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論文

L$"u$ders band-assisted high uniform ductility in ultrastrong ferrous medium-entropy alloy via hierarchical microstructure

Kwon, H.*; Lee, J. H.*; Zargaran, A.*; Harjo, S.; Gong, W.; Wang, J.*; Gu, G. H.*; Lee, B.-J.*; Bae, J. W.*; Kim, H. S.*

International Journal of Plasticity, 190, p.104378_1 - 104378_18, 2025/07

https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2025.104378
 被引用回数：7 パーセンタイル：79.09(Engineering, Mechanical)

In this work, we harness a hierarchical microstructure to simultaneously tailor strengthening and deformation mechanisms in a Co$$_{21}$$Cr$$_{12.5}$$Fe$$_{55}$$Ni$$_{4}$$Mo$$_{7.5}$$ (at%) ferrous medium-entropy alloy (MEA). A simple thermomechanical process (cold rolling and 90 s annealing) produces ultrafine recrystallized grains, non-recrystallized grains with substructures, and intragranular nanoprecipitates. This structure, with high dislocation density and fine grains, yields a high strength of $$sim$$1.60 GPa but can risk premature fracture. To overcome this, L$"u$ders deformation, enabled by ultrafine grain boundaries and stress-induced martensitic transformation at pre-existing nucleation sites, is employed. Stable L$"u$ders band propagation delays strain hardening and enables large uniform ductility. As a result, a tensile strength of $$sim$$1.84 GPa and uniform elongation of $$sim$$20% are achieved, matching the best tensile properties among reported multi-principal element alloys.

論文

Temperature-dependent deformation behavior of dual-phase medium-entropy alloy; In-situ neutron diffraction study

Gu, G. H.*; Jeong, S. G.*; Heo, Y.-U.*; Harjo, S.; Gong, W.; Cho, J.*; Kim, H. S.*; 他4名*

Journal of Materials Science & Technology, 223, p.308 - 324, 2025/07

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.11.057
 被引用回数：6 パーセンタイル：85.58(Materials Science, Multidisciplinary)

Face-centered cubic (FCC) equi-atomic multi-principal element alloys (MPEAs) exhibit excellent mechanical properties from cryogenic to room temperatures. At room temperature, deformation is dominated by dislocation slip, while at cryogenic temperatures (CTs), reduced stacking fault energy enhances strain hardening with twinning. This study uses in-situ neutron diffraction to analyze the temperature-dependent deformation behavior of Al$$_{7}$$(CoNiV)$$_{93}$$, a dual-phase (FCC/BCC) medium-entropy alloy (MEA). At liquid nitrogen temperature (LNT), deformation twinning in the FCC matrix leads to additional strain hardening through the dynamic Hall-Petch effect, giving the appearance of improved strengthening at LNT. In contrast, BCC precipitates show dislocation slip at both 77 K and 298 K, with temperature-dependent lattice friction stress playing a significant role in strengthening. The study enhances understanding of deformation behaviors and provides insights for future alloy design.

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：4 パーセンタイル：41.57(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

Field-tuned magnetic structure and phase diagram of the honeycomb magnet YbCl$$_3$$

Hao, Y. Q.*; Wo, H. L.*; Gu, Y. M.*; Zhang, X. W.*; Gu, Y. Q.*; Zheng, S. Y.*; Zhao, Y.*; Xu, G. Y.*; Lynn, J. W.*; 中島 健次; et al.

Science China; Physics, Mechanics & Astronomy, 64(3), p.237411_1 - 237411_6, 2021/03

https://doi.org/10.1007/s11433-020-1626-3
 被引用回数：12 パーセンタイル：65.78(Physics, Multidisciplinary)

We report thermodynamic and neutron diffraction measurements on the magnetic ordering properties of the honeycomb lattice magnet YbCl$$_3$$. We find YbCl$$_3$$ exhibits a N${'e}$el type long-range magnetic order at the wavevector (0, 0, 0) below T$$_N$$ = 600 mK. This magnetic order is associated with a small sharp peak in heat capacity and most magnetic entropy release occurs above the magnetic ordering temperature. The magnetic moment lies in-plane, parallel to the monoclinic a-axis, whose magnitude m$$_{rm Yb}$$ = 0.86(3) $$mu_B$$ is considerably smaller than the expected fully ordered moment of 2.24 $$mu_B$$ for the doublet crystal-field ground state. The magnetic ordering moment gradually increases with increasing magnetic field perpendicular to the ab-plane, reaching a maximum value of 1.6(2) $$mu_B$$ at 4 T, before it is completely suppressed above $$sim$$9 T. These results indicate the presence of strong quantum fluctuations in YbCl$$_3$$.

論文

Coordination number regulation of molybdenum single-atom nanozyme peroxidase-like specificity

Wang, Y.*; Jia, G.*; Cui, X.*; Zhao, X.*; Zhang, Q.*; Gu, L.*; Zheng, L.*; Li, L. H.*; Wu, Q.*; Singh, D. J.*; et al.

Chem, 7(2), p.436 - 449, 2021/02

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.10.023
 被引用回数：348 パーセンタイル：99.77(Chemistry, Multidisciplinary)

Nanozymes are promising alternatives to natural enzymes, but their use remains limited owing to poor specificity. Overcoming this is extremely challenging due to the intrinsic structural complexity of these systems. We report theoretical design and experimental realization of a series of heterogeneous molybdenum single-atom nanozymes (named Mo$$_{rm{SA}}$$-N$$_{x}$$-C), wherein we find that the peroxidase-like specificity is well regulated by the coordination numbers of single Mo sites. The resulting Mo$$_{rm{SA}}$$-N$$_{3}$$-C catalyst shows exclusive peroxidase-like behavior. It achieves this behavior via a homolytic pathway, whereas Mo$$_{rm{SA}}$$-N$$_{2}$$-C and Mo$$_{rm{SA}}$$-N$$_{4}$$-C catalysts have a different heterolytic pathway. The mechanism of this coordination-number-dependent enzymatic specificity is attributed to geometrical structure differences and orientation relationships of the frontier molecular orbitals.

論文

Fast magnetic-field annihilation in the relativistic collisionless regime driven by two ultrashort high-intensity laser pulses

Gu, Y. J.*; Klimo, O.*; Kumar, D.*; Liu, Y.*; Singh, S. K.*; Esirkepov, T. Z.; Bulanov, S. V.; Weber, S.*; Korn, G.*

Physical Review E, 93(1), p.013203_1 - 013203_6, 2016/01

AA2015-0783.pdf:3.92MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevE.93.013203
 被引用回数：31 パーセンタイル：86.48(Physics, Fluids & Plasmas)

The magnetic quadrupole structure formation during the interaction of two ultrashort high power laser pulses with a collisionless plasma is demonstrated with 2.5-dimensional particle-in-cell simulations. The subsequent expansion of the quadrupole is accompanied by magnetic-field annihilation in the ultrarelativistic regime, when the magnetic field cannot be sustained by the plasma current.

論文

Evolution of laser induced electromagnetic postsolitons in multi-species plasma

Liu, Y.*; Klimo, O.*; Esirkepov, T. Z.; Bulanov, S. V.; Gu, Y.*; Weber, S.*; Korn, G.*

Physics of Plasmas, 22(11), p.112302_1 - 112302_8, 2015/11

AA2015-0755.pdf:5.0MB

https://doi.org/10.1063/1.4935303
 被引用回数：3 パーセンタイル：12.19(Physics, Fluids & Plasmas)

Using particle-in-cell computer simulations we have studied the electromagnetic relativistic soliton formation in the underdense multi-species plasmas irradiated by high power laser radiation. It has been shown that in a multi-species plasma the light ion acceleration is quite efficient.

論文

Fast magnetic field annihilation driven by two laser pulses in underdense plasma

Gu, Y. J.*; Klimo, O.*; Kumar, D.*; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; Weber, S.*; Korn, G.*

Physics of Plasmas, 22(10), p.103113_1 - 103113_9, 2015/10

AA2015-0547.pdf:4.08MB

https://doi.org/10.1063/1.4933408
 被引用回数：12 パーセンタイル：46.51(Physics, Fluids & Plasmas)

The magnetic field generated by the laser pulses annihilates in a current sheet formed between the pulses. Magnetic field energy is converted to an inductive longitudinal electric field, which efficiently accelerates the electrons of the current sheet. This new regime of collision less relativistic magnetic field annihilation with a timescale of tens of femtoseconds can be extended to near-critical and overdense plasma with the ultra-high intensity femtosecond laser pulses.

論文

Li(Zn,Mn)As as a new generation ferromagnet based on a I-II-V semiconductor

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

https://doi.org/10.1038/ncomms1425
 被引用回数：177 パーセンタイル：93.68(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$$_{1+y}$$(Zn$$_{1-x}$$Mn$$_x$$)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。

論文

Giant spin Hall effect of Au films with Pt impurities; Surface-assisted skew scattering

Gu, B.; Ziman, T.*; Guo, G.-Y.*; 永長 直人; 前川 禎通

Journal of Applied Physics, 109(7), p.07C502_1 - 07C502_3, 2011/03

https://doi.org/10.1063/1.3540676
 被引用回数：5 パーセンタイル：22.11(Physics, Applied)

表面で発生するスキュー散乱の効果を考えることにより、室温で巨大なスピンホール効果が現れることを理論的に示した。密度汎関数理論と量子モンテカルロ法を組合せ、さまざまな金の中におけるプラチナ不純物によるスピンホール効果を調べた。バルクの金ではスピンホール角は小さいにもかかわらず、金の(111)面において、スピンホール角が0.1よりも大きくなりうること、また金(001)面上では約半分に減少することを示した。この量子モンテカルロによる結果は、プラチナ不純物のスピン軌道相互作用が金の(001)面と(111)面において増大していることを示している。この現象は、プラチナの5dレベルは電荷ゆらぎによってフェルミレベルまで上昇するため、加えてバルクの金や金(001)面上においてはプラチナに対して1つのチャンネルだけであるが、金(111)面上では、2つのチャンネルが存在するために生じることを明らかにした。

論文

Surface-assisted spin Hall effect in Au films with Pt impurities

Gu, B.; 管井 勇*; Ziman, T.*; Guo, G. Y.*; 永長 直人; 関 剛斎*; 高梨 弘毅; 前川 禎通

Physical Review Letters, 105(21), p.216401_1 - 216401_4, 2010/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.216401
 被引用回数：72 パーセンタイル：89.63(Physics, Multidisciplinary)

We show, both experimentally and theoretically, a novel route to obtain giant room temperature spin Hall effect due to surface-assisted skew scattering. In the experiment, we report the spin Hall effect in Pt-doped Au films with different thicknesses $$t_N$$. The giant spin Hall angle $$gamma_S$$ = $$0.12 pm 0.04$$ is obtained for $$t_N$$ = 10 nm at room temperature, while it is much smaller for $$t_N$$ = 20 nm sample. Combined ${it ab initio}$ and quantum Monte Carlo calculations for the skew scattering due to a Pt impurity show $$gamma_S$$ $$cong$$ 0.1 on the Au (111) surface, while it is small in bulk Au. The quantum Monte Carlo results show that the spin-orbit interaction of the Pt impurity on the Au (111) surface is enhanced, because the Pt 5$$d$$ levels are lifted to the Fermi level due to the valence fluctuation. In addition, there are two spin-orbit interaction channels on the Au (111) surface, while only one in bulk Au.

論文

Quantum renormalization of the spin hall effect

Gu, B.; Gan, J.-Y.*; Bulut, N.*; Ziman, T.*; Guo, G.-Y.*; 永長 直人*; 前川 禎通

Physical Review Letters, 105(8), p.086401_1 - 086401_4, 2010/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.086401
 被引用回数：32 パーセンタイル：78.31(Physics, Multidisciplinary)

金に含まれる鉄不純物のスピン軌道相互作用による輸送特性を、多軌道アンダーソン模型に量子モンテカルロ法を用いて研究を行った。そして、初めてスピン軌道相互作用がスピン揺らぎにより強い変更を受けることを明らかにした。この仕組みにより、最近観測された金の中の鉄不純物による巨大なスピンホール効果を説明することができた。一方、この効果は異常ホール効果には現れないものである。加えて、スピン軌道相互作用がクーロン相互作用によっても大きな変更を受けることを示した。これらの結果により、金の中の鉄不純物の軌道角運動量に関するこれまでの矛盾を解決することができた。

論文

Self-guiding of 100 TW femtosecond laser pulses in centimeter-scale underdense plasma

Chen, L.-M.; 小瀧 秀行; 中島 一久*; Koga, J. K.; Bulanov, S. V.; 田島 俊樹; Gu, Y. Q.*; Peng, H. S.*; Wang, X. X.*; Wen, T. S.*; et al.

Physics of Plasmas, 14(4), p.040703_1 - 040703_4, 2007/04

https://doi.org/10.1063/1.2720374
 被引用回数：38 パーセンタイル：75.02(Physics, Fluids & Plasmas)

レーザーの自己導波の調査のため、長いunderdenseのプラズマと100TWレーザーパルスの相互作用実験を行い、レイリー長の約20倍の10mmという非常に長いプラズマチャネルを観測した。レーザーパルスがチャネル中で曲がること、及び電子キャビティ形成が実験的に初めて観測された。

論文

Incommensurate lattice distortion in the high temperature tetragonal phase of La$$_{2-x}$$(Sr,Ba)$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

脇本 秀一; 木村 宏之*; 藤田 全基*; 山田 和芳*; 野田 幸男*; 白根 元*; Gu, G.*; Kim, H.*; Birgeneau, R. J.*

Journal of the Physical Society of Japan, 75(7), p.074714_1 - 074714_6, 2006/07

https://doi.org/10.1143/JPSJ.75.074714
 被引用回数：26 パーセンタイル：72.76(Physics, Multidisciplinary)

高温超伝導体La$$_{2-x}$$(Sr,Ba)$$_{x}$$CuO$$_{4}$$の高温正方晶(HTT)相において観測される格子非整合な散漫散乱を、x=0.07, 0.125(Ba), 0.15, 0.20の試料について、中性子散乱実験により系統的に調べた。測定したすべての試料において、低温斜方晶(LTO)相で現れる超格子反射がHTT相で格子非整合な散漫散乱に変化する様子が観測された。散漫散乱ピークの位置、及び構造因子の考察から、散漫散乱はLTO的な八面体の傾きがHTT相で局所構造として残ることに起因し、かつ傾きの方向(Cu0$$_2$$正方格子でCu-Cuの対角線方向)に格子非整合な変調を伴っていることがわかった。変調周期の逆数に相当する格子非整合性$$delta$$は、温度上昇に伴い増加し、すべての試料で${it T/T$_{s}$}$(${it T$_{s}$}$構造相転移温度)に対して、散漫散乱の積分強度は(${it T-T$_{s}$}$)$$^{-1}$$に対して各々スケールする普遍的な振る舞いが見られた。以上の結果と、超伝導を示さないx=0.05では同様の散漫散乱が観測されないことから、格子非整合な変調を伴ったLTO歪みは超伝導領域に特有の性質であることが示された。

口頭

La$$_{2-x}$$(Sr,Ba)$$_{x}$$CuO$$_{4}$$の磁気揺動とその偏極性

脇本 秀一; 藤田 全基*; Gu, G.*; 加倉井 和久; 松田 雅昌; 武田 全康; Tranquada, J. M.*; 山田 和芳*; Birgeneau, R. J.*; Frost, C. D.*

no journal, , 

銅酸化物高温超伝導体の磁気励起に対するストライプの影響を調べるため、強固なストライプ構造を持つLa$$_{1.875}$$Ba$$_{0.125}$$CuO$$_{4}$$と弱いストライプ秩序を示すLa$$_{1.92}$$Sr$$_{0.08}$$CuO$$_{4}$$の単結晶を用いて偏極非弾性散乱実験を行い、低エネルギー領域($$omega$$$$<$$8meV)の磁気励起の偏極性を調べた。LBCO12.5%の試料では10Kでストライプ構造に起因する格子非整合弾性散乱ピークが観測され、偏極解析により秩序化したCu$$^{2+}$$スピンはCuO$$_2$$面内に寝ていることを確認した。偏極中性子非弾性散乱実験では$$omega$$=4meVのエネルギーでスピンが面内にのみ揺らいでいることを観測した。さらにLSCO8%の試料ではスピンの揺らぎが等方的であることを発見した。これらの結果は低エネルギー磁気励起がストライプの影響を強く受けていることを示唆する。

口頭

La$$_{2-x}$$(Sr,Ba)$$_{x}$$CuO$$_{4}$$のスピン揺らぎの異方性の研究

脇本 秀一; 加倉井 和久; 松田 雅昌; 武田 全康; 藤田 全基*; 山田 和芳*; Gu, G.*; Tranquada, J. M.*; Birgeneau, R. J.*; Zhang, H.*

no journal, , 

214型銅酸化物高温超伝導体における磁気励起へのストライプ構造の影響を調べるため、強固なストライプ構造を持つLa$$_{1.875}$$Ba$$_{0.125}$$CuO$$_{4}$$と弱いストライプ秩序を示すLa$$_{1.92}$$Sr$$_{0.08}$$CuO$$_{4}$$の単結晶を用いて偏極中性子非弾性散乱実験を行い、低エネルギー領域($$omega < 8$$meV)の磁気励起の偏極性を調べた。前者の試料では10Kでストライプ構造に起因する格子非整合弾性散乱ピークが観測され、偏極解析により秩序化したCu$$^{2+}$$スピンはCuO$$_{2}$$面内に寝ていることを確認した。偏極中性子非弾性散乱実験では$$omega = 4$$meVのエネルギーでスピンが面内にのみ揺らいでいることを観測した。これとは対照的に後者の試料では10K, 4meVでの磁気揺らぎは完全に等方的であった。以上の結果は低エネルギー磁気励起はストライプの影響を強く受けていることを示唆する。

口頭

Giant spin Hall effect of Au films with Pt impurities; Surface-assisted skew scattering

Gu, B.; Ziman, T.*; Guo, G.-Y.*; 永長 直人*; 前川 禎通

no journal, , 

We show theoretically a novel route to obtain giant room temperature spin Hall effect (SHE) using surface-assisted skew scattering. By a combined approach of density functional theory and the quantum Monte Carlo (QMC) method, we have studied the SHE due to a Pt impurity in different Au hosts. We show that the spin Hall angle (SHA) could become larger than 0.1 on the Au (111) surface, and decreases by about a half on the Au (001) surface, while it is small in bulk Au. The QMC results show that the spin-orbit interaction (SOI) of the Pt impurity on the Au (001) and Au (111) surfaces is enhanced, because the Pt 5d levels are lifted to the Fermi level due to the valence fluctuations. In addition, there are two SOI channels on the Au (111) surface, while only one for Pt either on the Au (001) surface or in bulk Au.

口頭

La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$の高温正方晶での格子不安定性

脇本 秀一; 木村 宏之*; 藤田 全基*; 山田 和芳*; 野田 幸男*; 白根 元*; Gu, G.*; Kim, H.*; Birgeneau, R. J.*

no journal, , 

ホールドープ系高温超伝導体であるLa$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$では、高温正方晶(HTT)相において低温斜方晶(LTO)的な格子歪み(CuO$$_6$$八面体の傾き)が残ることが、中性子散乱実験で散漫散乱として観測されている。本研究では、超伝導と格子非整合なLTO的格子歪みとの関連を調べるため、$$x$$=0.07, 0.125(Ba), 0.15, 0.20の試料について、中性子散乱実験を行った。測定したすべての試料において、LTO的な八面体の傾きに起因した散漫散乱ピークが、かつ傾きの方向(LTO相でb軸に相当する方向)に格子非整合な変調を伴って観測された。変調周期の逆数に相当する格子非整合性$$delta$$は、温度上昇に伴い増加し、すべての試料で$$T/T_s$$($$T_s$$は構造相転移温度)に対してスケールする普遍的な振る舞いを示した。以上の結果と、超伝導を示さない$$x=0.05$$の結果から、格子非整合な変調を伴ったLTO歪みは超伝導領域に特有の性質であることが示された。

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