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論文

Vortex rectenna powered by environmental fluctuations

Lustikova, J.*; 塩見 雄毅*; 横井 直人*; 壁谷 典幸*; 木村 憲彰*; 家永 紘一郎*; 金子 真一*; 大熊 哲*; 高橋 三郎*; 齊藤 英治

Nature Communications (Internet), 9, p.4922_1 - 4922_6, 2018/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Multidisciplinary Sciences)

A rectenna, standing for a rectifying antenna, is an apparatus which generates d.c. electricity from electric fluctuations. It is expected to realize wireless power transmission as well as energy harvesting from environmental radio waves. To realize such rectification, devices that are made up of internal atomic asymmetry such as an asymmetric junction have been necessary so far. Here we report a material that spontaneously generates electricity by rectifying environmental fluctuations without using atomic asymmetry. The sample is a common superconductor without lowered crystalline symmetry, but, just by putting it in an asymmetric magnetic environment, it turns into a rectifier and starts generating electricity. Superconducting vortex strings only annihilate and nucleate at surfaces, and this allows the bulk electrons to feel surface fluctuations in an asymmetric environment: a vortex rectenna. The rectification and generation can be switched on and off with only a slight change in temperature or external magnetic fields.

論文

Fermi surface of ThRu$$_{2}$$Si$$_{2}$$ as a reference to the strongly correlated isostructural metals investigated by quantum oscillations

松本 裕司*; 芳賀 芳範; 立岩 尚之; 青木 晴善*; 木村 憲彰*; 山村 朝雄*; 山本 悦嗣; 松田 達磨*; Fisk, Z.*; 山上 浩志*

Journal of the Physical Society of Japan, 85(10), p.104709_1 - 104709_7, 2016/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:61.97(Physics, Multidisciplinary)

dHvA oscillations were detected on an actinide compound ThRu$$_2$$Si$$_2$$ which is regarded as a reference to strongly correlated electron systems URu$$_2$$Si$$_2$$ and CeRu$$_2$$Si$$_2$$. Observed Fermi surfaces well coincides with the band structure calculations, as well as experimentally obtained ones for a heavy fermion compound CeRu$$_2$$Si$$_2$$. On the other hand, Fermi surfaces of URu$$_2$$Si$$_2$$ have significantly different characteristics, suggesting an itinerant ground state of 5f electrons.

論文

Unusual pressure evolution of the Meissner and Josephson effects in the heavy-fermion superconductor UPt$$_3$$

郷地 順*; 住山 昭彦*; 山口 明*; 本山 岳*; 木村 憲彰*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Physical Review B, 93(17), p.174514_1 - 174514_5, 2016/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.1(Materials Science, Multidisciplinary)

The Josephson effect between a single crystal UPt$$_3$$ and a conventional superconductor Al has been investigated under pressure. A possible change of the superconducting order parameter has been detected at a critical $$P_c$$ where the symmetry-breaking antiferromagnetic order disappears. The conclusion is also supported by the different behaviors observed in Josephson current and penetration depth.

論文

Enhancement of the cyclotron effective mass in U$$_{0.03}$$Th$$_{0.97}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$

芳賀 芳範; 松本 裕司*; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 木村 憲彰*; 山村 朝雄*; Fisk, Z.

Journal of Physics; Conference Series, 592(1), p.012036_1 - 012036_5, 2015/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:21.82

We investigate the modification of the electronic state of ThRu$$_2$$Si$$_2$$ upon replacing non magnetic Th by U. We successfully observed the quantum oscillation signals from the Fermi surface. The observed Fermi surfaces did not show a significant change in size for the U$$_{0.03}$$Th$$_{0.97}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$ sample. However the enhancement of the cyclotron effective mass demonstrates the hybridization of the 5$$f$$ states with the conduction bands.

報告書

チェレンコフ光観測の原子炉計測への適用,1; チェレンコフ光量による原子炉出力の推定

山本 圭一; 武内 伴照; 佐野 忠史*; 本間 亮平*; 木村 伸明; 大塚 紀彰; 小菅 史明*; 中島 健*; 土谷 邦彦

JAEA-Technology 2014-028, 56 Pages, 2015/01

JAEA-Technology-2014-028.pdf:9.23MB

既存軽水炉における運転管理技術・炉心計画の高度化及びシビアアクシデント時にも対応できる監視システムの開発の一環として、原子炉出力変化時におけるチェレンコフ光の輝度などの変化を定量的に測定及び評価することにより、通常の計装では監視できない炉心内の核的・熱的情報をリアルタイムで原子炉計測が可能なシステムを開発することを目的として研究を行っている。本報告書は、燃料から放出される$$gamma$$線及び$$beta$$線によるチェレンコフ光量の評価をモデル計算により求め、京都大学研究用原子炉で観察したチェレンコフ光の画像から炉内情報を得るための検討結果をまとめたものである。

論文

Development of in-reactor observation system using Cherenkov light, 5

大塚 紀彰; 武内 伴照; 山本 圭一; 柴田 晃; 木村 伸明; 竹本 紀之; 谷本 政隆; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; 宇根崎 博信*; et al.

KURRI Progress Report 2013, P. 215, 2014/10

チェレンコフ光を用いたリアルタイム原子炉内情報計測技術を確立するために、京都大学研究用原子炉(KUR)にて、原子炉出力変更時及び定常運転時におけるチェレンコフ光のCCDカメラによる観察を行い、映像の輝度値と炉出力の関係性を調べた。その結果、炉出力が2-3MW以上になるとG及びB輝度信号は最大値である255に達して飽和するピクセルが存在することによってハレーションが生じることが分かった。そこで、KUR最大出力の5MWでも飽和しないR輝度信号を用いて、適切な比例係数を掛けてG及びB輝度信号値を求める補正を行ったところ、全輝度値は炉出力と比例することがわかった。これらの結果、チェレンコフ光を利用して炉出力を見積もる手法の見通しを得た。

論文

Electronic states in antiferromagnetic compound URhIn$$_5$$ investigated by de Haas-van Alphen effect and high pressure resistivity measurements

松本 裕司; 芳賀 芳範; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 木村 憲彰*; 青木 晴善*; Fisk, Z.

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011097_1 - 011097_5, 2014/06

Single crystal samples of a new uranium compound URhIn$$_5$$ with the well-known tetragonal HoCoGa$$_5$$-type structure have been grown by the indium flux method. Although this compound is isostructural to a Ga-analogue URhGa$$_5$$, the unit cell volume is significantly larger in URhIn$$_5$$. In contrast to non-magnetic behavior in the isostructural URhGa$$_5$$, URhIn$$_5$$ has a magnetic ground state with a magnetic transition at 98 K, indicating a drastic difference in electronic states between these compounds.

論文

Single-crystal growth and de Haas-van Alphen effect study of ThRu$$_2$$Si$$_2$$

松本 裕司*; 芳賀 芳範; 立岩 尚之; 青木 晴善*; 木村 憲彰*; 松田 達磨*; 山本 悦嗣; Fisk, Z.; 山上 浩志*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011096_1 - 011096_5, 2014/06

Electronic differences between heavy Fermion CeRu$$_2$$Si$$_2$$ and isoelectronic nonmagnetic ThRu$$_2$$Si$$_2$$ have been investigated. We succeeded in observing the de Haas-van Alphen oscillation in a high quality single crystal of ThRu$$_2$$Si$$_2$$. The mean free path of conduction carriers has been estimated as 6400 ${AA}$, indicating the high quality of the present sample.

論文

Josephson effect between UPt$$_3$$ and conventional superconductors under pressure

郷地 順*; 住山 昭彦*; 山口 明*; 本山 岳*; 木村 憲彰*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011067_1 - 011067_6, 2014/06

The Josephson critical current $$I_{rm c}$$ between a single crystal UPt$$_3$$ and conventional superconductors has been measured under pressure. The observation of $$I_{rm c}$$ well above the critical pressure 0.25 GPa, together with a Fraunhofer-like pattern in the magnetic field modulation of $$I_{rm c}$$ indicates that the Josephson effect is allowed in the superconducting state of UPt$$_3$$.

論文

Pairing symmetry of UPt$$_3$$ probed by thermal transport tensors

井澤 公一*; 町田 洋*; 伊藤 淳史*; 宗 義尚*; 多田 勝哉*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 木村 憲彰*; 大貫 惇睦; 堤 康雅*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 83(6), p.061013_1 - 061013_8, 2014/06

 被引用回数:15 パーセンタイル:23.54(Physics, Multidisciplinary)

Recent advances on the study of the gap symmetry in UPt$$_3$$ by thermal conductivity tensors are reported. The field-angle-resolved thermal conductivity shows spontaneous twofold symmetry breaking i the gap function for the high-field C-phase, indicating the pairing symmetry of UPt$$_3$$ belongs to an $$E_{1u}$$ representation in the $$f$$-wave category.

論文

Development of instrumentation systems for safety measure at LWR's severe accident

武内 伴照; 柴田 晃; 永田 寛; 木村 伸明; 大塚 紀彰; 斎藤 隆; 中村 仁一; 松井 義典; 土谷 邦彦

Proceedings of 3rd Asian Symposium on Material Testing Reactors (ASMTR 2013), p.52 - 58, 2013/11

LWRの炉計装システムは、原子炉運転中から炉停止中の状況を監視できるシステムとなっていた。しかしながら、そのシステムは、福島第一原子力発電所で起きたシビアアクシデント時では電源喪失のため作動せず、事故後の対応が遅れた。このため、炉心損傷事故が起きても測定できる原子炉計装システムの開発が必要不可欠となった。本研究は、JMTRに蓄積された照射技術を活用し、測定技術を含めた監視システムの開発を行っている。本報告では固体電解質型の水素濃度センサー、ヒーターを備えている熱電対型の水位計、自己出力型のSPGD$$gamma$$線検出器及びCCDカメラによる原子炉の情報の定量化のためのチェレンコフ光の画像解析システムの4つの計装システムの開発について紹介する。開発後は、JMTRで炉内確認テストを実施し、放射環境下での特性も調べる予定である。

論文

Research and development of high-performance instruments for safety measure for LWRs

武内 伴照; 上野 俊二; 駒野目 裕久*; 大塚 紀彰; 柴田 裕司; 木村 伸明; 松井 義典; 土谷 邦彦; 荒木 政則

Proceedings of 6th International Symposium on Material Testing Reactors (ISMTR-6) (Internet), 7 Pages, 2013/10

福島第一原子力発電所事故における全交流電源喪失状態下では、既存の炉内計装システムは十分には機能せず、結果的に過酷事故の進展を防げなかった。また、IAEA閣僚会合に向けて平成23年6月に取りまとめられた日本国政府報告書において、教訓14として「原子炉及び格納容器などの計装系の強化」が挙げられている。こうした背景を踏まえ、原子力施設でシビアアクシデントが発生した際に、プラント状態を監視するため、平成24年度より、上記2つの対策にかかる研究開発を開始した。本研究開発の課題としては、過酷環境下でも高解像度で監視できる耐放射線性カメラ、撮影した映像を伝送するシステム、計測線等の基盤技術の構築である。これらの開発目標および開発状況や特性試験の概要について述べる。

論文

Anomalous field-angle dependence of the specific heat of heavy-fermion superconductor UPt$$_3$$

橘高 俊一郎*; 安 幸治*; 榊原 俊郎*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 木村 憲彰*; 大貫 惇睦; 町田 一成*

Journal of the Physical Society of Japan, 82(2), p.024707_1 - 024707_5, 2013/02

 被引用回数:9 パーセンタイル:41.95(Physics, Multidisciplinary)

The field-angle variation of the specific heat of the heavy-fermion superconductor UPt$$_3$$ at low temperatures down to 50 mK was investigated. The data show that the unusual upper critical field becomes marked only when the magnetic field is pointed close to the $$c$$-axis. However, the attempt to observe the superconducting gap structure through field-angle dependence of the specific heat failed, because of the small anisotropy compared to the experimental accuracy of 0.5%. It implies that the field-induced excitation of the heavy quasiparticles occur isotropically with respect to the angle.

論文

Delocalization of the $$f$$ electron in Ce$$_x$$La$$_{1-x}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$; The de Haas-van Alphen effect measurement

松本 裕司; 木村 憲彰*; 小松原 武美*; 青木 晴善*; 栗田 伸之*; 寺嶋 太一*; 宇治 進也*

Journal of Physics; Conference Series, 391, p.012042_1 - 012042_4, 2012/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:46.25

CeRu$$_2$$Si$$_2$$は、$$gamma$$ of 350mJ/mol K$$^2$$を持つ典型的な重い電子系物質である。この物質の[001]方向に磁場を印加したときに、7.7Tでメタ磁性転移を引き起こす。一方、この(001)面内に磁場を印加したときは、メタ磁性を引き起こさない。この大きな磁気異方性は、CeをLaに置換したときにおいても、常に残っている。CeをLaに置換すると、$$x_c$$=0.91で反強磁性秩序を起こし、Ceが希薄濃度になると反強磁性秩序は消失する。そして、Ce濃度が非常に薄い濃度領域で不純物近藤効果を引き起こす。$$x$$=0.02の試料では、近藤温度を1.3Kと見積もった。その濃度において、dHvA振動の観測に成功した。そして、温度に対してフェルミ面が連続的に変化していることを明らかにした。このことは、f電子は、不純物近藤効果を起こし近藤シングレットを形成したときは遍歴していて、温度の上昇とともに局在化していくことを示している。

論文

Measurement of the Josephson effect of heavy-fermion superconductor UPt$$_3$$ as a test of the odd-parity order parameter

郷地 順*; 住山 昭彦*; 本山 岳*; 山口 明*; 木村 憲彰*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 81(11), p.113701_1 - 113701_4, 2012/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:53.61(Physics, Multidisciplinary)

The Josephson critical current I$$_c$$ between a single-crystal UPt$$_3$$ and Al has been measured for the junctions on the UPt$$_3$$ surface perpendicular to the hexagonal axes. The obtained results contradict the $$E_{2u}$$ scenario for the odd-parity order parameter in UPt$$_3$$, in which the Josephson effect is forbidden in the three directions, whereas the recently proposed $$E_{1u}$$ scenario permits, at least, the $$a$$- and $$c$$-axis Josephson couplings.

論文

Development of instruments for improved safety measure for LWRs

武内 伴照; 柴田 晃; 永田 寛; 三浦 邦明*; 佐野 忠史*; 木村 伸明; 大塚 紀彰; 斎藤 隆; 中村 仁一; 土谷 邦彦

Proceedings of 5th International Symposium on Material Testing Reactors (ISMTR-5) (Internet), 8 Pages, 2012/10

既存軽水炉において、炉内計装システムは原子炉運転及び停止状況を把握するために必要不可欠である。しかし、福島第一原子力発電所における過酷事故時、これらのシステムは十分には機能しなかった。このため、JMTRにおける炉内計測技術及び照射実績をもとに、過酷事故の進展を未然に防ぐための原子炉計装システムの開発に着手した。対象は、$$gamma$$発熱を利用した水位計、自己出力型$$gamma$$線検出器、水素濃度計、及びチェレンコフ光を利用した炉内情報の可視化・定量化システムである。これらの計装機器の設計や目標仕様及び開発状況や炉外・炉内性能実証試験の概要について述べる。

論文

Magnetic behavior near the boundary of 4$$f$$ delocalization in ferromagnetic CeRu$$_2$$Ge$$_2$$ and paramagnetic CeRu$$_2$$Si$$_2$$ observed by Ce $$M_{4,5}$$ XAS and XMCD

岡根 哲夫; 竹田 幸治; 山上 浩志; 藤森 淳; 松本 裕司; 木村 憲彰*; 小松原 武美*; 青木 晴善*

Physical Review B, 86(12), p.125138_1 - 125138_11, 2012/09

 被引用回数:7 パーセンタイル:58.31(Materials Science, Multidisciplinary)

X-ray absorption (XAS) and its magnetic circular dichroism (XMCD) were measured at the Ce $$M_{4,5}$$ absorption edges of ferromagnetic CeRu$$_2$$Ge$$_2$$ and paramagnetic CeRu$$_2$$Si$$_2$$: both compounds are considered to be located near the boundary of delocalization of Ce 4$$f$$ electrons. While the XAS line shape varies clearly reflecting the variation in the 4$$f$$ delocalization, the line-shape variation in XMCD is hardly discernible under various conditions of temperature and magnetic field. The XAS line-shape variation can be explained as effects of the variations in the 4$$f$$ occupation number and in the ratio of $$J$$ = 7/2 states in the ground states, both of which are closely related to the 4$$f$$ delocalization. The 4$$f$$ delocalization also causes a decrease in the ratio of the orbital magnetic moment to the spin magnetic moment. The magnetic-field dependence of XAS suggests that the Ce 4$$f$$ electrons retain a delocalized character across the metamagnetic transition in CeRu$$_2$$Si$$_2$$.

論文

Twofold spontaneous symmetry breaking in the heavy-fermion superconductor UPt$$_3$$

町田 洋*; 伊藤 淳史*; 宗 義尚*; 井澤 公一*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 木村 憲彰*; 大貫 惇睦; 堤 康雅*; 町田 一成*

Physical Review Letters, 108(15), p.157002_1 - 157002_5, 2012/04

 被引用回数:55 パーセンタイル:7.09(Physics, Multidisciplinary)

The field-orientation dependent thermal conductivity of the heavy-fermion superconductor UPt$$_3$$ was measured down to very low temperatures and under magnetic fields throughout the distinct superconducting phases: $$B$$ and $$C$$ phases. In the $$C$$ phase, a striking twofold oscillation of the thermal conductivity within the basal plane is resolved reflecting the superconducting gap structure with a line of node along the $$a$$ axis. From this result together with the symmetry consideration, the gap function of UPt$$_3$$ is determined as a $$E_{1u}$$ representation characterized by a combination of two line nodes at the tropics and point nodes at the poles.

論文

Electronic structure of heavy fermion uranium compounds studied by core-level photoelectron spectroscopy

藤森 伸一; 大河内 拓雄*; 川崎 郁斗; 保井 晃; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(1), p.014703_1 - 014703_9, 2012/01

 被引用回数:27 パーセンタイル:16.25(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系化合物UGe$$_2$$, UCoGe, URhGe, URu$$_2$$Si$$_2$$, UNi$$_2$$Al$$_3$$, UPd$$_2$$Al$$_3$$, UPt$$_3$$及び典型的な遍歴・局在系に対して高分解能内殻光電子分光実験を行い、その電子状態に対する研究を行った。UGe$$_2$$, UCoGe, URhGe, URu$$_2$$Si$$_2$$, UNi$$_2$$Al$$_3$$の内殻スペクトルは遍歴的な化合物の内殻スペクトルに類似しており、これらの化合物ではU 5$$f$$電子はよく混成していることを示している。一方でUPd$$_2$$Al$$_3$$及びPt$$_3$$の内殻スペクトルはこれらのスペクトルとは異なっており、U 5$$f$$電子は電子相関効果が強いことを示している。

論文

Resonant angle-resolved photoelectron spectroscopy of substitutional solid solutions of CeRu$$_2$$Si$$_2$$

岡根 哲夫; 川崎 郁斗; 保井 晃; 大河内 拓雄*; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 藤森 淳; 松本 裕司*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.A), p.SA060_1 - SA060_3, 2011/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.85(Physics, Multidisciplinary)

Angle-resolved photoelectron spectroscopy was measured in the Ce 3$$d$$$$rightarrow$$4$$f$$ resonance energy region for the paramagnetic state of CeRu$$_2$$Si$$_2$$, Ce$$_{0.84}$$La$$_{0.16}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$ and LaRu$$_2$$Si$$_2$$ to investigate a variation of band structures around the quantum critical point (QCP). While the results clearly demonstrate the difference of the band structures between CeRu$$_2$$Si$$_2$$ and LaRu$$_2$$Si$$_2$$, the observed band structures of CeRu$$_2$$Si$$_2$$ and Ce$$_{0.84}$$La$$_{0.16}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$ resemble each other. The results indicate that the Ce $$4f$$ electrons in the paramagnetic state have an itinerant character in either side of the critical composition, and Ce$$_{1-x}$$La$$_{x}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$ near QCP is similar to CeRu$$_2$$(Si$$_{1-x}$$Ge$$_{x}$$)$$_2$$.

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