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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-field and composition tuned antiferromagnetic instability in the quantum spin-liquid candidate NaYbO$$_2$$

Guo, J.*; Zhao, X.*; 河村 聖子; Ling, L.*; Wang, J.*; He, L.*; 中島 健次; Li, B.*; Zhang, Z.*

Physical Review Materials (Internet), 4(6), p.064410_1 - 064410_7, 2020/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.4.064410
 被引用回数：22 パーセンタイル：65.61(Materials Science, Multidisciplinary)

NaYbO$$_2$$ has been reported as a possible host for the quantum spin-liquid state. Here, the composition-dependent polycrystalline Na$$_{1-x}$$YbO$$_2$$ ($$x = 0$$, 0.03, and 0.07) has been investigated by combining high-field magnetizations and inelastic neutron scattering techniques. For the $$x = 0$$ sample, no signature of a magnetic order is observed down to 0.3 K. Inelastic neutron scattering measurement suggests a continuous low-energy excitation spectrum centered at momentum transfer $$(Q) sim 1.25$$~$AA$^{-1}$$ and extending up to energy transfer $$(E) sim 2.0$$~meV. In contrast, $$x = 0.03$$ and 0.07 samples exhibit magnetic transitions at 1.1 and 2.3 K, respectively. High-field magnetization measurements indicate similar behaviors for $$x = 0$$ and 0.03 samples including plateau-like features at the 1/3 saturated magnetization, which implies that the spin disorder in the $$x = 0$$ sample might be suppressed preceding the emergence of the up-up-down phase. This composition- and field-dependent study allows us to construct complete phase diagrams indicating that NaYbO$$_2$$ is a promising candidate for the quantum spin-liquid state in close proximity to the antiferromagnetic instability tuned by the application of magnetic fields as well as controlling the concentration of Na$$^+$$ ion vacancies.

論文

Effects of the nuclear structure of fission fragments on the high-energy prompt fission $$gamma$$-ray spectrum in $$^{235}$$U($$n_{rm th},f$$)

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.; 小川 達彦; Soldner, T.*; K$"o$ster, U.*; Pollitt, A.*; Hambsch, F.-J.*; et al.

Physical Review C, 100(4), p.044610_1 - 044610_7, 2019/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.100.044610
 被引用回数：15 パーセンタイル：77.80(Physics, Nuclear)

The prompt fission $$gamma$$-ray energy spectrum for cold-neutron induced fission of $$^{235}$$U was measured in the energy range $$E_{rm gamma}$$ = 0.8 - 20,MeV, by gaining a factor of about 10$$^{5}$$ in statistics compared to the measurements performed so far. The spectrum exhibits local bump structures at $$E_{rm gamma}approx$$4,MeV and $$approx$$6,MeV, and also a broad one at $$approx$$15,MeV. In order to understand the origins of these bumps, the $$gamma$$-ray spectra were calculated using a statistical Hauser-Feshbach model, taking into account the de-excitation of all the possible primary fission fragments. It is shown that the bump at $$approx$$4,MeV is created by the transitions between the discrete levels in the fragments around $$^{132}$$Sn, and the bump at $$approx$$6,MeV mostly comes from the complementary light fragments. It is also indicated that a limited number of nuclides, which have high-spin states at low excitation energies, can contribute to the bump structure around $$E_{rm gamma}approx$$15,MeV, induced by the transition feeding into the low-lying high-spin states.

論文

A New detector system for the measurement of high-energy prompt $$gamma$$-rays for low-energy neutron induced fission

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; 小川 達彦; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; A$"i$che, M.*; Astier, A.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 906, p.88 - 96, 2018/10

https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.07.055
 被引用回数：3 パーセンタイル：25.74(Instruments & Instrumentation)

中性子誘起核分裂における即発高エネルギー$$gamma$$線を観測するための新しい測定システムの開発を行った。測定システムは核分裂片を観測するための多芯線比例計数管と$$gamma$$線測定用のLaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータから構成される。開発したシステムを仏国ラウエ・ランジュバン研究所にある高中性子束炉のPF1Bコースに設置して、$$^{235}$$U中性子誘起核分裂における即発$$gamma$$線を行った。測定ではエネルギー最大20MeVまでの$$gamma$$線スペクトルの観測に成功し、$$^{235}$$U中性子誘起核分裂において非常に高いエネルギーの$$gamma$$線が放出されていることを確認した。

論文

Measurement of high-energy prompt $$gamma$$-rays from neutron induced fission of U-235

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.; 小川 達彦; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; Astier, A.*; Pollitt, A.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 146, p.04036_1 - 04036_4, 2017/09

https://doi.org/10.1051/epjconf/201714604036
 被引用回数：4 パーセンタイル：88.69(Nuclear Science & Technology)

核分裂に伴い放出される即発$$gamma$$線スペクトルの測定は高励起状態にある中性子過剰な核分裂片の脱励起過程を理解する上で重要であると同時に、革新的原子炉の設計といった応用分野においても重要である。これまで$$^{252}$$Cfの自発核分裂においては、核分裂片の巨大共鳴振動が励起されていることを示唆する、8MeVから20MeVにおいて膨らみを持つ高エネルギー$$gamma$$線が観測されていることが知られている。巨大共鳴振動励起の起源を理解するためには$$^{252}$$Cfの自発核分裂以外で即発$$gamma$$線スペクトルを測定する必要があるが、中性子誘起核分裂においては最近の測定においても9MeV程度までしか観測されていない。我々は$$^{235}$$U(n,f)においても20MeVまでの即発$$gamma$$線スペクトルの観測を目的とした測定を仏国ラウエ・ランジュバン研究所にある高中性子束炉の大強度冷中性子ビームを用いて行った。発表では測定で得られた結果について報告する。

論文

Volume-wise destruction of the antiferromagnetic Mott insulating state through quantum tuning

Frandsen, B. A.*; Liu, L.*; Cheung, S. C.*; Guguchia, Z.*; Khasanov, R.*; Morenzoni, E.*; Munsie, T. J. S.*; Hallas, A. M.*; Wilson, M. N.*; Cai, Y.*; et al.

Nature Communications (Internet), 7, p.12519_1 - 12519_8, 2016/08

https://doi.org/10.1038/ncomms12519
 被引用回数：36 パーセンタイル：76.64(Multidisciplinary Sciences)

RENiO$$_3$$ (RE = rare-earth element) and V$$_2$$O$$_3$$ are archetypal Mott insulator systems. When tuned by chemical substitution (RENiO$$_3$$) or pressure (V$$_2$$O$$_3$$), they exhibit a quantum phase transition (QPT) between an antiferromagnetic Mott insulating state and a paramagnetic metallic state. Because novel physics often appears near a Mott QPT, the details of this transition, such as whether it is first or second order, are important. Here, we demonstrate through muon spin relaxation/rotation experiments that the QPT in RENiO$$_3$$ and V$$_2$$O$$_3$$ is first order: the magnetically ordered volume fraction decreases to zero at the QPT, resulting in a broad region of intrinsic phase separation, while the ordered magnetic moment retains its full value until it is suddenly destroyed at the QPT. These findings bring to light a surprising universality of the pressure-driven Mott transition, revealing the importance of phase separation and calling for further investigation into the nature of quantum fluctuations underlying the transition.

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：78.76(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

Resonant Cu $$L$$$$_{alpha,beta}$$ emission spectra of CuGeO$$_{3}$$ single crystal

安居院 あかね; Guo, J.*; Sathe, C.*; Nordgren, J.*; 日高 昌則*; 山田 勲*

Physica Status Solidi (C), 3(8), p.2880 - 2883, 2006/09

https://doi.org/10.1002/pssc.200669577
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

擬1次元系CuGeO$$_{3}$$に単結晶について、Cuの$$L$$吸収端の吸収分光と共鳴発光分光を行った。発光スペクトルは強い励起エネルギー依存性をしめした。このスペクトルはCu 3$$d$$間の$$d$$-$$d$$励起をしめしている。$$d$$電子は物性にかかわる電子であるので分光データから、系の電子構造などについて言及する。

論文

Variation of $$^{14}$$C, $$^{137}$$Cs and stable carbon composition in forest soil and its implications

Guo, J.; 安藤 麻里子; 天野 光

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 255(1), p.223 - 229, 2003/01

https://doi.org/10.1023/A:1022281226010
 被引用回数：7 パーセンタイル：45.09(Chemistry, Analytical)

本研究では、$$^{14}$$Cの表層環境中挙動を評価するために、茨城県内3地点の未攪乱森林土壌において、有機物含有量、$$delta$$$$^{13}$$C値,$$^{14}$$C,$$^{137}$$Csの土壌中深度分布を測定・解析した。$$^{137}$$Cs比放射能のピークは3地点でともに地表から5-10cmの所に存在した。$$^{137}$$Csのフォールアウトは1963-1964年に最高値を示していたことが知られていることから5-10cmの深さが1964年近くに対応していることがわかる。$$^{14}$$C比放射能は、高速燃焼-二酸化炭素吸収-液体シンチレーション測定法により測定した。$$^{14}$$C比放射能も同様に上層10cmまでにピークが存在したが、そのピークは$$^{137}$$Csのピークよりも上方にずれる傾向を示し、$$^{14}$$Cが$$^{137}$$Csより地表を循環する傾向が強いことを示唆している。

報告書

Adsorption mechanisms and models of $$^{85}$$Sr, $$^{237}$$Np, $$^{238}$$Pu and $$^{241}$$Am in loess media (Joint research)

田中 忠夫; 向井 雅之; 前田 敏克; 松本 潤子; 小川 弘道; Li, S.*; Wang, Z.*; Wang, J.*; Guo, Z.*; Zhao, Y.*

JAERI-Research 2002-034, 20 Pages, 2002/12

JAERI-Research-2002-034.pdf:1.1MB

$$^{85}$$Sr(II),$$^{237}$$Np(V),$$^{238}$$Pu(IV)及び $$^{241}$$Am(III)の黄土への吸着メカニズムと吸着モデルを吸着脱離実験結果に基づき検討した。$$^{85}$$Sr及び$$^{237}$$Npの分配係数は$$^{238}$$Pu及び$$^{241}$$Amより2$$sim$$3桁小さい値であった。分配係数が小さな$$^{85}$$Sr及び$$^{237}$$Npの黄土への吸着は、主にイオン交換によって支配されていた。一方、黄土に吸着した大部分の$$^{238}$$Pu及び$$^{241}$$Amは、鉄やマンガンの水酸化物・酸化物や腐植物質との選択的な化学結合によって支配されていた。得られた吸着脱離実験結果に基づき、黄土中における放射性核種の移行を解析する手法を確立するため、吸着の可逆性,反応速度等を考慮した吸着モデルを提案した。

論文

Regenerative pulse shaping; A New technique for ultrabroadband amplification

Squier, J.*; Guo, T.*; LeBlanc, C.*; Korn, G.*; Rose-Petruck, C.*; R$'a$ksi, F.*; Yakovlev, V. V.*; 山川 考一; Barty, C. P. J.*

Ultrafast Phenomena 10; Springer Series in Chemical Physics 62, p.87 - 89, 1996/00

近年、急速な勢いで進展を続ける極短パルス・超高出力レーザーシステムの開発研究において、これまで短パルス化の障壁となっていたレーザー増幅器の利得狭帯化の制御方法として新たに提案した「再生パルス成形技術」について発表を行う。この手法により、これまで得られていたレーザー光のスペクトル幅の約2倍のバンド幅を有する増幅パルスの生成に成功し、この増幅パルスを圧縮することにより、最短18フェムト秒のテラワットレーザーパルスが発生された。

口頭

Spectroscopic investigations for the chemical bond properties of the actinide and lanthanide-soft donor complexes and molecular design of new ion recognition ligands

矢板 毅; Shuh, D.*; 池田 隆司; 小林 徹; 鈴木 伸一; 岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 池田 篤史; 阿久津 和宏; Guo, J.*

no journal, , 

3価,4価アクチノイドであるキュリウム及びプルトニウムと複素環窒素ドナー配位子との錯体を中心にX線発光及び吸収スペクトル及び密度氾関数法を用いる電子状態解析を行った。これによりアクチノイドの5f軌道は、6d軌道と混成し効果的に窒素の2p軌道と相互作用することを見いだした。この研究を基礎にその相互作用する窒素側の軌道に着目し、アクチノイドイオン識別の鍵になる相互作用について検討した。その結果、フェルミレベルより5eVレベルの軌道から窒素側からの電子供与が、それよりさらに5eV低いレベルにおいてアクチノイドからの電子逆供与があることがわかった。さらにこれらの相互作用には、二つのドナー窒素が適当な位置に配置するということが重要であることも併せて見いだした。この条件をもとに分子設計を実施し、3価,4価アクチノイドに選択的に配位するイオン認識化合物フェナントロリンアミド(PTA)の開発に成功した。この化合物は、高い酸濃度領域でも窒素ドナーが機能するという新しい性能も併せ持つなどこれまでにない性能を有することがわかった。

口頭

Measurement of high-energy prompt fission $$gamma$$ rays in $$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)

小川 達彦; 牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; A$"i$che, M.*; Astier, A.*; et al.

no journal, , 

原子炉内の放射線挙動の解析、使用済み核燃料の放射線安全確保、原子核に関する基礎研究などの様々な観点に応じて、アクチノイドの核分裂に伴って放出される$$gamma$$線が測定されてきた。ここで、$$gamma$$線は励起状態にある核分裂生成物から生じ、従来は8MeV程度までのエネルギー域を測定対象としてきた。しかし、核分裂生成物の一部は20MeV程度の励起エネルギーを持ち、8MeVを超える高エネルギー$$gamma$$線を放出することが理論的に予測されていた。本研究では、Laue Langevin研究所のhigh-flux research reactorを用いて、$$^{235}$$Uターゲットに熱中性子を照射し、その中性子捕獲核分裂反応から放出される$$gamma$$線をLaBrシンチレータで測定した。ここで得られた$$gamma$$線エネルギースペクトルは、8MeV以下では従来の測定結果と合致し、10MeV以上の部分に山を成す構造を作り、20MeV近傍までなだらかに伸びた。本研究で進めた測定により、核分裂反応は20MeV付近まで高エネルギーにわたって$$gamma$$線を発生させることとともに、そのエネルギースペクトルについても、$$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)を例にして明らかにした。

口頭

Measurement of high-energy prompt fission $$gamma$$ rays in $$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)

小川 達彦; 牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; A$"i$che, M.*; Astier, A.*; et al.

no journal, , 

原子炉内の放射線挙動の解析、使用済み核燃料の放射線安全確保、原子核についての基礎研究などの観点に応じて、アクチノイドの核分裂に伴って放出されるガンマ線の測定がなされてきた。ここで、ガンマ線は励起状態にある核分裂生成物から生じ、これまでは8MeV程度までのエネルギー域を測定対象としてきた。しかし、核分裂生成物の一部は20MeV程度の励起エネルギーを持ち、8MeVを超える高エネルギーガンマ線を放出することが理論的に予測されていたため、その測定データが望まれてきた。本研究では、Laue Langevin研究所のhigh-flux research reactorを用いて、$$^{235}$$Uターゲットに熱中性子を照射し、その中性子捕獲核分裂反応から放出されるガンマ線をLaBrシンチレータで測定した。ここで得られたガンマ線エネルギースペクトルは、8MeV以下では従来の測定結果と合致し、10MeV以上の部分に山を成す構造を作り、20MeV近傍までなだらかに伸びた。本研究で進めた測定により、核分裂反応は20MeV付近まで高エネルギーにわたってガンマ線を発生させることとともに、そのエネルギースペクトルについても、$$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)を例にして明らかにした。

口頭

$$^{235}$$U中性子核分裂における即発高エネルギーガンマ線の測定

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.; 小川 達彦; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; A$"i$che, M.*; Astier, A.*; et al.

no journal, , 

福島第一原子力発電所では、廃止措置に向けてデブリとなった核燃料の取出しが計画されているが、体系が未臨界であることを保証しながら作業を進める必要がある。核分裂生成物に由来した強いバックグラウンド$$gamma$$線環境下で核分裂事象の頻度を計測することになるため、我々は即発高エネルギー$$gamma$$線に感度を有する未臨界監視検出器の開発を提案している。この検出器開発の基礎データとなる、$$^{235}$$U中性子核分裂に伴い発生する即発$$gamma$$線のエネルギースペクトルを測定するため、我々は多芯線比例計数管・LaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータから構成される新たな測定装置の開発を行った。開発した装置を用いた測定は、仏国ラウエ・ランジュバン研究所の高中性子束炉(HFR)からの大強度冷中性子ビームを用いて行い、おおよそ20MeVまでのエネルギー領域で$$gamma$$線を観測することに成功した。本発表では測定で得られた結果を報告するとともに、$$gamma$$線の発生機構についても議論する。

口頭

Measurement of high-energy prompt fission $$gamma$$-ray emission in $$^{235}$$U ($$n_{rm th},f$$)

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; 小川 達彦; Soldner, T.*; K$"o$ster, U.*; Hambsch, F.-J.*; 河野 俊彦*; et al.

no journal, , 

Prompt fission $$gamma$$-ray spectra (PFGS) are important as they allow us to study the structure and de-excitation process of neutron-rich fission fragments. They are also required for the design of the Gen-IV fast reactors and advanced light-water reactors. For spontaneous fission of $$^{252}$$Cf, $$^{252}$$Cf(sf), prompt fission $$gamma$$ rays were observed up to energies of about $$E_{gamma}=$$20 MeV. For neutron-induced fissions, however, the measured PFGS are limited below $$E_{gamma}$$ = 9$$sim$$10 MeV. In this work we extended the measurement of the PFGS for cold neutron-induced fission of $$^{235}$$U up to $$E_{gamma}sim$$ 20 MeV by gaining a factor of about 10$$^{5}$$ in statistics compared to the measurements performed so far. The measurement was carried out at the PF1B cold-neutron facility of the ILL, Grenoble, France. The spectrum exhibits local bump structures at $$E_{gamma}sim$$ 4 MeV and $$sim$$ 6 MeV and also a broad one at $$sim$$ 15 MeV. In this contribution, we will discuss the origins of the bump structures in comparison with the statistical Hauser-Feshbach model calculation.

口頭

遍歴的5f軌道電子応答型配位子フェナントロリンアミド(PTA)錯体の電子状態とそのイオン認識特性

矢板 毅; 鈴木 伸一; 小林 徹; 岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; Shuh, D.*; Anders, P.*; Guo, J.*

no journal, , 

遍歴的5f電子に応答する配位子フェナントロリンアミドは、5f電子を持つアクチノイドイオンに対しては高い親和性を示す一方で、4f系のランタノイドあるいは5f電子を持たないアクチノイドイオンに対する親和性は弱い。電子状態解析の結果、遍歴的なf軌道電子の存在が積極的な相互作用の促進に重要であることがわかった。

口頭

$$^{235}$$U(n$$_{rm th}$$,f)における高エネルギー即発ガンマ線スペクトルの測定

西尾 勝久; 牧井 宏之; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; 小川 達彦; Soldner, T.*; K$"o$ster, U.*; Pollitt, A.*; Hambsch, F.-J.*; et al.

no journal, , 

$$^{235}$$U熱中性子入射核分裂における即発ガンマ線スペクトルを高エネルギー領域まで測定した。実験はグルノーブル・ラウエランジェバン研究所の研究用原子炉から供給される冷中性子ビームを用いて行った。従来の測定に比べて5桁高い感度を実現し、ガンマ線エネルギーで20MeVまでのスペクトルを得た。スペクトル上にいくつかの局所的な構造を見出した。考察の結果、これらは中性子過剰核の準位構造を反映し、特定の核分裂片から放出されたものであることがわかった。

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