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論文

強磁性5 $j_{eff}=3/2$ 絶縁体SrOsOのX線磁気円二色性測定

若林勇希*; Krockenberger, Y.*; 山神光平*; 和達大樹*; 芝田悟朗; 藤森淳*; 河村直己*; 鈴木基寛*; 谷保芳孝*; 山本秀樹*

SPring-8/SACLA利用研究成果集(インターネット), 12(5), p.291 - 293, 2024/10

https://doi.org/10.18957/rr.12.5.291

本研究では、高温強磁性酸化物SrOsOの電子状態を明らかにすることを目的として、Os $L_{2,3}$ 吸収端におけるX線吸収分光(XAS)及びX線磁気円二色性(XMCD)測定を行った。実験結果から、Osの軌道磁気モーメントがスピン磁気モーメントと同程度のオーダーであることが明らかになった。しかし、XMCD総和則による推定では、軌道磁気モーメントはSQUID磁化測定の値よりもかなり小さかった。今後の課題としては、SrやOの吸収端でのXMCD測定による磁気モーメントの観測や、サンプルの経時変化を低減させるための対策が挙げられる。

論文

Axial variations of oxide layer growth and hydrogen uptake of BWR fuel claddings under steam starvation conditions

坂本寛*; Adachi, Mika*; 徳島二之*; 青見雅樹*; 柴田裕樹; 永江勇二; 倉田正輝

Zirconium in the Nuclear Industry; 20th International Symposium (ASTM STP 1645), p.411 - 432, 2023/11

https://doi.org/10.1520/STP164520220043

Steam oxidation tests under steam-starved and non-steam-starved conditions were conducted up to 1573 K using prototypic BWR fuel assembly (four fuel pins and fuel channel box) with approximately 750 mm length. Significant suppression of oxide layer growth and enhancement of hydrogen uptake were found at the downstream positions under the steam-starved conditions. To understand the results obtained in the tests using the prototypic BWR fuel assembly, three separate-effects tests were conducted to obtain a fundamental understanding of mechanism of oxygen and hydrogen uptake and its axial variations and evaluation of hydrogen solubility in oxygen-dissolved Zircaloy-2. It is retrieved that the fuel channel box contributes to the axial variations of oxide layer growth and hydrogen uptake of the fuel pins by acting as a source of hydrogen and a sink of oxygen. The evaluation of hydrogen uptake and release requires a detailed estimation of steam oxidation with time at each elevation.

論文

Si-addition contributes to overcoming the strength-ductility trade-off in high-entropy alloys

Wei, D.*; Gong, W.; 都留智仁; Lobzenko, I.; Li, X.*; Harjo, S.; 川崎卓郎; Do, H.-S.*; Bae, J. W.*; Wagner, C.*; et al.

International Journal of Plasticity, 159, p.103443_1 - 103443_18, 2022/12

https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2022.103443

被引用回数：167 パーセンタイル：99.81(Engineering, Mechanical)

Face-centered cubic single-phase high-entropy alloys (HEAs) containing multi-principal transition metals have attracted significant attention, exhibiting an unprecedented combination of strength and ductility owing to their low stacking fault energy (SFE) and large misfit parameter that creates severe local lattice distortion. Increasing both strength and ductility further is challenging. In the present study, we demonstrate via meticulous experiments that the CoCrFeNi HEA with the addition of the substitutional metalloid Si can retain a single-phase FCC structure while its yield strength (up to 65%), ultimate strength (up to 34%), and ductility (up to 15%) are simultaneously increased, owing to a synthetical effect of the enhanced solid solution strengthening and a reduced SFE. The dislocation behaviors and plastic deformation mechanisms were tuned by the addition of Si, which improves the strain hardening and tensile ductility. The present study provides new strategies for enhancing HEA performance by targeted metalloid additions.

論文

Layer-number-independent two-dimensional ferromagnetism in CrTe

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：53 パーセンタイル：93.28(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 CrTe. We fabricated CrTe thin films by molecular-beam epitaxy and found that CrTe 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 $T_mathrm{C}$ 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

Chemical characterization of a volatile dubnium compound, DbOCl

Chiera, N. M.*; 佐藤哲也; Eichler, R.*; 富塚知博; 浅井雅人; 安達サディア*; Dressler, R.*; 廣瀬健太郎; 井上浩樹*; 伊藤由太; et al.

Angewandte Chemie; International Edition, 60(33), p.17871 - 17874, 2021/08

https://doi.org/10.1002/anie.202102808

被引用回数：5 パーセンタイル：18.40(Chemistry, Multidisciplinary)

等温ガスクロマトグラフ法を用いて、105番元素ドブニウム(Db)の単一原子を対象として、揮発性オキシ塩化物を合成し、化学的性質を調べた。同一条件下で同族元素ニオブおよびタンタルの揮発性と比較したところ、NbOCl TaOCl DbOClの関係が得られた。これはDb分子中の共有結合性が周期表からの予想よりも強くなっているためと考えられる。本成果により、超アクチノイド元素の化学的性質に関する理論計算に対する信頼できる実験データを与えることができた。

論文

High-temperature antiferromagnetism in Yb based heavy fermion systems proximate to a Kondo insulator

鈴木慎太郎*; 田久保耕*; 久我健太郎*; 髭本亘; 伊藤孝; 冨田崇弘*; 志村恭通*; 松本洋介*; Bareille, C.*; 和達大樹*; et al.

Physical Review Research (Internet), 3(2), p.023140_1 - 023140_12, 2021/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.023140

本論文では常圧において転移温度が20Kに達するYb化合物の発見について報告している。価数揺動物質-YbAlBのAlサイトをMnに置換することで、反強磁性転移温度が極めて高くなるだけでなく、重い電子状態から近藤半導体に近い抵抗の大きな金属状態へと変わることが見出された。

論文

Spin-orbit-induced Ising ferromagnetism at a van der Waals interface

松岡秀樹*; Barnes, S. E.*; 家田淳一; 前川禎通; Bahramy, M. S.*; Saika, B. K.*; 竹田幸治; 和達大樹*; Wang, Y.*; 吉田訓*; et al.

Nano Letters, 21(4), p.1807 - 1814, 2021/02

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c04851

被引用回数：25 パーセンタイル：75.88(Chemistry, Multidisciplinary)

Magnetocrystalline anisotropy, a key ingredient for establishing long-range order in a magnetic material down to the two-dimensional (2D) limit, is generally associated with spin-orbit interaction (SOI) involving a finite orbital angular momentum. Here we report strong out-of-plane magnetic anisotropy without orbital angular momentum, emerging at the interface between two different van der Waals (vdW) materials, an archetypal metallic vdW material NbSe $_{2}$ possessing Zeeman-type SOI and an isotropic vdW ferromagnet V ${}_5$ Se ${}_8$ . We found that the Zeeman SOI in NbSe $_{2}$ induces robust out-of-plane magnetic anisotropy in V $_{5}$ Se $_{8}$ down to the 2D limit with a more than 2-fold enhancement of the transition temperature. We propose a simple model that takes into account the energy gain in NbSe $_{2}$ in contact with a ferromagnet, which naturally explains our observations. Our results demonstrate a conceptually new magnetic proximity effect at the vdW interface, expanding the horizons of emergent phenomena achievable in vdW heterostructures.

論文

Intrinsic 2D ferromagnetism in V $_{5}$ Se $_{8}$ epitaxial thin films

中野匡規*; Wang, Y.*; 吉田訓*; 松岡秀樹*; 真島裕貴*; 池田啓祐*; 平田靖透*; 竹田幸治; 和達大樹*; 小濱芳允*; et al.

Nano Letters, 19(12), p.8806 - 8810, 2019/12

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b03614

被引用回数：66 パーセンタイル：89.73(Chemistry, Multidisciplinary)

The discoveries of intrinsic ferromagnetism in atomically thin van der Waals crystals have opened a new research field enabling fundamental studies on magnetism at two-dimensional (2D) limit as well as development of magnetic van der Waals heterostructures. Here we demonstrate that V $_{5}$ Se $_{8}$ epitaxial thin films grown by molecular-beam epitaxy exhibit emergent 2D ferromagnetism with intrinsic spin polarization of the V 3d electrons although the bulk counterpart is originally antiferromagnetic. Moreover, thickness-dependence measurements reveal that this newly developed 2D ferromagnet could be classified as an itinerant 2D Heisenberg ferromagnet with weak magnetic anisotropy.

論文

Magnetic and electronic properties of B-site-ordered double-perovskite oxide La $_{2}$ CrMnO $_{6}$ thin films

吉松公平*; 石丸純也*; 渡会啓介*; 山本航平*; 平田靖透*; 和達大樹*; 竹田幸治; 堀場弘司*; 組頭広志*; 坂田修身*; et al.

Physical Review B, 99(23), p.235129_1 - 235129_8, 2019/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.235129

被引用回数：20 パーセンタイル：60.80(Materials Science, Multidisciplinary)

We report on magnetic and electronic properties of the B-site-ordered double-perovskite La $_{2}$ CrMnO $_{6}$ films grown by pulsed-laser deposition. The magnetic-field dependence of magnetization curves showed hysteresis at low temperatures regardless of the degree of Cr/Mn order and the saturation magnetization became smaller for the higher-Cr/Mn-ordered film. The X-ray absorption spectroscopy and X-ray magnetic circular dichroism measurements suggested antiferromagnetic coupling between Cr $^{3+}$ and Mn $^{3+}$ ions, resulting in ferrimagnetism of the B-site-ordered double-perovskite La $_{2}$ CrMnO $_{6}$ . A band structure was established by combining these results together with the synchrotron-radiation photoemission and optical spectra. We discuss the magnetic states among the -site-ordered La $_{2}$ MnO $_{6}$ ( transition-metal elements from V to Ni) being basically consistent with the Kanamori-Goodenough rule.

論文

Engineering a spin-orbital magnetic insulator by tailoring superlattices

松野丈夫*; 井原康太*; 山村周玄*; 和達大樹*; 石井賢司; Shankar, V.*; Kee, H.-Y.*; 高木英典*

Physical Review Letters, 114(24), p.247209_1 - 247209_5, 2015/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.247209

被引用回数：181 パーセンタイル：97.59(Physics, Multidisciplinary)

In Ir oxides with interplay of spin-orbit coupling and electron correlations, we have tailored a spin-orbital magnetic insulator out of a semimetal SrIrO by tuning the structure through superlattices [(SrIrO), SrTiO] ( = 1, 2, 3, 4, and ). We observed the systematic decrease of the magnetic ordering temperature and the resistivity as a function of . The transition from the semimetal to the insulator is found to be closely linked to the appearance of magnetism at 3. Long range magnetic ordering was realized even in the = 1 single layer superlattice, implying that the design and realization of novel electronic phases is feasible at the level of a single atomic layer in complex Ir oxides.

論文

Antiferromagnetic order of the Co $^{2+}$ high-spin state with a large orbital angular momentum in La $_{1.5}$ Ca $_{0.5}$ CoO $_{4}$

岡本淳*; 中尾裕則*; 山崎裕一*; 和達大樹*; 田中新*; 久保田正人; 堀金和正*; 村上洋一*; 山田和芳*

Journal of the Physical Society of Japan, 83(4), p.044705_1 - 044705_6, 2014/04

https://doi.org/10.7566/JPSJ.83.044705

被引用回数：9 パーセンタイル：52.18(Physics, Multidisciplinary)

The antiferromagnetic insulator La $_{1.5}$ Ca $_{0.5}$ CoO $_{4}$ has been investigated by Co L $_{2,3}$ -edge and O K-edge X-ray absorption spectroscopy (XAS) measurements and Co L $_{2,3}$ -edge resonant soft X-ray magnetic scattering (RXMS)measurement to determine the Co electronic structures associated with magnetic ordering. Co L $_{2,3}$ -edge linear-dichroic XAS shows that Co $^{2+}$ takes a high-spin (HS) state and Co $^{3+}$ takes a low-spin (LS) state. Using Co L $_{2,3}$ -edge RXMS, we directly determined that an antiferromagnetic order is formed with a HS state of Co $^{2+}$ ions. Moreover, the spin and orbital angular momenta of the Co $^{2+}$ HS state are quantitatively estimated to be 1.10.1 and 1.00.1, respectively, and to align parallel in the ab plane by utilizing the cluster model calculation. The large orbital angular momentum of the Co $^{2+}$ HS state originates from the small $D_{4h}$ -symmetry crystal field splitting of $t_{2g}$ levels, which is comparable with the spin-orbit coupling constant of the Co 3 orbital.

論文

XUV-FEL spectroscopy; He two-photon ionization cross-sections

佐藤尭洋*; 岩崎純史*; 石橋和樹*; 沖野友哉*; 山内薫*; 足立純一*; 柳下明*; 矢澤洋紀*; 神成文彦*; 青山誠; et al.

Europhysics News, 42(5), P. 10, 2011/09

Heガスに、XUV領域のイオン化断面積が既知である水素分子のガスを混合することによって、Heの2光子イオン化断面積の波長依存性を実験的に検証した結果について解説する。

論文

Determination of the absolute two-photon ionization cross section of He by an XUV free electron laser

佐藤尭洋*; 岩崎純史*; 石橋和樹*; 沖野友哉*; 山内薫*; 足立純一*; 柳下明*; 矢澤洋紀*; 神成文彦*; 青山誠; et al.

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 44(16), p.161001_1 - 161001_5, 2011/08

https://doi.org/10.1088/0953-4075/44/16/161001

被引用回数：39 パーセンタイル：82.89(Optics)

Heガスに、XUV領域のイオン化断面積が既知である水素分子のガスを混合することによって、Heの2光子イオン化断面積の波長依存性を実験的に示した。

論文

Current status of the control system for J-PARC accelerator complex

吉川博; 榊泰直; 佐甲博之; 高橋博樹; Shen, G.; 加藤裕子; 伊藤雄一; 池田浩*; 石山達也*; 土屋仁*; et al.

Proceedings of International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS '07) (CD-ROM), p.62 - 64, 2007/10

J-PARCは多目的科学研究のために日本で建設されている大規模陽子加速器施設である。この施設は3つの加速器と3つの実験施設から成り、現在建設中である。リニアックは稼動開始して1年が経過し、3GeVシンクロトロンはこの10月1日に試験運転が開始されたところで、施設全体の完成は来年の夏の予定である。加速器の制御システムは、初期の試運転に必要な性能を実現させた。この制御システムに求められる最も重要な機能は加速器構成機器の放射化を最小限に食い止めることである。この論文では、調整運転の初期の段階において、制御システムの各部分が達成した性能を示す。

論文

Phase change observed in ultrathin Ba $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ TiO films by in situ resonant photoemission spectroscopy

Lin, Y.-H.*; 寺井恒太*; 和達大樹*; 小林正起*; 滝沢優*; Hwang, J. I.*; 藤森淳; Nan, C.-W.*; Li, J.-F.*; 藤森伸一; et al.

Applied Physics Letters, 90(22), p.222909_1 - 222909_3, 2007/05

AA2007-0754.pdf:0.58MB

https://doi.org/10.1063/1.2745249

被引用回数：8 パーセンタイル：31.93(Physics, Applied)

パルスレーザー堆積法によりNbをドープしたSrTiO(100)基板上にBa $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ TiOのエピタキシャル薄膜を作製し、室温と低温で価電子帯のTi 2p3dの共鳴光電子分光スペクトルを測定した。その結果膜厚が2.8nm(7ML)と2.0nm(5ML)の間で大きな違いがみられ、強誘電転移の臨界膜厚が2.0-2.8nmの範囲にあることがわかった。

口頭

105番元素ドブニウムオキシ塩化物のオンライン等温ガスクロマトグラフ挙動

佐藤哲也; Chiera, N. M.*; 富塚知博; 床井健運*; 鈴木颯人*; 伊藤由太; 浅井雅人; 白井香里*; 井上浩樹*; 安達サディア*; et al.

no journal, ,

原子番号が100を超える超重元素領域では、強い相対論効果の化学的性質への影響に興味がもたれている。我々は、105番元素ドブニウム(Db)の化学的性質を明らかにするため、5族元素オキシ塩化物を対象にオンライン等温ガスクロマトグラフ実験をおこなった。核反応で合成した短寿命核種と反応ガスN/SOCl(酸素濃度1%)との反応により生成した揮発性化合物は、揮発性に応じた効率で一定温度に保たれた分離カラムを通過し、等温ガスクロマトグラフ分離が行われる。その結果、分離カラム温度に対する収量変化として等温ガスクロマトグラフ挙動を観測することができる。実験は原子力機構タンデム加速器実験施設で行った。Dbの同族元素であるNbおよびTaの短寿命核種 $^{88}$ Nb(半減期 $T_{1/2}$ =14.5分)および $^{170}$ Ta( $T_{1/2}$ =6.76分)を用いて、それぞれの等温ガスクロマトグラフ挙動から、石英表面におけるNbおよびTaオキシ塩化物の吸着エンタルピー( $Delta H_{ads}$ )を求めた。さらに同一の実験条件下で、 $^{262}$ Db( $T_{1/2}$ =33.8秒)の挙動をしらべ、Dbオキシ塩化物の $Delta H_{ads}$ を得た。NbおよびTaの $Delta H_{ads}$ と比較したところ、5族元素の揮発性が、Nb Ta Dbとなることを実験的に明らかにすることができた。

口頭

極限環境耐性動物クマムシの一種、の培養法の確立

和達大樹*; 國枝武和*; 阿部渉*; 中原雄一*; 渡邊匡彦*; 坂下哲哉; 浜田信行*; 小林泰彦; 東正剛*; 奥田隆*

no journal, ,

クマムシを極限環境高等生物のモデル生物として発展させるため、複数種のクマムシを採集し、簡便な培養が可能な種を探索した。野外調査によって得られた4種類のクマムシのうち、札幌市の路上のコケから採取したクマムシの一種、がを餌として成長・繁殖できることがわかった。人工培養環境下におけるの寿命はおよそ35日間であり、孵化期間は5.7日であった。生殖様式は単為生殖か自家生殖であることが判明し、1個体あたり、生涯に8個の卵を産んだ。また、は、卵,幼体,成体のすべての発生ステージにおいて乾眠に移行できることが確認された。さらに、乾眠状態の成体のを種々の極限環境に暴露しても、高い生存率を示した。

口頭

極限環境暴露がクマムシの生存期間と繁殖能に与える影響

和達大樹*; 國枝武和*; 坂下哲哉; 川井清司*; 岩田健一*; 中原雄一*; 浜田信行*; 小関成樹*; 山本和貴*; 小林泰彦; et al.

no journal, ,

本研究は、培養したを用いて極限環境暴露後の個体の生存期間と繁殖能に与える影響を明らかにすることで、地球外環境における多細胞生物の存在可能性を探ることを目的とした。イオンビーム以外の極限環境に暴露した個体の生存期間は、非処理区の場合よりも低下することはなかった。また、超高圧とイオンビームを処理した個体の産卵数及び孵化個体数は、非処理区の場合に比べ有意な低下が見られたものの、すべての条件において暴露個体から次世代が生じた。本研究により、極限環境に暴露されたクマムシが子孫を残せることが初めて明らかになった。