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SR studies and charge-spin percolation modelSheng, 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
A pyrite system NiS
Se
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 
0.45 followed by the AFM to paramagnetic metal (PMM) transition at 1.0. Among a few other Mott systems which exhibit similar two-step transitions, Ni(S,Se) 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.
Mn
N films with ferrimagnetic compensation伊藤 啓太*; 安富 陽子*; Zhu, S.*; Nurmamat, M.*; 田原 昌樹*; 都甲 薫*; 秋山 了太*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 小口 多美夫*; et al.
Physical Review B, 101(10), p.104401_1 - 104401_8, 2020/03
被引用回数：18 パーセンタイル：73.04(Materials Science, Multidisciplinary)Spintronics devices utilizing a magnetic domain wall motion have attracted increasing attention, and ferrimagentic materials with almost compensated magnetic moments are highly required to realize the fast magnetic domain wall motion. Here, we report a key function for this purpose in anti-perovskite CoMnN films. Perpendicular magnetization emerges for 
, and the saturation magnetization reaches a minimum value at 
.
筒井 菜緒; 伴 康俊; 鈴木 英哉*; 中瀬 正彦*; 伊藤 紗弓*; 稲葉 優介*; 松村 達郎; 竹下 健二*
Analytical Sciences, 36(2), p.241 - 246, 2020/02
被引用回数：21 パーセンタイル：79.8(Chemistry, Analytical)ランタノイドからのアクチノイドの効果的な分離について調べるため、新規抽出剤テトラドデシル-1,10-フェナントロリン-2,9-ジアミド(TDdPTDA)と3-ニトロベンゾトリフルオリド(F-3),ニトロベンゼン, 
-ドデカンなど様々な希釈剤並びにAm, Cm及びLnを用いて単段のバッチ試験を行った。抽出速度は実際の抽出フローシートを実行するにあたり十分な速さであった。分配比対TDdPTDA濃度及び分配比対硝酸濃度のグラフの傾きは、F-3系及びニトロベンゼン系では似ていたが、-ドデカン系とは異なっていた。これらの違いは希釈剤の特徴によるものである。この研究ではTDdPTDAが高い
及び 
を示し、AmのLnに対する分離係数(
)は分離するのに十分な値であることを明らかにした。
岩崎 悠真*; 澤田 亮人*; Stanev, V.*; 石田 真彦*; 桐原 明宏*; 大森 康智*; 染谷 浩子*; 竹内 一郎*; 齊藤 英治; 萬 伸一*
npj Computational Materials (Internet), 5, p.103_1 - 103_6, 2019/10
被引用回数：47 パーセンタイル：87.87(Chemistry, Physical)Machine learning is becoming a valuable tool for scientific discovery. Particularly attractive is the application of machine learning methods to the field of materials development, which enables innovations by discovering new and better functional materials. To apply machine learning to actual materials development, close collaboration between scientists and machine learning tools is necessary. However, such collaboration has been so far impeded by the black box nature of many machine learning algorithms. It is often difficult for scientists to interpret the data-driven models from the viewpoint of material science and physics. Here, we demonstrate the development of spin-driven thermoelectric materials with anomalous Nernst effect by using an interpretable machine learning method called factorized asymptotic Bayesian inference hierarchical mixture of experts (FAB/HMEs). Based on prior knowledge of material science and physics, we were able to extract from the interpretable machine learning some surprising correlations and new knowledge about spin-driven thermoelectric materials. Guided by this, we carried out an actual material synthesis that led to the identification of a novel spin-driven thermoelectric material. This material shows the largest thermopower to date.
伊藤 啓*; 伊藤 大介*; 齊藤 泰司*; 江連 俊樹; 松下 健太郎; 田中 正暁; 今井 康友*
Proceedings of 18th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-18) (USB Flash Drive), p.6632 - 6642, 2019/08
本論文では、自由表面渦によるガス巻込み流量を評価するための力学モデルを提案する。本モデルは、ガスコアの非定常伸長に関する理論式とガスコアからの気泡離脱に係る臨界ガスコア長の実験式を含む。ガス巻込み流量は、単位時間当たりの臨界ガスコア長を超えた伸長分として、前述の2式に基づいて計算される。このモデルを単純な水試験体系に適用し、ガス巻込み流量を計算した結果、自由表面渦の強さを決定する作動流体(水)の流量がある閾値を超えると、ガス巻込み流量が急激に増加することを確認した。
TAs
(
= Co,Ni)Tam, D. M.*; Song, Y.*; Man, H.*; Cheung, S. C.*; Yin, Z.*; Lu, X.*; Wang, W.*; Frandsen, B. A.*; Liu, L.*; Gong, Z.*; et al.
Physical Review B, 95(6), p.060505_1 - 060505_6, 2017/02
被引用回数：23 パーセンタイル：71.49(Materials Science, Multidisciplinary)We use neutron diffraction and muon spin relaxation to study the effect of in-plane uniaxial pressure on the antiferromagnetic (AF) orthorhombic phase in BaFeTAs and its Co- and Ni-substituted members near optimal superconductivity. In the low-temperature AF ordered state, uniaxial pressure necessary to detwin the orthorhombic crystals also increases the magnetic ordered moment, reaching an 11% increase under 40 MPa for BaFe
Co
As, and a 15% increase for BaFe
Ni
As. We also observe an increase of the AF ordering temperature (
) of about 0.25 K/MPa in all compounds, consistent with density functional theory calculations that reveal better Fermi surface nesting for itinerant electrons under uniaxial pressure. The doping dependence of the magnetic ordered moment is captured by combining dynamical mean field theory with density functional theory, suggesting that the pressure-induced moment increase near optimal superconductivity is closely related to quantum fluctuations and the nearby electronic nematic phase.
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
被引用回数：33 パーセンタイル：77.26(Multidisciplinary Sciences)RENiO
(RE = rare-earth element) and VO are archetypal Mott insulator systems. When tuned by chemical substitution (RENiO) or pressure (VO), 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 and VO 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.
大島 宏之; 上羽 智之; 橋本 昭彦*; 今井 康友*; 伊藤 昌弘*
AIP Conference Proceedings 1702, p.040011_1 - 040011_4, 2015/12
原子力機構では、様々な運転条件下における高速炉燃料集合体内熱流動現象の解明を目的として、3つの熱流動解析プログラムと1つの変形解析プログラムで構成するシミュレーションシステムの開発を進めている。ここでは、システムを構成する各プログラムの数値解析手法と妥当性確認の概要を示す。
笹尾 英嗣; 湯口 貴史*; 伊藤 康人*; 井上 貴至*; 石橋 正祐紀
Proceedings of 10th Asian Regional Conference of International Association for Engineering Geology and the Environment (IAEG ARS 2015) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2015/09
高レベル放射性廃棄物の地層処分において、割れ目ネットワークの理解は物質移動特性を評価する上で重要な課題である。本報告では、土岐花崗岩を事例として、割れ目の不均一な分布の成因を検討した。土岐花崗岩では、浅部に低角度および高角度傾斜の割れ目の多い部分があるが、深部では割れ目の数は減少し、高角度傾斜割れ目が卓越する。また、高角度傾斜割れ目の密度分布は不均一である。熱年代学および古地磁気学的研究からは花崗岩形成初期には冷却速度が速く、地磁気方位がばらつくことが明らかになった。これらのことから、花崗岩は急速冷却期に不均一に歪が分布し、その結果として脆性領域に達した際に歪分布に基づいて、不均一に割れ目が形成されたと考えられる。このことから、割れ目ネットワークの理解には、花崗岩冷却過程の理解が必要である。
FeN (x = 0, 3, 4) films grown by molecular beam epitaxy伊藤 啓太*; 佐内 辰徳*; 安富 陽子*; Zhu, S.-Y.*; 都甲 薫*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 木村 昭夫*; 末益 崇*
Journal of Applied Physics, 115(17), p.17C712_1 - 17C712_3, 2014/05
被引用回数：18 パーセンタイル：60.33(Physics, Applied)We evaluated orbital (
) and spin magnetic moments (
) of CoFeN (x = 0, 3, 4) epitaxial thin films grown by molecular beam epitaxy using X-ray magnetic circular dichroism, and discussed the dependence of these values on x. Site-averaged value of Fe atoms was deduced to be 1.91 
per atom, and that of Co atoms to be 1.47 per atom in Co
FeN at 300 K. These values are close to 1.87 per Fe atom in Fe
N and 1.43 per Co atom in CoN, respectively. This result implies that the Fe and Co atoms in the CoFeN films were located both at corner and face-centered sites in the anti-perovskite lattice. Spin magnetic moments per unit cell were decreased linearly with increasing x in CoFeN. This tendency is in good agreement with theory predicted by the first-principle calculation.
伊藤 啓; 高田 孝*; 大野 修司; 粉川 広行; 上出 英樹; 今井 康友*; 河村 拓己*
日本機械学会論文集,B, 79(808), p.2630 - 2634, 2013/12
ナトリウム冷却高速炉の1次冷却系統内には、微小気泡・溶存ガスの形態で不活性ガスが存在している。また、J-PARCの水銀ターゲットループ内には、キャビテーション抑制用のマイクロバブルが存在している。これらの気泡挙動について評価するため、著者らは低濃度気泡流解析コードVIBULの整備を進めている。本研究では、気泡キャリーアンダー等の新たなモデルを構築・導入し、水銀ターゲットループを対象とした解析を行う。
伊藤 啓; 大野 修司; 上出 英樹; 粉川 広行; 二川 正敏; 河村 拓己*; 今井 康友*
JAEA-Research 2013-008, 117 Pages, 2013/10
JAEA-Research-2013-008.pdf:6.55MB
ナトリウム冷却大型高速炉では、1次冷却系統内に存在する気泡・溶存ガスによる炉心反応度擾乱や熱交換器性能低下などが懸念されており、冷却系統内における気泡・溶存ガス挙動を把握することは、高速炉の安定運転を担保するうえで重要である。また、J-PARCの水銀ターゲットシステムにおいては、キャビテーションによる構造材壊食を抑制するために微小気泡を注入しているが、熱交換器におけるガス蓄積を防止するため、微小気泡の挙動を評価することが課題となっている。原子力機構では、液体金属流れ(主として高速炉1次冷却材流れ)中の気泡・溶存ガス挙動を評価するため、フローネットワーク型の解析コードVIBULの整備を進めており、本研究では、解析精度向上を目的としたVIBULコードの改良と、水銀ターゲットシステムに適用するために必要なモデルの開発を行った。
伊藤 啓; 江連 俊樹; 大野 修司; 上出 英樹; 中峯 由彰*; 今井 康友*
JAEA-Research 2013-007, 75 Pages, 2013/10
JAEA-Research-2013-007.pdf:5.21MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)では、ナトリウム冷却大型高速炉(JSFR)の安全設計クライテリア構築の一環として、原子炉容器内上部プレナム部におけるさまざまな熱流動現象の評価を行っている。自由液面におけるカバーガス巻込み及びホットレグ配管入口部における液中渦キャビテーションは重要な評価対象であり、前者は1次冷却系統内への気泡混入によって炉心出力擾乱やIHX除熱性能劣化など高速炉の安定運転に影響を及ぼす可能性があるため、後者は構造物(配管)健全性確保の観点から、その発生を抑制することが重要である。どちらの現象も、強い旋回渦の発生による渦中心での圧力低下に伴って発生するため、現象評価のためには渦挙動を正確に模擬できる手法が必須である。そこで、JAEAでは、数値解析と渦モデルを用いたガス巻込み評価手法の構築を進めている。本研究では、実規模ガス巻込み現象への適用性確認を目的として、1/1.8縮尺試験を対象とした評価を行う。また、液中渦に対する圧力降下量や代表圧力等の評価を行うため、ガス巻込み発生評価手法を拡張することで液中渦評価手法を開発し、液中渦基礎試験を対象とした検証を行う。
伊藤 啓; 大島 宏之; 中峯 由彰*; 今井 康友*
Journal of Power and Energy Systems (Internet), 6(2), p.151 - 164, 2012/06
ナトリウム冷却高速炉におけるガス巻込み現象を評価するため、CFDに基づく評価手法の整備を進めている。本研究では、ガス巻込み現象の評価精度向上のため、乱流渦粘性モデルの構築と検証を行う。乱流渦粘性モデルを導入した評価手法によって、従来の手法よりも短いガスコア長さが得られ、試験結果との整合性が向上することを示す。
伊藤 啓; 大島 宏之; 今井 康友*
Proceedings of 19th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-19) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/10
ナトリウム冷却大型高速炉の設計研究において、自由液面渦によって誘起されるガス巻込み現象を抑制することが重要である。しかし、ガス巻込み現象の非線形性や局所性のため、ガス巻込み発生を正確に予測するのは簡単ではない。このため、著者らは、非線形性や局所性を考慮できる数値解析に基づく評価手法の構築を進めている。本研究では、ガス巻込み現象の評価精度向上のため、乱流渦モデルを開発し、基礎実験におけるガスコア長さを評価対象として検証を行う。改良したガス巻込み評価手法によって求められたガスコア長さは、従来の評価結果よりも短いものとなり、実験結果に近づいた。
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
被引用回数：158 パーセンタイル：93.74(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
(Zn
Mn)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。
伊藤 啓; 大島 宏之; Xu, Y.*; 今井 康友*
JAEA-Research 2010-063, 58 Pages, 2011/03
JAEA-Research-2010-063.pdf:2.09MB
日本原子力研究開発機構(JAEA)は、FBRサイクル実用化研究開発(FaCTプロジェクト)においてナトリウム冷却高速炉の設計研究を進めている。実用炉の設計概念においては、経済性向上のために出力に比してコンパクトな炉容器を指向しているため、炉容器内の流速が相対的に速くなり、自由液面におけるカバーガス巻込みの発生が懸念されている。ガス巻込みによって気泡が1次冷却系統内に混入すると、炉心出力の擾乱,IHXにおける除熱性能劣化など高速炉の安定運転に影響を及ぼす可能性があるため、ガス巻込みの抑制は設計成立上重要である。そこで、JAEAでは、数値解析を利用したナトリウム冷却炉におけるガス巻込み発生評価手法の構築を進めている。本研究では、作動流体物性値によるガスコア長さの過大評価を抑制するため、表面張力の効果を考慮した表面張力モデル及び乱流粘性の効果を考慮した乱流粘性モデルを開発し、水及びナトリウムにおけるガス巻込み試験を対象としてモデルの検証を行った。
SR study of CeRhIn
under applied pressureHeffner, R.*; 後神 達郎*; Andreica, D.*; 大石 一城*; 髭本 亘; 伊藤 孝; Amato, A.*; Spehling, J.*; Klauss, H. H.*; Bauer, E. D.*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 225, p.012011_1 - 012011_6, 2010/06
被引用回数：1 パーセンタイル：50.33(Physics, Applied)At ambient pressure CeRhIn is an incommensurate antiferromagnet with Neel temperature 
= 3.8 K. The application of pressure reduces and yields (1) a state in which AFM coexists with superconductivity, and then (2) a superconducting state in the absence of AFM. We report transverse-field muon spin relaxation (SR) measurements at pressures 2.07 and 2.26 GPa in the pure superconducting state of single-crystalline CeRhIn. SR is sensitive to the local field distribution produced by the vortex lattice in a mixed superconducting state, allowing a measurement of the magnetic field penetration depth 
. We measured 
for applied field along the 
-axis as a function of temperature , and find 
(0) = 372(5) nm and 338(6) nm for 
= 2.07 GPa and 2.26 GPa, respectively. The -dependence of the superfluid density 
was found to be 
with 
= 1.9(2).
SrCuOMacDougall, G. J.*; Savici, A. T.*; Aczel, A. A.*; Birgeneau, R. J.*; Kim, H.*; Kim, S.-J.*; 伊藤 利充*; Rodriguez, J. A.*; Russo, P. L.*; 植村 泰朋*; et al.
Physical Review B, 81(1), p.014508_1 - 014508_7, 2010/01
被引用回数：11 パーセンタイル：46.11(Materials Science, Multidisciplinary)Transverse-field muon spin rotation measurements of overdoped LaSrCuO reveal a large broadening of the local magnetic field distribution in response to applied field, persisting to high temperatures. The field response is approximately Curie-Weiss-like in temperature and is largest for the highest doping investigated. Such behavior is contrary to the canonical Fermi-liquid picture commonly associated with the overdoped cuprates and implies extensive heterogeneity in this region of the phase diagram. A possible explanation for the result lies in regions of staggered magnetization about dopant cations, analogous to what is argued to exist in underdoped systems.
SrCuO superconductor from muon-spin-relaxation measurementsMacDougall, G. J.*; Aczel, A. A.*; Carlo, J. P.*; 伊藤 利充*; Rodriguez, J.*; Russo, P. L.*; 植村 泰朋*; 脇本 秀一; Luke, G. M.*
Physical Review Letters, 101(1), p.017001_1 - 017001_4, 2008/07
被引用回数：60 パーセンタイル：88.1(Physics, Multidisciplinary)銅酸化物高温超伝導体に見られる擬ギャップの起源として、擬ギャップ温度以下で、時間反転対称性の破れた軌道電流パターンを持つ秩序状態が存在することが理論で提唱され、YBCOを用いた中性子回折実験によりその軌道電流から生まれるモーメントに起因すると考えられる磁気ピークが観測されている。本研究では、微小な内部磁場の観測に優れるミュウオンスピン緩和測定を用いて、LaSrCuOの組成を最適ドープから過剰ドープまで変化させて軌道電流秩序状態があるかを検証した。その結果、軌道電流秩序状態はすべての組成で存在せず、仮に存在したとしても内部磁場にして0.2G以下であり、中性子で報告されたモーメントの200分の1以下となる。よって、理論で提唱されているような時間反転対称性の破れた軌道電流パターンを持つ秩序状態は存在しないことを示した。
