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Fe
intermetallic compoundCao, Y.*; Zhou, H.*; Khmelevskyi, S.*; Lin, K.*; Avdeev, M.*; Wang, C.-W.*; Wang, B.*; Hu, F.*; 加藤 健一*; 服部 高典; et al.
Chemistry of Materials, 35(8), p.3249 - 3255, 2023/04
被引用回数：1 パーセンタイル：0(Chemistry, Physical)静水圧や化学圧力は、結晶構造を変化させる効率的な刺激であり、材料科学において電気的、磁気的特性のチューニングによく利用されている。しかし、化学圧力は定量化が困難であり、これら両者の定量的な対応関係はまだよくわかっていない。本研究では、負の熱膨張(NTE)を持つ永久磁石の候補である金属間化合物を調べた。放射光X線その場観察により、AlをドープしたHoFeに負の化学圧力があることを明らかにし、単位セル体積の温度・圧力依存性を用いそれを定量的に評価した。また、磁化測定と中性子回折測定を組み合わせることで、磁気秩序に対する化学圧力と静水圧の違いを比較した。興味深いことに、圧力はNTEの抑制と増強を制御するために使用することができた。電子状態計算から、圧力がFermiレベル(EF)に対する主要バンドの上部に影響を与えたことを示しており、これは磁気安定性に影響を与え、それが磁気とNTEを調節する上で重要な役割を果たしていることがわかった。本研究は、圧力の影響を理解し、それを利用して機能性材料の特性を制御する良い例を示している。
Jiang, X.*; 服部 高典; Xu, X.*; Li, M.*; Yu, C.*; Yu, D.*; Mole, R.*; 矢野 真一郎*; Chen, J.*; He, L.*; et al.
Materials Horizons, 10(3), p.977 - 982, 2023/03
被引用回数：5 パーセンタイル：87.86(Chemistry, Multidisciplinary)現在の蒸気圧縮式冷凍機に代わる環境に優しい冷凍機として、バロカロリック効果に基づく固体冷凍機が世界的に注目されている。一般に、バロカロリック効果が発現する相はいずれも常圧でも存在する。ここでは、それらの物質と違って、KPF
が高圧の菱面体晶相を生成することにより、巨大なバロカロリック効果を示すことを実証した。相図は、圧力依存の熱量測定、ラマン散乱測定、中性子回折測定に基づいて構築されたものである。本研究は、巨大バロカロリー効果に、高圧相の生成という新たな手法をもたらすと期待される。
山下 恵史朗*; 小松 一生*; Klotz, S.*; Fabelo, O.*; Fern
ndez-D
az, M. T.*; 阿部 淳*; 町田 真一*; 服部 高典; 入舩 徹男*; 新名 亨*; et al.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 119(40), p.e2208717119_1 - e2208717119_6, 2022/10
被引用回数：2 パーセンタイル：22.35(Multidisciplinary Sciences)氷の多形体は、圧力や温度により驚くほど多様な構造を示す。水素結合の乱れは、その構造多様性の重要な要因であるだけでなく、その物性をも支配している。しかし、観測可能な逆格子空間が限られていることや、高圧下で測定されたデータの不確かさにより、高圧下において氷多形体の乱れた構造を明らかにすることは困難であった。今回、単結晶および粉末中性子回折の両方を用いて、2.2GPa, 298Kにおいて主要な高圧氷である氷VIIの乱れた構造を初めて明らかにした。最大エントロピー法を用いることにより3次元的な原子分布を導くことに成功し、水素がこれまで言われていた離散的なサイトではなく、リング状に分布をしていることを発見した。また、274Kでの全散乱実験により、氷VIIの水素秩序相である氷VIIIとは、同じ分子構造を持つにもかかわらず、その分子間構造が異なることを明らかにした。今回の単結晶と粉末回折の相補的な構造解析によって、氷VIIのユニークな無秩序構造が明確に示された。今回の発見は、圧力によって大きく変化するプロトンダイナミクスと関連しており、圧力下における氷VIIの異常な物性の構造的な起源を理解することに役立つと考えられる。
Wang, X.*; Tang, X.*; Zhang, P.*; Wang, Y.*; Gao, D.*; Liu, J.*; Hui, K.*; Wang, Y.*; Dong, X.*; 服部 高典; et al.
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 12(50), p.12055 - 12061, 2021/12
被引用回数：6 パーセンタイル：44.89(Chemistry, Physical)置換ポリアセチレンは、ポリアセチレン骨格の化学的安定性,物性,付加機能の向上が期待されるが、その多様性は非常に限られている。今回我々は、固体のアセチレンジカルボン酸に外圧を加えることにより、従来の方法では合成が非常に困難であったトランス-ポリアセチレン骨格上のすべての炭素がカルボキシル基に結合した結晶性のポリ-ジカルボキシルアセチレンができることを報告する。重合は、水素結合を利用したトポケミカル反応であった。このユニークな構造は、カルボニル基の極めて高い含有量とポリアセチレン骨格の高い導電性を組み合わせたもので、リチウムイオン電池(LIB)負極として高い比容量と優れたサイクル/レート性能を示す。我々は、完全に機能化された結晶性ポリアセチレンを紹介し、高分子LIB材料や活性基を多く含む高分子材料合成のために圧力重合が有力な方法であることを提案する。
Klotz, S.*; Baptiste, B.*; 服部 高典; Feng, S. M.*; Jin, Ch.*; B
neut, K.*; Guigner, J. M.*; Est
ve, I.*
Carbon, 185, p.491 - 500, 2021/11
被引用回数：1 パーセンタイル：6.33(Chemistry, Physical)二硫化炭素(CS)は、その最も近い類似体であるCOとともに、二重共有結合からなる最も単純な分子系の一つである。高圧下では、この分子構造は分解され、拡張された結晶性またはポリマー性の固体を形成すると考えられる。ここでは、大容量高圧技術を用いて300Kで約10GPa (100kbar)まで圧縮することにより、瞬間的な反応で純粋な硫黄とCSに近い化学組成を持つ化合物の混合体が得られ、常圧まで回収できることを示している。中性子回折,X線回折,ラマン測定の結果、この物質は硫黄がナノメートルオーダーのsp
グラファイト層に結合していることがわかった。電気抵抗の温度依存性からこの化合物は45meVのギャップを持つ半導体であることが明らかになった。200
C以上の温度でアニールすることで、硫黄含有量をC
Sまで減らすことができた。この物質の構造的・電子的特性は、過去に行われたCSの高圧実験で報告された「ブリッジマンブラック」とは根本的に異なる。
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
被引用回数：21 パーセンタイル：74.59(Chemistry, Multidisciplinary)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。
徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr
mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati
, M.*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 服部 泰佑; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011037_1 - 011037_6, 2020/03
ウランを含む遍歴強磁性超伝導体では強磁性と超伝導がミクロに共存する。このことは強磁性揺らぎを媒介としたスピン三重項超伝導の存在を直感的に示唆している。またURhGeでは結晶のb軸に磁場をかけていくと、一度壊された超伝導が再び出現する(磁場誘起超伝導)。このようなウラン系遍歴強磁性超伝導体の特性は、磁気揺らぎによる超伝導のメカニズムを実験的に検証する格好の舞台を与えている。講演では単結晶試料において行ったNMR緩和率
の磁場角度依存性の結果について報告し、遍歴磁性超伝導体URhGeの磁気揺らぎと超伝導の関係について、UCoGeとの比較をしながら議論する。
to 34 GPaKlotz, S.*; Casula, M.*; 小松 一生*; 町田 真一*; 服部 高典
Physical Review B, 100(2), p.020101_1 - 020101_5, 2019/07
被引用回数：11 パーセンタイル：53.18(Materials Science, Multidisciplinary)イッテルビウム水素化物(YbH)はCaH型構造からYがhcp位置、Hが未知の位置にある高圧相へと16GPaで転移する。本研究では、34GPaまでの中性子回折実験により、Hを含めた構造の完全決定を行った。水素(重水素)は、空間群
の2aおよび2d位置を占め、高対称な"崩れた"密な充点構造をとる。高圧相への転移はゆるやかに起こり、全水素のうちの半分が、波打った水素レイヤーからYbで作られる格子の格子間に移動するように見える。第一原理計算から、この相転移は、
電子の占有率の変化(完全に占有状態から、部分占有状態x
0.75)を伴うことが分かった。この相転移に伴う軌道から
軌道への電子遷移は、結晶のバンドギャップを閉じ、金属状態を生み出す。その金属の基底状態は、格子間水素の面外振動モードを含んだ大きな電子-格子相互作用を持っている。
; Pulsed-field NMR study on single crystals up to 56 T徳永 陽; Orlova, A.*; Bruyant, N.*; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Krmer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati, M.*; 比嘉 野乃花; et al.
Physical Review B, 99(8), p.085142_1 - 085142_5, 2019/02
被引用回数：6 パーセンタイル：27.67(Materials Science, Multidisciplinary)CeInは正方晶の結晶構造を持ち、圧力下で反強磁性秩序が抑えられ、同時にその近傍で超伝導が出現する代表的な重い電子系超伝導体の一つである。本研究ではパルス強磁場NMRを用いて、強磁場下で出現する磁場誘起量子臨界点近傍の電子状態の微視的研究を行った。その結果、45テスラ以上の磁場領域においても基本的な磁気構造には変化がないことが微視的観点から初めて確認された。
-AlOOH under mantle conditions using neutron diffraction佐野 亜沙美; 服部 高典; 小松 一生*; 鍵 裕之*; 永井 隆哉*; Molaison, J. J.*; Dos Santos, A. M.*; Tulk, C. A.*
Scientific Reports (Internet), 8(1), p.15520_1 - 15520_9, 2018/10
被引用回数：43 パーセンタイル：92.48(Multidisciplinary Sciences)含水鉱物の高圧相である-AlOOHについて、地球深部に相当する高圧環境下で水素結合に関連すると考えられる物性の変化が起きることが報告されていたが、その原因については議論があった。今回、J-PARC MLFのPLANETおよびSNSのSNAPにおける高圧下中性子実験により-AlOOHの水素位置の圧力変化を観測し、水素原子が二つの隣接する酸素原子間の中点に存在するようになる「水素結合の対称化」が、地下約520kmに相当する圧力18万気圧で起きることを初めて直接観察した。またそれより少し低い圧力下では、前駆現象として、水素が酸素間の中点をはさんだ二つの等価な位置をそれぞれ1/2の確率で占めるディスオーダー状態が起きること、また水素をその同位体である重水素に置き換えると変化の起きる圧力が高圧側に移動することも見出した。これらの現象が起きた圧力は、先行研究により見つかっていた、圧縮挙動の変化や弾性波速度の上昇といった物性変化が起きる圧力とほぼ一致しており、水素結合の対称化とその前駆現象が鉱物の性質に大きな影響を及ぼしていることが、今回初めて実験的に裏付けられた。
Chanyshev, A. D.*; Litasov, K. D.*; Rashchenko, S.*; 佐野 亜沙美; 鍵 裕之*; 服部 高典; Shatskiy, A. F.*; Dymshits, A. M.*; Sharygin, I. S.*; 肥後 祐司*
Crystal Growth & Design, 18(5), p.3016 - 3026, 2018/05
被引用回数：19 パーセンタイル：84.86(Chemistry, Multidisciplinary)マルチアンビル装置を用いたその場中性子およびX線回折により、1.5-8.2GPaで、固体ベンゼンの高温下の構造変化を溶融または分解まで調べた。重水素化ベンゼン相II(空間群P2
/c)の結晶構造を、3.6-8.2GPaおよび473-873Kで精密化した。格子定数に関して、7.8-8.2GPaにおいて有意な温度依存性は見られなかった。3.6-4.0GPaでは、ベンゼン環面からの重水素原子のずれとベンゼン環の小さなジグザグ変形を観測した。これらは、ベンゼン分子のずれ、および
共役炭素骨格-隣接重水素原子間のファンデルワールス結合の距離の減少の為に、温度により増大した。723-773Kおよび3.9-4.0GPaにおけるベンゼン分子の変形は、同じ条件におけるベンゼンのオリゴマー化に関連していると思われる。1.5-8.2GPaの圧力範囲において、ベンゼンの分解温度は773-923Kの間に決定された。融解は2.2GPa、573Kで確認された。ラマン分光法によって分析されたクエンチされた生成物は炭素質材料からなる。今回決定したベンゼンの相図は、1.5-8GPaにおけるナフタレン,ピレン、およびコロネンのものとコンシステントである。
H-CF cocrystal under extreme conditionsWang, Y.*; Wang, L.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Andrzejewski, M.*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; Katrusiak, A.*; Meng, Y.*; Liao, F.*; et al.
Journal of Physical Chemistry C, 120(51), p.29510 - 29519, 2016/12
被引用回数：23 パーセンタイル：62.07(Chemistry, Physical)芳香族分子を加圧重合(PIP)すると飽和炭素ナノ構造を作ることができる。強く-結合した積層ユニットとしてCH-CF不可物は超分子化学に広く適用され、PIPのよい事前構造体を提供する。本研究では、高圧下におけるCH-CF共結晶の構造変化とその後のPIPプロセスを調べた。ラマン分光、IR、シンクロトロンX線および中性子回折によって、4つの新しい分子複合体相V、VI、VIIおよびVIIIが同定され、特徴づけられた。V相は、低温で観察される相とは異なり、傾斜した柱状構造を有する。VI相およびVII相は、V相と類似の構造を有する。VIII相は、触媒なしで25GPa以上で不可逆的に重合し、sp
(CH/F)
物質を生成する。-の相互作用は、0.5GPa以下でも依然として支配的であるが、さらに高圧下では過度に進行する。この現象は、超分子相転移および重合プロセスを議論するために重要である。
徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Krmer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati, M.*; 酒井 宏典; 服部 泰佑; 神戸 振作; et al.
Physical Review B, 93(20), p.201112_1 - 201112_5, 2016/05
被引用回数：14 パーセンタイル：54.92(Materials Science, Multidisciplinary)強磁性超伝導体URhGeでは磁場を(
)面内に印可した場合に上部臨界磁場が大きく増大することが知られていた。本研究では10%のCoを置換したURhGeにおいて30Tまでの強磁場下でNMR実験を行い、このような超伝導の特異な振る舞いが三重臨界点近傍の磁気揺らぎの強い異方性に起因していることを明らかにした。すなわちこの臨界揺らぎはc軸方向に磁場をかけた場合には急激に抑制されるが、a軸方向の磁場成分にはまったく影響を受けない。このような超伝導と揺らぎの強い相関は量子臨界揺らぎによる超伝導の機構を実験的に強く支持するものである。
徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Krmer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati, M.*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 服部 泰佑; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 683(1), p.012010_1 - 012010_6, 2016/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.03(Materials Science, Multidisciplinary)本研究ではウラン化合物の強磁性超伝導で見つかった磁場誘起超伝導の発現機構の解明を行っている。これらの超伝導体では同じウランの遍歴5f電子が強磁性と超伝導を同時に担い、さらに磁場によって誘起される新しい超伝導相が存在する(磁場誘起超伝導相)。このことは強磁性揺らぎを媒介とした非BCS型の超伝導機構の存在を直感的に示唆している。さらにURhGeではこのような特異な超伝導はこれまでウラン化合物でしか発見されていない。現在、我々はCoをわずかにドープしたURhGe単結晶においてCo-NMR研究を行っている。今回はGrenoble強磁場研究所で行ったNMR実験の結果についても報告し、この系における磁場誘起超伝導現象の起源について議論する。
Fe(CN) accompanied with enhanced conductivityLi, K.*; Zheng, H.*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; Tulk, C. A.*; Molaison, J.*; Feygenson, M.*; Ivanov, I. N.*; Yang, W.*; Mao, H.-K.*
Inorganic Chemistry, 54(23), p.11276 - 11282, 2015/12
被引用回数：5 パーセンタイル：25.81(Chemistry, Inorganic & Nuclear)3重結合における圧力誘起重合は共役二重結合を引き起こすと考えられている。比較的低い圧力において重合を起こす金属シアン化物を探索するために、無水のLiFe(CN)を合成し、その結晶構造を調べた。実験の結果、CN
の不可逆な結合が、工業的な装置でも実現できるほど低い圧力で達成された。それに伴い電気伝導度は3倍に増加し、重合化したLiFe(CN)はリチウムイオン電池の電極として使える可能性がある。
Brazhkin, V. V.*; 片山 芳則; Kondrin, M. V.*; 服部 高典; Lyapin, A. G.*; 齋藤 寛之
Physical Review Letters, 100(14), p.145701_1 - 145701_4, 2008/04
被引用回数：44 パーセンタイル：83.61(Physics, Multidisciplinary)高温高圧X線回折その場観察実験,電気抵抗測定、及び融体からの急冷実験が液体カルコゲナイドAsSに対して行われた。得られた結果は、圧縮された融体に3種類の構造があることを示している。一つ目はある程度粘性のある分子性液体、二つ目は粘性の高い非金属重合液体、三つ目は粘性の低い金属液体である。2つの構造変化は、1.6から2.2GPaと4.6から4.8GPaでおきる。急激な冷却によって、分子性液体と金属液体は通常の高圧相に結晶化するが、重合液体は急冷によって新種のAsSガラスになった。液体AsSの多段階相転移の一般的な様相を、結晶の相図との関係を含めて議論する。
西川 宏之*; 惣野 崇*; 服部 雅晴*; 大木 義路*; 渡辺 英紀*; 及川 将一*; 荒川 和夫; 神谷 富裕
JAERI-Review 2003-033, TIARA Annual Report 2002, p.254 - 256, 2003/11
原研TIARAの軽イオン及び重イオンマイクロビーム装置を用い、マイクロビーム二次元走査によりフォトにクス基盤材料であるシリカガラスに導波、発光、調光機能を持つ微細な三次元構造を形成するための基礎研究を行った。細い短冊状にマイクロビーム照射した試料について顕微PL-ラマン分光及びAFMによるマッピングを行い、誘起される種々の構造変化を調べ、NBOHCによる650nmのPL帯の強度の分布、及び飛程近傍での高密度化による表面での凹部の生成が観測された。高品質なフォルター素子の作成を目指した光ファイバへのH
マイクロビーム照射実験では、コア部の局所領域に屈折率変化を誘起することができた。
西川 宏之*; 惣野 崇*; 服部 雅晴*; 西原 義孝*; 大木 義路*; 渡辺 英紀*; 及川 将一*; 神谷 富裕; 荒川 和夫
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 191(1-4), p.342 - 345, 2002/05
被引用回数：3 パーセンタイル：24.4(Instruments & Instrumentation)シリカガラスを用い、MeVエネルギーのイオンマイクロビームの照射効果を顕微フォトルミネッセンス(PL)・ラマン分光器と原子間顕微鏡(AFM)を用いて調べた。フォトルミネッセンス測定では、非架橋酸素ラジカル(≡Si-O)による欠陥を示す650nm帯が、イオンの飛跡に沿って分布している。また、マイクロビームの走査照射により生じた表面形状変化をAFMを用いて調べた結果、表面形状変化はビーム走査幅とイオン到達深度に良く対応して生じていることを明らかにした。さらに、照射と未照射の境界領域に強いPL強度分布を示す部分が生成することを見出した。この境界領域では、シリカガラス内部の高密度化とそれに付随して生じた表面形状変化による応力が原因で生成した欠陥と考えられる。
Bin Mohd Nor, M. S.*; 服部 修次*; 月森 和之; 矢田 浩基
no journal, ,
SUS304鋼は優れた耐食性材料であるが、塩化物を含む環境では孔食や応力腐食割れ等が発生しやすい欠点がある。本研究では、海塩粒子による応力腐食割れについてSUS304鋼を対象に、環境条件(鋭敏化処理時間,付着海塩量)を変化させて塩化物による応力腐食割れの発生を検討した。大気腐食割れ試験において、付着海塩量が少なくなるに従い割れが発生しにくくなり、非鋭敏化材における2週間の試験では、付着海塩量1200mg/m
以下で割れが発生しないことを見いだした。
Co
)GeのNMRによる研究,3徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Krmer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati, M.*; 服部 泰佑; 酒井 宏典; 神戸 振作; et al.
no journal, ,
ウラン系遍歴強磁性超伝導体UGe, URhGe, UCoGeでは同じウランの5f電子が強磁性と超伝導を同時に担っており、このことは強磁性揺らぎを媒介とした非BCS型の超伝導機構の存在を直感的に示唆している。我々はこの強磁性超伝導のスピン揺らぎと超伝導の関係を明らかにするため、Coを10%置換したURhGe単結晶においてCo-NMR研究を行っている。今回の講演では、最近行った低磁場領域でのCo-NMRの結果をもとに、UCoGeとの比較を行い、この系全体の磁気揺らぎと超伝導の関係について議論する予定である。
