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論文

Neutron spectroscopy evidence on the dual nature of magnetic excitations in a van der Waals metallic ferromagnet Fe$$_{2.75}$$GeTe$$_{2}$$

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

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 Fe$$_{2.72}$$GeTe$$_{2}$$, 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 Fe$$_{2.72}$$GeTe$$_{2}$$. Such behaviors are generally expected in heavy-fermion systems with heavy $$f$$ electrons but are rarely clearly observed in materials with light $$d$$ electrons. These findings shed light on the understanding of magnetism in transition-metal compounds.

論文

Evidence for strong correlations at finite temperatures in the dimerized magnet Na$$_{2}$$Cu$$_{2}$$TeO$$_{6}$$

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

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 Na$$_{2}$$Cu$$_{2}$$TeO$$_{6}$$ 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 $$b$$-axis. The excitation gap is of $$sim$$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 Na$$_{2}$$Cu$$_{2}$$TeO$$_{6}$$, but also for the universality of the strongly correlated state in a broad range of quantum magnetic systems.

論文

Origin of magnetovolume effect in a cobaltite

Miao, P.*; Tan, Z.*; Lee, S. H.*; 石川 喜久*; 鳥居 周輝*; 米村 雅雄*; 幸田 章宏*; 小松 一生*; 町田 真一*; 佐野 亜沙美; et al.

Physical Review B, 103(9), p.094302_1 - 094302_18, 2021/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

層状ペロブスカイトPrBaCo$$_{2}$$O$$_{5.5}$$は、熱膨張のない複合材料を作るために必要な負の熱膨張(NTE)を示す。NTEは、自発的な磁気秩序と密接に関連していることがわかっていた(磁気体積効果: MVE)。今回、われわれは、PrBaCo$$_{2}$$O$$_{5.5}$$の連続的な磁気体積効果が、本質的には不連続であり、大きな体積を持つ反強磁性絶縁体(AFILV)から、小さな体積をもつ強磁性卑絶縁体(FLISV)への磁気電気的相転移に起因することを明らかにした。また、磁気電気効果(ME)は、温度,キャリアドーピング,静水圧,磁場などの複数の外部刺激に対して高い感度を示した。これは、これまでよく知られている対称性の破れを伴う巨大磁気抵抗やマルチフェロイック効果などのMEとは対照的であり、輝コバルト鉱のMEは同一の結晶構造で起こる。われわれの発見は、MEとNTEを実現するための新しい方法を示しており、それは新しい技術に応用されるかもしれない。

論文

International network of nuclear structure and decay data evaluators

Dimitriou, P.*; Basunia, S*; Bernstein, L.*; Chen, J.*; Elekes, Z.*; Huang, X.*; Hurst, A.*; 飯村 秀紀; Jain, A. K.*; Kelley, J.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 239, p.15004_1 - 15004_4, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.19

評価済み核構造データファイル(Evaluated Nuclear Structure Data File: ENSDF)は、原子核構造と崩壊に関する様々な実験データを全ての核種について集めて、それらの実験データの評価値を与えてある世界唯一のデータファイルである。ENSDFは定期的に更新されており、そのための評価作業は各国の評価者で分担している。評価作業を速やかに行うために、IAEAの援助の下に評価者の国際的なネットワークが組織されている。この発表では、ネットワークの最近の活動のうち、ENSDFの処理コードの開発、測定が必要とされているデータのリストの作成、インターネット版核図表の利用の拡充などについて報告する。また、核構造・崩壊データの需要が増大しているにもかかわらず、評価者が減っている問題についても述べる。

論文

Signatures of the vortical quark-gluon plasma in hadron yields

田屋 英俊*; Park, A.*; Cho, S.*; Gubler, P.; 服部 恒一*; Hong, J.*; Huang, X.-G.*; Lee, S. H.*; 門内 明彦*; 大西 明*; et al.

Physical Review C, 102(2), p.021901_1 - 021901_6, 2020/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:57.67(Physics, Nuclear)

We investigate the hadron production from the vortical quark-gluon plasma created in heavy-ion collisions. Based on the quark-coalescence and statistical hadronization models, we show that total hadron yields summed over the spin components are enhanced by the local vorticity with quadratic dependence. The enhancement factor amounts to be a few percent and may be detectable within current experimental sensitivities. We also show that the effect is stronger for hadrons with larger spin, and thus propose a new signature of the local vorticity, which may be detected by the yield ratio of distinct hadron species having different spins such as $$phi$$ and $$eta'$$. The vorticity dependence of hadron yields seems robust, with consistent predictions in both of the hadron production mechanisms for reasonable values of the vorticity strength estimated for heavy-ion collisions.

論文

Fine structure in the $$alpha$$ decay of $$^{223}$$U

Sun, M. D.*; Liu, Z.*; Huang, T. H.*; Zhang, W. Q.*; Andreyev, A. N.; Ding, B.*; Wang, J. G.*; Liu, X. Y.*; Lu, H. Y.*; Hou, D. S.*; et al.

Physics Letters B, 800, p.135096_1 - 135096_5, 2020/01

 被引用回数:6 パーセンタイル:89.19(Astronomy & Astrophysics)

Fine structure in the $$alpha$$ decay of $$^{223}$$U was observed in the fusion-evaporation reaction $$^{187}$$Re($$^{40}$$Ar,p3n) by using fast digital pulse processing technique. Two $$alpha$$-decay branches of $$^{223}$$U feeding the ground state and 244 keV excited state of $$^{219}$$Th were identified by establishing the decay chain $$^{223}$$U$$rightarrow$$$$^{219}$$Th$$rightarrow$$$$^{215}$$Ra$$rightarrow$$$$^{211}$$Rn. The $$alpha$$-particle energy for the ground-state to ground-state transition of $$^{223}$$U was determined to be 8993(17) keV, 213 keV higher than the previous value, the half-life was updated to be 62$$^{+14}_{-10} mu$$s. Evolution of nuclear structure for $$N$$=131 even-$$Z$$ isotones from Po to U was discussed in the frameworks of nuclear mass and reduced $$alpha$$-decay width, a weakening octupole deformation in the ground state of $$^{223}$$U relative to its lighter isotones $$^{219}$$Ra and $$^{211}$$Th was suggested.

論文

Selective nitrogen doping in graphene; Enhanced catalytic activity for the oxygen reduction reaction

Wang, X.*; Hou, Z.*; 池田 隆司; Huang, S.-F.*; 寺倉 清之*; Boero, M.*; 尾嶋 正治*; 柿本 雅明*; 宮田 清蔵*

Physical Review B, 84(24), p.245434_1 - 245434_7, 2011/12

 被引用回数:30 パーセンタイル:77.86(Materials Science, Multidisciplinary)

窒素がドープされたジグザググラフェンリボンの構造及び電子的性質を端の炭素の終端を1水素と2水素の比率をさまざまに変えて密度汎関数により調べた。われわれの以前の仕事で触媒活性に重要な役割を持つと主張した端の隣のグラファイト状窒素の安定性は2水素終端された炭素の割合が増えるにつれて増大することがわかった。さらに、2水素終端された端の炭素は室温で酸素が存在する条件下では容易に1水素終端に変わることがわかった。われわれの結果をもとに、端の炭素の終端の水素化の程度をコントロールすることにより窒素ドープグラフェンの酸素還元触媒活性が増強できることを提案する。また本研究でわれわれが対象とした窒素のX線吸収スペクトルと発光スペクトルにおける特徴も示す。

論文

Identified charged hadron production in $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

 被引用回数:156 パーセンタイル:99.42(Physics, Nuclear)

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの$$pi, K, p$$の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また$$m_T$$$$x_T$$スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

論文

Azimuthal correlations of electrons from heavy-flavor decay with hadrons in $$p+p$$ and Au+Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.

Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:52.71(Physics, Nuclear)

重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。

論文

Effect of hydrogen termination on carbon $$K$$-edge X-ray absorption spectra of nanographene

Hou, Z.*; Wang, X.*; 池田 隆司; Huang, S.-F.*; 寺倉 清之*; Boero, M.*; 尾嶋 正治*; 柿本 雅明*; 宮田 清蔵*

Journal of Physical Chemistry C, 115(13), p.5392 - 5403, 2011/03

 被引用回数:36 パーセンタイル:74.9(Chemistry, Physical)

水素によるグラフェンエッジの終端に関する情報を得るためにナノグラフェンの炭素K端X線吸収スペクトルを密度汎関数計算によって調べた。われわれの結果は、エッジの終端の仕方によって化学結合状態とエッジに局在した状態が異なってくるために、エッジ近傍の炭素原子の1$$s$$準位の束縛エネルギーが大きく影響を受けることを示している。ジグザググラフェンナノリボンに対する理論スペクトルでは1つの水素と2つの水素によるエッジ終端の比に依存して$$pi^{ast}$$ピークと相対的に異なる位置にショルダーが現れることがわかった。さらに、実験で観測されている$$pi^{ast}$$ピークと$$sigma^{ast}$$ピークの間の構造はエッジでのC-HとC-H$$_{2}$$結合の$$sigma^{ast}$$状態に由来することがわかった。

論文

Measurement of neutral mesons in $$p$$ + $$p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV and scaling properties of hadron production

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 83(5), p.052004_1 - 052004_26, 2011/03

 被引用回数:149 パーセンタイル:98.49(Astronomy & Astrophysics)

RHIC-PHENIX実験で重心エネルギー200GeVの陽子陽子衝突からの$$K^0_s$$, $$omega$$, $$eta'$$$$phi$$中間子生成の微分断面積を測定した。これらハドロンの横運動量分布のスペクトルの形はたった二つのパラメーター、$$n, T$$、のTsallis分布関数でよく記述できる。これらのパラメーターはそれぞれ高い横運動量と低い横運動量の領域のスペクトルを決めている。これらの分布をフィットして得られた積分された不変断面積はこれまで測定されたデータ及び統計モデルの予言と一致している。

論文

Gravity-induced diffusion of isotope atoms in monoatomic solid Se

真下 茂; 小野 正雄; Huang, X. S.*; 井口 裕介*; 岡安 悟; 小林 桂*; 中村 栄三*

Europhysics Letters, 81(5), p.56002_1 - 56002_4, 2008/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:61.26(Physics, Multidisciplinary)

超重力場下の固体状態の単体元素金属Seにおいて、同位体の沈降現象を確認した。81万G,試料温度190$$^{circ}$$Cにて超重力処理した試料では、微細化した結晶,成長した結晶,羽状の結晶が重力方向に対して平行に出現している層状の結晶状態が得られていた。結晶成長が見られた領域では0.8%以上の$$^{82}$$Se/$$^{76}$$Seの同位体比の変化が見られていることがわかった。前述の結果は置換型の自己拡散をする構成原子が重力によって沈降したことを表しており、同位体分離や不純物組成や結晶状態の制御等への応用の可能性を示唆している。

論文

Sedimentation of isotope atoms in monatomic liquid Se

真下 茂; 小野 正雄; Huang, X. S.*; 井口 裕介*; 岡安 悟; 小林 桂*; 中村 栄三*

Applied Physics Letters, 91(23), p.231917_1 - 231917_3, 2007/12

 被引用回数:20 パーセンタイル:62.16(Physics, Applied)

超重力場下の単体元素金属において、同位体の沈降現象を確認した。試料温度300$$^{circ}$$C,重力加速度70万$$sim$$90万Gの超重力場実験後の試料では$$^{82}$$Se/$$^{76}$$Seの同位体比で3.5%の傾斜が実現されていた。回収試料断面の光学顕微鏡写真観察において、羽状の結晶組織が観察された。実験によって得られた同位体存在比の傾斜は、原子間の相互作用がないとした、理想状態のシミュレーション結果と比べて2倍大きな値であり、非理想系であることが示唆された。前述の結果は置換型の自己拡散をする構成原子が重力によって沈降したことを表しており、同位体分離や結晶制御,大質量星内での物質動力学などといった応用が考えられる。

論文

Formation of atomic-scale graded structure in Se-Te semiconductor under strong gravitational field

Huang, X. S.*; 小野 正雄; 上野 秀人*; 井口 裕介*; 冨田 健; 岡安 悟; 真下 茂

Journal of Applied Physics, 101(11), p.113502_1 - 113502_5, 2007/06

 被引用回数:24 パーセンタイル:67.81(Physics, Applied)

セレニウム-テルリウム(Se-Te)半導体について、実験温度260$$^{circ}$$C,最大加速度100万Gにて超重力場実験を行い、配向性のある結晶成長を伴った1mmあたり88at%もの原子レベルで連続的な傾斜構造を得た。この傾斜構造では、格子定数とSeとTeの3$$d$$電子の結合エネルギーは組成に応じて重力方向に連続的に変化しているが、これは、バンドギャップの傾斜が実現されていることを示している。また、ほぼ重力方向に垂直な向きにc軸が向くように結晶が成長していることがわかった。また、実験結果とシミュレーションとの比較から、沈降の拡散係数が一般的なケミカルポテンシャルによる拡散の100倍以上であると見積もられることがわかった。この結果は、沈降の拡散メカニズムが一般的な空孔機構とは異なるメカニズムである可能性を示唆している。

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

 被引用回数:36 パーセンタイル:78.52(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

強い重力場下におけるIn-Pb合金中の構成原子の沈降; 実験及びシミュレーション

小野 正雄; 木下 貴博*; Huang, X. S.*; 井口 裕介*; 岡安 悟; 真下 茂*

日本金属学会誌, 70(6), p.511 - 516, 2006/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

超重力場下における原子の沈降現象を調べるためにIn-Pb固溶系合金(In:Pb=80:20at%)について超重力場実験を行った(最大加速度:100万Gレベル,温度:融点直下(固体),出発試料:中間相の$$alpha$$相単相(面心正方晶、c$$_{0}$$/a$$_{0}$$$$>$$1)、時間:30-150h)。時間の条件のみを変えた複数の実験から濃度変化の時間依存性を調べた。これにより時間の経過に伴い組成が変化し60時間以下でほぼ定常状態に達したことがわかった。また、原子の沈降プロセスのシミュレーションから、沈降の拡散係数は一般的な拡散の拡散係数の8倍程度になると見積もられた。また、60時間で定常状態に達したと考えた場合はシミュレーションから見積もられる沈降の拡散係数は10$$^{-11}$$m$$^{2}$$/sオーダーとなった。実験中の試料は固体であるにもかかわらずこの拡散係数は液体金属の拡散係数と同等であることから、この系の沈降の拡散メカニズムは地上の重力場下での拡散と異なるメカニズムになっている可能性が示唆された。

論文

Positron lifetime measurement on centrifuged Bi$$_{3}$$Pb$$_{7}$$ intermetallic compound

小野 正雄; Huang, X. S.*; 柴田 康弘*; 井口 裕介*; 境 誠司; 前川 雅樹; Chen, Z. Q.*; 長壁 豊隆; 河裾 厚男; 楢本 洋*; et al.

Proceedings of 1st International Conference on Diffusion in Solids and Liquids (DSL 2005), p.531 - 533, 2005/07

これまでに幾つかの低融点合金系について超重力場下における固体中での原子の沈降による傾斜構造を実現し、金属間化合物Bi$$_{3}$$Pb$$_{7}$$では分解反応を実現している。本研究では、組成変化が起きない温度条件下で超重力処理を施した金属間化合物(Bi$$_{3}$$Pb$$_{7}$$, 120$$^{circ}$$C, 90.5万G, 100h)について陽電子消滅寿命測定を行った。その結果、出発試料に比べ平均寿命が延びていることがわかった。超重力場下で空孔が導入され、点欠陥として結晶内に留まっていると考えられる。原子の沈降メカニズムとして、(1)高速な空孔機構,(2)準格子間型機構,(3)1, 2の組合せを考えているが、これらの可能性を示唆する結果である。沈降メカニズムの解明に向けて今後より詳しく調べる予定である。

口頭

カーボンアロイ触媒における分光の理論解析

池田 隆司; Hou, Z.*; Wang, X.*; Huang, S.-F.*; 寺倉 清之*; 尾嶋 正治*; 柿本 雅明*; 宮田 清蔵*

no journal, , 

窒素をドープしたカーボンアロイ触媒が固体高分子形燃料電池の空気極における酸素分子還元反応の有力な白金代替触媒として注目を集めている。触媒活性のさらなる向上のためには、触媒活性点と反応機構のミクロな理解が必須である。われわれはこれまでに、炭素材を端のあるグラフェンシートとして簡素化したモデルを用いて第一原理電子状態計算を基盤とした分子動力学計算を行い、グラフェンにおける触媒活性に寄与する窒素の配置、及び触媒活性点での酸素分子還元反応の反応機構を調べてきた。一方、東京大学の尾嶋グループにより実際に合成されたカーボンアロイ触媒の分光実験が放射光を用いて精力的に行われている。本発表では第一原理電子状態計算をもとに分光スペクトルを求め実験結果と比較することにより、実際のカーボンアロイ触媒における触媒活性点の構造を検討した結果を報告する。

口頭

カーボンアロイ触媒における酸素還元反応機構の理論研究

池田 隆司; Hou, Z.*; Wang, X.*; Huang, S.-F.*; 寺倉 清之*; 尾嶋 正治*; 柿本 雅明*; 宮田 清蔵*

no journal, , 

窒素をドープしたカーボンアロイ触媒が固体高分子形燃料電池の空気極における酸素分子還元反応の有力な白金代替触媒として注目を集めている。触媒活性のさらなる向上のためには、触媒活性点と反応機構のミクロな理解が必須である。われわれはこれまでに、炭素材を端のあるグラフェンシートとして簡素化したモデルを用いて第一原理電子状態計算を基盤とした分子動力学計算を行い、グラフェンにおける触媒活性に寄与する窒素の配置、及び触媒活性点での酸素分子還元反応の反応機構を調べてきた。その結果、窒素をグラフェンの特定の位置にドープすると金属がなくても触媒活性を示すことを見いだしている。一方、東京大学の尾嶋グループにより実際に合成されたカーボンアロイ触媒の分光実験が放射光を用いて精力的に行われ、われわれの提案した触媒活性点モデルを支持する実験結果が得られている。本講演では、シミュレーションから示唆されたカーボンアロイ触媒における酸素還元反応の反応機構をまとめて議論する。

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