Probing deformation behavior of a refractory high-entropy alloy using 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

The grain orientation-dependent lattice strain evolution of a (TiZrHfNb) refractory high-entropy alloy (HEA) during tensile loading has been investigated using neutron diffraction. The equivalent strain-hardening rate of each of the primary -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.

Neutron spectroscopy evidence on the dual nature of magnetic excitations in a van der Waals metallic ferromagnet FeGeTe

Bao, S.*; Wang, W.*; Shangguan, Y.*; Cai, Z.*; Dong, Z.-Y.*; Huang, Z.*; Si, W.*; Ma, Z.*; 梶本 亮一; 池内 和彦*; et al.

Physical Review X, 12(1), p.011022_1 - 011022_15, 2022/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevX.12.011022

In the local or itinerant extreme, magnetic excitations can be described by the Heisenberg model which treats electron spins as localized moments, or by the itinerant-electron model where the exchange interaction between electrons leads to unequal numbers of electrons with up and down spins. However, the nature of the magnetic excitations has been elusive when both local moments and itinerant electrons are present in the intermediate range. Using inelastic neutron scattering, we provide direct spectroscopic evidence on the coexistence of and interplay between local moments and itinerant electrons in a van der Waals metallic ferromagnet FeGeTe, which can sustain tunable room-temperature ferromagnetism down to the monolayer limit. We find that there exist ferromagnetic spin-wave excitations dispersing from the zone center at low energies resulting from local moments and a columnlike broad continuum at the zone boundary at high energies up to over 100 meV resulting from itinerant electrons. Unlike the two-dimensional crystal structure, the low-energy mode exhibits a three-dimensional nature, and the high-energy mode also has an out-of-plane dependence. Both modes persist well above the Curie temperature of 160 K. Our neutron spectroscopic data reveal that the low-energy spin waves at 100 K are more coherent than those at 4 K, which is evidence of the weakening of the Kondo screening at high temperatures. These results unambiguously demonstrate the coexistence of local moments and itinerant electrons and the Kondo effect between these two components in FeGeTe. Such behaviors are generally expected in heavy-fermion systems with heavy electrons but are rarely clearly observed in materials with light electrons. These findings shed light on the understanding of magnetism in transition-metal compounds.

Evidence for strong correlations at finite temperatures in the dimerized magnet NaCuTeO

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

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 NaCuTeO 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 -axis. The excitation gap is of 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 NaCuTeO, but also for the universality of the strongly correlated state in a broad range of quantum magnetic systems.

Distance-selected topochemical dehydro-diels-alder reaction of 1,4-Diphenylbutadiyne toward crystalline graphitic nanoribbons

Zhang, P.*; Tang, X.*; Wang, Y.*; Wang, X.*; Gao, D.*; Li, Y.*; Zheng, H.*; Wang, Y.*; Wang, X.*; Fu, R.*; et al.

Journal of the American Chemical Society, 142(41), p.17662 - 17669, 2020/10

https://doi.org/10.1021/jacs.0c08274

固体トポケミカル重合(SSTP)は機能的な結晶性高分子材料を合成するための有望な方法であるが、溶液中で起こるさまざまな反応とは対照的に、非常に限られたタイプのSSTP反応しか報告されていない。ディールス・アルダー(DA)および脱水素-DA(DDA)反応は、溶液中で六員環を作るための教科書的反応であるが、固相合成ではほとんど見られない。本研究では、固体の1,4-ジフェニルブタジイン(DPB)を10-20GPaに加圧することで、フェニル基がジエノフィルとして、DDA反応することを複数の最先端の手法を用いて明らかにした。臨界圧力での結晶構造は、この反応が「距離選択的」であることを示している。つまり、フェニルとフェニルエチニル間の距離3.2は、DDA反応は起こせるが、他のDDAや1,4-付加反応で結合を形成するには長すぎる。回収された試料は結晶性の肘掛け椅子型のグラファイトナノリボンであるため、今回の研究結果は、原子スケールの制御で結晶質炭素材料を合成するための新しい道を開く。

Spin dynamics of a magnetic Weyl semimetal SrMnSb

Cai, Z.*; Bao, S.*; Wang, W.*; Ma, Z.*; Dong, Z.-Y.*; Shangguan, Y.*; Wang, J.*; Ran, K.*; Li, S.*; 蒲沢 和也*; et al.

Physical Review B, 101(13), p.134408_1 - 134408_10, 2020/04

AA2020-0050.pdf:5.09MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.134408

ディラック物質は量子現象と共にキャリアの役割を探索するのに良い系で、磁気ワイル半金属のSrMnSbはワイルフェルミオンとマグノンの関係を研究する良い舞台である。本研究では、SrMnSbの単結晶の中性子非弾性散乱実験を行い、磁性Mn層の分散は約76meVまで広がり、層間の分散は6meVの狭いバンド幅を持つことを見出した。また、これらの実験結果はハイゼンベルグ・スピンハミルトニアンを用いた線形スピン波理論によって再現可能である。本研究では、ワイルフェルミオンとマグノンが共存しているにもかかわらず、SrMnSb中のワイルフェルミオンが磁気ダイナミクスに影響を与えているという明確な証拠は得られなかった。これは、ワイルフェルミオンとマグノンがSb層とMn層に別々に存在し、この擬二次元性による層間結合の弱さに起因するもの考えられる。

Pressure-induced Diels-Alder reactions in CH - CF cocrystal towards graphane structure

Wang, Y.*; Dong, X.*; Tang, X.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Lin, X.*; Fang, L.*; Sun, G.*; Chen, X.*; Xie, L.*; et al.

Angewandte Chemie; International Edition, 58(5), p.1468 - 1473, 2019/01

https://doi.org/10.1002/anie.201813120

芳香族の圧力誘起重合反応(PIP)は、sp炭素骨格を構築するための新しい方法であり、ベンゼンとその誘導体を圧縮することによってダイヤモンド様構造を有するナノスレッドを合成した。ここで、ベンゼン-ヘキサフルオロベンゼン共結晶(CHCF)を圧縮することにより、PIP生成物中に層状構造を有するH-F置換グラフェンを同定した。その場中性子回折から決定された結晶構造およびガスクロマトグラフィー質量スペクトルによって同定された中間生成物に基づいて、20GPaでは、CHCFがベンゼンおよびヘキサフルオロベンゼンを交互に積み重ねた傾斜カラムを形成し、それらが[4+2]重合体に転化し、次いで、短距離秩序を持つ水素化フッ素化グラフェンに変化する。反応プロセスは[4+2]ディールス-アルダー, レトロディールス-アルダー、および1-1'カップリング反応を含み、前者はPIPの重要な反応である。われわれの研究は、CHCFの素反応を初めて確認した。これは、芳香族化合物のPIPについての新しい見方を提供する。

Study of X-ray emission enhancement via a high-contrast femtosecond laser interacting with a solid foil

Chen, L.-M.; 神門 正城; Xu, M. H.*; Li, Y.-T.*; Koga, J. K.; Chen, M.*; Xu, H.*; Yuan, X.-H.*; Dong, Q. L.*; Sheng, Z. M.*; et al.

Physical Review Letters, 100(4), p.045004_1 - 045004_4, 2008/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.045004

60fsのレーザーパルスの2倍高調波を銅薄膜に照射したときにK X線の変換効率が基本波に比べて増大することを発見した。変換効率は、レーザーパルスを非線形に歪めた形状に強く依存することがわかった。変換効率は、100fsに負のチャープを与えた場合に最大となった。電子エネルギースペクトルの構造化が変換効率の増大に寄与している。シミュレーションにより、強調されたvacuum heatingの機構により高コントラストレーザーはX線発生の効率化の有用なツールであることを示した。

Heat suppresses activation of an auxin-responsive promoter in cultured guard cell protoplasts of tree tobacco

Dong, M. A.*; Bufford, J. L.*; 大野 豊; Church, K.*; Dau, M. Q.*; Michels, K.*; Haughton, M.*; Tallman, G.*

Plant Physiology, 145(2), p.367 - 377, 2007/10

https://doi.org/10.1104/pp.107.104646

タバコ培養孔辺細胞プロトプラスト(GCP)は、高温耐性や高温障害の細胞情報伝達機構の研究のための新規システムを構成する。GCPは、オーキシン及びサイトカイニンを含む培地で32Cで培養すると細胞壁を再構築し分裂を開始する。一方38Cでは、GCPは高温耐性を獲得し、細胞壁の構築は行われず、細胞周期が開始されない。この現象がオーキシン制御遺伝子の発現抑制によるものではないかと考え、オーキシン応答性プロモーター制御下にGFPをつなげた遺伝子をGCPに導入し解析した。その結果、高温処理は、オーキシンによる遺伝子発現の活性化を抑制することが明らかとなった。高温ストレスに曝された細胞は、活性酸素種を蓄積することが知られているが、HOは32CでオーキシンによるGFPの発現活性を抑制しなかった。またスーパーオキシドやHOスカベンジャーは38CにおけるGFPの発現抑制を解除しなかった。

Simulations on the nonlinear mode coupling in multiple-scale drift-type turbulence with coherent flow structures

Li, J.*; 鵜沢 憲*; Lin, Z.*; 岸本 泰明; 宮戸 直亮; 松本 太郎; Dong, J. Q.*

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03

http://www-naweb.iaea.org/napc/physics/FEC/FEC2006/html/node50.htm#13926

トカマクプラズマ中の多階層乱流において、定常波として振る舞う2次の非等方コヒーレント構造、すなわち、帯状流/平衡流,ストリーマー及び低周波長波長の揺動などのダイナミクスを3次元シミュレーション及び2次元モデル解析によって調べる。とりわけ、イオン温度勾配(ITG)及び電子温度勾配(ETG)駆動乱流と2次構造間の相互作用における非線形モード間結合の役割を議論する。非線形モード間結合の重要性を示す2つの結果を得た。(1)2次的な帯状流と長波長モードが非線形モード間結合を通して生成される一方、それらは乱流の慣性領域のスペクトル構造をべき則から指数則へと変化させる。(2)最も不安定なETGモードから駆動されるストリーマー様の長波長揺動が、トカマクプラズマにおけるトロイダルモード結合に相当するモード間結合を通してスラブETG乱流を飽和させうる。これは低いETG揺動レベルと電子輸送を示すものである。さらにITG乱流により生成される帯状流を、ETG乱流での帯状流生成における平衡流とみなした場合の効果も、非線形モード間結合の役割に重きをおいて議論する。

Dynamics of secondary large-scale structures in ETG turbulence simulations

Li, J.*; 岸本 泰明; Dong, J.*; 宮戸 直亮; 松本 太郎

Plasma Science and Technology, 8(1), p.110 - 113, 2006/01

https://doi.org/10.1088/1009-0630/8/1/26

電子温度勾配(ETG)駆動乱流中の2次的大スケール構造のダイナミクスを磁気シアのあるスラブ配位におけるジャイロ流体シミュレーションによって調べた。帯状流が支配的な状態とストリーマ的な状態への構造分岐が、ETG乱流揺動のスペクトルの非等方性(これは磁気シアーによって支配されている)に依存していることを発見した。電子の乱流輸送は増強された帯状流によって抑制される。しかしながら、たとえ強い磁気シアでのETG乱流でストリーマが形成されたとしても、乱流輸送は低いままである。この低い輸送は最も不安定な成分のビート波あるいは変調不安定性による、長波長ポロイダルモードの2次的な励起に関係している可能性を示した。この低周波,長波長の大スケール構造は、ポロイダルモード結合を通してETG揺動を飽和させる、あるいは少なくとも飽和に寄与すると考えられる。この結果はETG乱流が低い揺動レベルになることを示唆するものである。