K$$_x$$(Zn$$_{1-y}$$Mn$$_y$$)$$_2$$As$$_2$$ have been studied by X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and resonant inelastic X-ray scattering (RIXS). The sum rule analysis of the XMCD spectra indicates that the Mn atoms are in the high-spin configurations of $$d^5$$, whereas the presence of competing ferromagnetic and antiferromagnetic interactions between the Mn ions reduces the net spin moment. Based on a comparison of the RIXS line shapes with those of Ga$$_{1-x}$$Mn$$_x$$As, it is concluded that the ground state of Mn in Ba$$_{1-x}$$K$$_x$$(Zn$$_{1-y}$$Mn$$_y$$)$$_2$$As$$_2$$ consists of both the $$3d^5 underline{L}$$ and $$3d^5$$ electron configurations.

論文

Environmental effects on layer-dependent dynamics of Dirac fermions in quasicrystalline bilayer graphene

Zhao, Y.*; Suzuki, T.*; Iimori, T.*; Kim, H.-W.*; Ahn, J. R.*; 堀尾 眞史*; 佐藤 祐輔*; 深谷 有喜; Kanai, T.*; Okazaki, K.*; et al.

Physical Review B, 105(11), p.115304_1 - 115304_8, 2022/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.115304
 被引用回数：1 パーセンタイル：7.68(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究では、時間・角度分解光電子分光を用いて、SiC基板上に作製したグラフェン層におけるキャリアダイナミクスについて調べた。光ポンピング後の準結晶グラフェンのディラックバンドでは、電子ドーピングに層依存性が観測された。また、光誘起キャリア輸送量は基板からの距離に依存することがわかった。フラット基板及びステップ基板上の単層グラフェンの結果から、キャリアの生成源は界面のステップ状態に由来することがわかった。本メカニズムは、密度汎関数計算による電子構造を基にした動的モデルにより記述できる。

論文

Evidence for strong correlations at finite temperatures in the dimerized magnet Na$$_{2}$$Cu$$_{2}$$TeO$$_{6}$$

Shangguan, Y.*; Bao, S.*; Dong, Z.-Y.*; Cai, Z.*; Wang, W.*; Huang, Z.*; Ma, Z.*; Liao, J.*; Zhao, X.*; 梶本 亮一; et al.

Physical Review B, 104(22), p.224430_1 - 224430_8, 2021/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.224430
 被引用回数：2 パーセンタイル：11.10(Materials Science, Multidisciplinary)

Dimerized magnets forming alternating Heisenberg chains exhibit quantum coherence and entanglement and thus can find potential applications in quantum information and computation. However, magnetic systems typically undergo thermal decoherence at finite temperatures. Here, we show inelastic neutron scattering results on an alternating antiferromagnetic-ferromagnetic chain compound Na$$_{2}$$Cu$$_{2}$$TeO$$_{6}$$ that the excited quasiparticles can counter thermal decoherence and maintain strong correlations at elevated temperatures. At low temperatures, we observe clear dispersive singlet-triplet excitations arising from the dimers formed along the crystalline $$b$$-axis. The excitation gap is of $$sim$$18 meV and the bandwidth is about half of the gap. The band top energy has a weak modulation along the [100] direction, indicative of a small interchain coupling. The gap increases while the bandwidth decreases with increasing temperature, leading to a strong reduction in the available phase space for the triplons. As a result, the Lorentzian-type energy broadening becomes highly asymmetric as the temperature is raised. These results are associated with a strongly correlated state resulting from hard-core constraint and quasiparticle interactions. We consider these results to be not only evidence for strong correlations at finite temperatures in Na$$_{2}$$Cu$$_{2}$$TeO$$_{6}$$, but also for the universality of the strongly correlated state in a broad range of quantum magnetic systems.

論文

Atomic arrangements of quasicrystal bilayer graphene; Interlayer distance expansion

深谷 有喜; Zhao, Y.*; Kim, H.-W.*; Ahn, J.-R.*; 吹留 博一*; 松田 巌*

Physical Review B, 104(18), p.L180202_1 - L180202_5, 2021/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.L180202
 被引用回数：16 パーセンタイル：72.25(Materials Science, Multidisciplinary)

2層グラフェンはねじれ角に応じて多彩な物性を発現する。30$$^{circ}$$のねじれ角を持つ2層グラフェンでは、相対論的ディラックフェルミオンを有する二次元準結晶となる。本研究では、陽電子回折を用いて、SiC(0001)基板上に合成したグラフェン準結晶の原子配置を解明した。グラフェン準結晶の層間隔は3.46${AA}$であり、通常のAB積層型に比べ0.17${AA}$広がることがわかった。この値は、グラフェン間のカップリングの強さを決定するうえで重要なパラメーターとなる。

論文

Odd-parity autoionizing levels of uranium observed by two-color two-step photoionization optogalvanic spectroscopy

宮部 昌文; 佐藤 志彦; 若井田 育夫; 寺林 稜平*; Sonnenschein, V.*; 富田 英生*; Zhao, Y.*; 坂本 哲夫*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 54(14), p.145003_1 - 145003_8, 2021/07

https://doi.org/10.1088/1361-6455/abf89f
 被引用回数：1 パーセンタイル：8.04(Optics)

高繰返しチタンサファイアレーザーとウランホローカソードランプを用いて、2色2段階光イオン化光ガルバノ分光法により、ウランの2段階共鳴イオン化スキームの探索を行った。基底状態のウラン原子を1段目のレーザー光で5つの偶パリティ励起準位に遷移させ、2段目のレーザー波長をスキャンすることで多くのイオン化遷移を観察した。1段目のレーザー光を遮断することで、単色・2光子イオン化遷移の同定も行った。これらの結果から、イオン化ポテンシャル(49958.4cm$$^{-1}$$)から51150cm$$^{-1}$$までのエネルギー範囲で、50個以上のウランの奇パリティ自動イオン化準位を見出した。得られた準位エネルギーは、これまでに報告されている値と$$pm$$1cm$$^{-1}$$以内で一致した。これらの結果から、工学院大学や名古屋大学と共同開発している共鳴イオン化スパッタ分析装置を用いた放射性微粒子のウラン分析のための基礎データを取得することができた。

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