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末國 晃一郎*; Lee, C. H.*; 田中 博己*; 西堀 英治*; 中村 篤*; 笠井 秀隆*; 森 仁志*; 臼井 秀知*; 越智 正之*; 長谷川 巧*; et al.
Advanced Materials, 30(13), p.1706230_1 - 1706230_6, 2018/03
被引用回数：51 パーセンタイル：89.35(Chemistry, Multidisciplinary)高性能デバイスとしての熱電材料には、高い電気伝導度と低い熱伝導度という相反する要求を同時に満たす必要がある。本研究では、テトラへドライト(Cu,Zn)
(Sb,As)
S
の結晶構造とフォノンダイナミクスを調べ、平面内に配位している銅原子のラットリング運動がフォノンを効率良く散乱することを見出した。これらの知見は、平面配位構造を有する高性能熱電材料の新たな開発指針を与えるものである。
As
)
永井 佑紀; 中村 博樹; 町田 昌彦; 黒木 和彦*
Journal of the Physical Society of Japan, 84(9), p.093702_1 - 093702_4, 2015/09
被引用回数：6 パーセンタイル：45.25(Physics, Multidisciplinary)鉄系高温超伝導体の超伝導発現機構は、未だに謎が多く未解明であるが、臨界温度や臨界磁場が高く、産業や原子力分野での応用を念頭においた場合、極めて有力な材料の一つである。CaFe(SbAs)は最近新規合成された物質であり、アンチモンのドープによって超伝導転移温度Tcが10K以上上昇するため、その超伝導特性について調べる必要があった。また、アンチモンがヒ素のどのサイトに置換されるかが不明であり、詳細な解析が求められていた。そこで、上記課題に対し、第一原理計算を用いることで、どのヒ素がアンチモンに置換されたときに安定な構造になるかを理論的に詳細に調べた。その結果、これまでの鉄系超伝導体にはないジグザグヒ素構造の部分にアンチモンが入りやすいことがわかった。この結果は、鉄系超伝導体の超伝導転移温度を上昇させる理論的指針となるだけでなく、広く原子力分野の材料研究開発にも資する成果である。
飯村 壮史*; 松石 聡*; 宮川 仁*; 谷口 尚*; 鈴木 雄大*; 臼井 秀知*; 黒木 和彦*; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; et al.
Physical Review B, 88(6), p.060501_1 - 060501_5, 2013/08
被引用回数：26 パーセンタイル：71.33(Materials Science, Multidisciplinary)We investigate the doping dependence of the magnetic excitations in two-superconducting-dome-system LaFeAsOD. Using inelastic neutron scattering, spin fluctuations at different wavenumbers were observed under both superconducting domes around 
and 0.4, but vanished at 
corresponding to the 
valley. Theoretical calculations indicate that the characteristic doping dependence of spin fluctuations is rationally explained as a consequence of the switching of the two intra-orbital nestings within Fe-3
and 3
by electron doping. The present results imply that the multi-orbital nature plays an important role in the doping and/or material dependence of the 
of the iron pnictide superconductors.
-scan analysis of the neutron scattering in iron-based superconductors永井 佑紀; 黒木 和彦*
Physical Review B, 85(13), p.134521_1 - 134521_7, 2012/04
被引用回数：6 パーセンタイル：28.32(Materials Science, Multidisciplinary)鉄系高温超伝導体の超伝導発現機構は、未だに謎が多く未解明であるが、臨界温度や臨界磁場が高く、産業や原子力分野での応用を念頭においた場合、極めて有力な材料の一つである。したがって、超伝導発現機構を理解することは、重要であり、超伝導を担っている電子のペアがどのようにペアを形成しているのかを明らかにすることが求められている。本論文では、上記課題に対し、J-PARC等で実施される中性子非弾性散乱実験に着目し、その実験結果からペア形成状態を判断できる新しい手法を提案した。なお、課題解決にあたっては、幅広い物質群での現実的なパラメータでの結果を得るために、スーパーコンピュータBX900により、今までにない高精度シミュレーションを実施した。以上、本成果は、計算機シミュレーションとJ-PARCによる中性子散乱実験を組合せることで超伝導発現機構等の物質機能解明の糸口をつかむ一つのアプローチとして、今後の原子力機構での材料研究のモデルとなりうる成果である。
(As,P) using realistic three-dimensional 10-orbital tight-binding model永井 佑紀; 中村 博樹; 鈴木 雄大*; 臼井 秀知*; 黒木 和彦*; 町田 昌彦
Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB021_1 - SB021_4, 2011/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)近年発見された鉄系高温超伝導体は、産業への応用も期待され世界中で盛んに研究されている。機構においても、量子ビーム部門のJ-PARCによる中性子散乱実験が行われており、その結果の解析が必要とされている。本発表では、J-PARCで行われているBaFe(As,P)の中性子散乱実験の結果を解析するために、第一原理計算結果に基づくモデルと多軌道乱雑位相近似を組合せた手法を用いシミュレーションを行うことで、この物質の超伝導発現機構について新たな知見が得られたことを報告する。なお、課題解決にあたり、機構のスーパーコンピュータBX900を対象とした大規模並列計算コードを開発し、従来実現できなかった三次元10軌道模型によるシミュレーションを実施した。その結果、Pを含む鉄系超伝導体BaFe(As,P)は含まない他の超伝導体と超伝導発現機構が異なる可能性があることがわかった。以上の知見は、鉄系超伝導体の転移温度を上昇させる方針方法に指針を与えるものであると考えられる。また、開発した計算コードは、当室における原子力材料のマルチスケールシミュレーション開発に資する成果であり、当該成果の反映が期待できる。
-like spin resonance in the iron-based nodal superconductor BaFe
(As
P
) observed using inelastic neutron scattering石角 元志; 永井 佑紀; 樹神 克明; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 脇本 秀一; 中村 博樹; 町田 昌彦; 鈴木 雄大*; et al.
Physical Review B, 84(14), p.144517_1 - 144517_5, 2011/10
被引用回数：26 パーセンタイル：70.69(Materials Science, Multidisciplinary)=30K、鉄系超伝導体BaFe(AsP)の粉末試料を用いて非弾性中性子散乱測定を行った。この系は超伝導オーダーパラメータにラインノードを持っているが、われわれはスピン共鳴をラインノードを持たない鉄系超伝導体と同じ散乱ベクトルに観測した。さらに、共鳴の増大率はホールと電子面間における符号反転領域の尺度になるが、ラインノードを持たないものと同程度であった。これらのことはこの系におけるフェルミ面間の符号反転が支配的でラインノードはひとつのフェルミ面で符号反転領域を限られた領域しか作らないことを意味する。それゆえ、この系はLaFePO
やKFeAs(
10K)などのノードを持つ系よりも高いを保持する。理論計算との比較は水平ラインノードが観測結果を再現するモデルの候補であることを示唆する。
永井 佑紀; 黒木 和彦*
Physical Review B, 83(22), p.220516_1 - 220516_4, 2011/06
被引用回数：14 パーセンタイル：51.77(Materials Science, Multidisciplinary)鉄系高温超伝導体の超伝導発現機構については、いまだに謎が多く確立していない。特に、超伝導を担う電子のクーパーペアがどのようなペアリングをしているのかを解明することは、超伝導発現機構を理解するうえで重要である。本論文発表では、上記課題に対し、J-PARC等で実施される中性子散乱実験に着目し、実験結果からペアリング状態を判断する手法を確立し、シミュレーションにより実験との比較を行った結果を報告する。なお、課題解決にあたっては、現実の物質に対応するパラメータ領域での結果を得るために、スーパーコンピュータBX900により、今までにない高精度計算を実施した。以上、本成果は、計算機シミュレーションとJ-PARCによる中性子散乱実験を併せて、研究を深化させ超伝導発現機構等の物質機能の解明に迫り、今後の材料研究の革新的モデルとなりうる成果である。
伊藤 栄近*; 鈴木 章一*; 金地 佐千子*; 白石 裕士*; 太田 昭一郎*; 有馬 和彦*; 田中 剛*; 玉田 太郎; 本庄 栄二郎*; Garcia, K. C.*; et al.
Journal of Biological Chemistry, 284(36), p.24289 - 24296, 2009/09
被引用回数：23 パーセンタイル：45.4(Biochemistry & Molecular Biology)IL-4とIL-13はともにIL-4受容体
鎖とIL-13受容体-1鎖(IL-13R1)を共通の受容体として結合する。しかしながら、これらリガンドタンパク質の受容体結合様式には違いがあり、この違いがリガンド特異的な機能の発現をつかさどっている。われわれはこれまでにIL-13R1のIg様ドメイン(D1ドメイン)がIL-13結合に特異的かつ必要不可欠な領域であることを見いだした。しかしながら、受容体D1ドメイン中のどのアミノ酸がIL-13の特異的な結合に関与しているか、さらにはD1ドメインがIL-13とIL-4をどのように識別しているかはいまだ不明のままであった。これらの疑問を解決するために、本研究では、D1ドメインへの変異体解析を構造情報を利用することにより実施した。結晶構造中においてIL-13結合に関与しているC'ストランド中のLys76, Lys77, Ile78、及び結合部位に近接したTrp65, Ala79への変異導入はIL-13結合を顕著に低下させた。よって、これらのアミノ酸がIL-13結合部位を構成していることが明らかになった。また、他の
ストランド中のVal35, Leu38, Val42への変異導入もIL-13の結合低下をもたらした。これはこれらの変異導入がD1ドメインの構造安定性を低下させたことに起因すると推察された。さらに、上記の変異導入のいずれもIL-4結合には影響を及ぼさなかった。これらの結果から、Lys76, Lys77, Ile78から構成される疎水的な領域がIL-13特異的な認識部位として機能し、IL-4との識別を可能にしていると考えられた。
chain and interleukin-13 receptor 1 chain by a silkworm-baculovirus system本庄 栄二郎; 正山 祥生; 玉田 太郎; 重松 秀樹*; 畠中 孝彰*; 金地 佐千子*; 有馬 和彦*; 伊東 祐二*; 出原 賢治*; 黒木 良太
Protein Expression and Purification, 60(1), p.25 - 30, 2008/07
被引用回数：13 パーセンタイル：33.69(Biochemical Research Methods)インターロイキン-13に対する受容体はインターロイキン-131鎖及びインターロイキン-4鎖からなる。これらの相互作用を調べるため、IL-13受容体1鎖及びIL-4受容体鎖細胞外領域をコードするDNAをマウスIgGのFcと融合体としてカイコ/バキュロウイルス系で発現した。受容体はプロテインAカラムを用いて回収し、トロンビン消化でFcと切り離すことができた。ゲルろ過やSPR分析の結果、IL-13とIL-13受容体1鎖複合体はIL-4受容体と結合したが、IL-13やIL-13受容体1鎖単独でのIL-4受容体との相互作用は見られなかった。これらの結果から、IL-13はIL-13受容体1と相互作用し、さらにIL-4受容体と結合することが明らかとなった。
1 chain and its interaction with its ligand黒木 良太; 本庄 栄二郎; 玉田 太郎; 有馬 和彦*; 出原 賢治*
no journal, ,
インターロイキン-13は、IL-13受容体a1鎖(IL-13Ra1)及びIL-4受容体a鎖(IL-4Ra)という2つの受容体と相互作用し、そのシグナルを伝達する。われわれは既にIL-13Ra1のイムノグロブリン様ドメインが、IL-13の認識に重要であることを見いだしている。その相互作用様式を立体構造的に明らかにするため、IL-13Ra1及びIL-4Raの二つの受容体の細胞外領域をコードする遺伝子を抗体のFc領域の遺伝子に融合させ、さらにカイコ蛾による発現システムを用いて生産した。発現された蛋白質をProtein Gカラムを用いて精製した後、Fc領域をプロテアーゼ消化によって除去、さらに陰イオン交換クロマトグラフィーにより精製した。こうして得られたIL-13Ra1及びIL-4RaとリガンドであるIL-13との相互作用をゲル濾過を用いて解析した。その結果、IL-13は単独でIL-4Raと強く結合するが、IL-13Ra1との相互作用は弱いことがわかった。しかしながらIL-13Ra1及びIL-4Rの両方が存在するときには、IL-13の親和性は著しく向上し、3つの分子が複合体を形成することがわかった。
1鎖及びインターロイキン-4受容体鎖細胞外ドメインの調製と性質本庄 栄二郎; 正山 祥生; 玉田 太郎; 有馬 和彦*; 金地 佐千子*; 出原 賢治*; 黒木 良太
no journal, ,
アレルギーの発症に関与するサイトカインIL-13の受容体であるIL-13R1及びIL-4とリガンドであるIL-13との相互作用を解析するために、各受容体の細胞外ドメインの発現と調製を行った。IL-13R1及びIL-4の細胞外ドメインを、目的蛋白質の細胞外領域をアミノ酸配列の相同性と立体構造の予測モデルによって絞り込み、その領域を、トロンビン切断部位を有するポリアラニンリンカーを介し抗体Fc領域と融合した形態で発現させた。タンパク質の発現には片倉工業のトランスファーベクター/カイコ発現の系を利用した。発現されたFc融合蛋白質は、プロテインAカラムによって迅速に精製でき、IL-13R1-Fcは、カイコ体液1mlあたり0.5mg、IL-4R-Fcは、0.1mg調製した。最終的に、融合したFc領域をプロテアーゼ消化によって除去し、目的受容体の細胞外領域を調製した。調製した受容体のリガンド結合能を評価したところ、IL-4Rの存在下において、IL-13リガンドのIL-13R1への親和性が増大することが確認できた。
永井 佑紀; 黒木 和彦*; 町田 昌彦; 青木 秀夫*
no journal, ,
鉄系超伝導体は鉄のd軌道が複雑に絡まったバンド分散を持つ多軌道系超伝導体である。そこでわれわれは、多軌道系超伝導体の転移温度の不純物に対する耐性が何によって決められているかを同定するため、1軌道, 2軌道, 5軌道のさまざまなtoy modelを用いて不純物効果を調べた。計算には、Onari-Kontaniらと同じ自己無撞着T行列とEliashberg方程式を用いた。そして、多軌道系にあって単一軌道系にはない効果の有無について特に着目しながら調べた。その結果、転移温度の不純物効果への耐性には、バンド分散やフェルミ面のほかに、軌道表示のハミルトニアンを対角化するユニタリー行列が、非常に重要な役割を果たしていることがわかった。この結果は、多軌道系の超伝導は単一軌道系の超伝導にはみられない非自明な不純物効果を起こす可能性があることを示唆している。
永井 佑紀; 黒木 和彦*
no journal, ,
鉄系高温超伝導体の超伝導発現機構については、いまだに謎が多く確立していない。特に、超伝導を担う電子のクーパーペアがどのようなペアリングをしているのかを明らかにすることは、超伝導発現機構を理解するうえで重要である。本発表では、上記課題に対し、J-PARC等で実施される中性子散乱実験に着目し、実験結果からペアリング状態を判断することができることをシミュレーションによって明らかにした。なお、課題解決にあたっては、現実の物質に対応するパラメータ領域での結果を得るために、スーパーコンピュータBX900により、今までにない高精度計算を実施した。本成果は、計算機シミュレーションとJ-PARCによる中性子散乱実験を併せて研究を深めることで超伝導発現機構等の物質機能の解明が可能になることを意味しており、今後の革新的材料研究のモデルとなりうる成果である。
石角 元志; 永井 佑紀; 樹神 克明; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 脇本 秀一; 中村 博樹; 町田 昌彦; et al.
no journal, ,
鉄系高温超伝導体が東京工業大学の細野研究室において発見されて以来もうすぐ3年になるが、超伝導転移温度()は最高で55Kと、銅酸化物高温超伝導体に続く2番目に高い物質系となっている。そのなかで最初に発見されたLaFeAsOF
(
=28K)系と最近、オーダーパラメータにノードが発見され話題となったBaFe(As,P)の粉末試料を、われわれはフェルミチョッパー型分光器(四季:BL01)を用いて調べてきたので、その結果について報告する。
(As,P)石角 元志; 永井 佑紀; 樹神 克明; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 脇本 秀一; 中村 博樹; 町田 昌彦; 鈴木 雄大*; et al.
no journal, ,
鉄系超伝導体の中で最高のを有する
1111系の超伝導ギャップ対称性は磁場進入長や中性子散乱実験などの結果からフルギャップ
波だと考えられている。一方、BaFe(As,P)ではその比較的高い(=30K)にもかかわらず、磁場進入長や熱伝導度の実験より超伝導ギャップにラインノードが存在することが提案されている。したがって対称性の異なるBaFe(As,P)の非弾性中性子散乱ではLa1111とは異なる位置,
依存性の共鳴モードが期待される。本研究でわれわれは、最適ドープBaFe(AsP)の多結晶粉末試料の非弾性中性子散乱測定をフェルミチョッパー分光器,四季(J-PARC)を用いて行った。測定の結果、磁気励起は他のフルギャップ波系とほぼ同じ
位置において、同程度の共鳴による増大が観測された。この系はフルギャップ波系とほぼ同じ磁気励起の特徴を持っていることを意味する。講演では中性子散乱の結果とラインノードの存在から考えられる超伝導ギャップ対称性について考察する。
superconductors石角 元志; 樹神 克明; 脇本 秀一; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 永井 佑紀; 中村 博樹; 町田 昌彦; et al.
no journal, ,
さまざまな種類の鉄系超伝導体の中で、われわれはフェルミチョッパー分光器(四季:J-PARC)を用いて、LaFeAsOF (=28K)とBaFe(As,P) (=31K)を中心に研究してきた。これまで得られたデータをもとにして高と磁気揺らぎの関係性について議論する。
(As,P) with nodal gap symmetry石角 元志; 樹神 克明; 脇本 秀一; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 永井 佑紀; 中村 博樹; 町田 昌彦; 鈴木 雄大*; et al.
no journal, ,
最適ドープBaFe(AsP)の粉末試料(
36g)を用いて中性子非弾性散乱測定を行った。その結果、常伝導状態での磁気励起と超伝導状態での共鳴の増大の両方が、La1111系と同程度に観測された。このことは、オーダーパラメータが他のフルギャップ波系とほぼ同じであることを示している。中性子非弾性散乱の結果と他のラインノードを示唆する実験を考え合わせると、この系の超伝導対称性は基本的には対称性が支配的でわずかにオーダーパラメータの符号が反転している領域が存在することが考えられる。かつ、このことがこの系がノードを持ちながら高い
を保有する理由となっている。
永井 佑紀; 黒木 和彦*
no journal, ,
鉄系高温超伝導体の超伝導発現機構は、いまだに謎が多く未解明であるが、臨界温度や臨界磁場が高く、産業や原子力分野での応用を念頭に置いた場合、極めて有力な材料の一つである。特に、超伝導を担う電子対がどのようなペアリングをしているのかを明らかにすることは、超伝導発現機構を理解するうえで重要である。本口頭発表では、上記課題に対し、J-PARC等で実施される中性子散乱実験に着目し、実験結果によってペアリング状態が判断可能であることを明らかにした。なお、課題解決にあたっては、現実の物質に対応するパラメータ領域での結果を得るために、スーパーコンピュータBX900により、今までにない高精度なシミュレーションを実施した。以上、本成果は、計算機シミュレーションとJ-PARCによる中性子散乱実験を組合せることで超伝導発現機構等の物質機能の解明が可能になり、今後の革新的な材料研究のモデルとなりうる成果である。
(As,P)の磁気散乱石角 元志; 永井 佑紀; 樹神 克明; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 脇本 秀一; 中村 博樹; 町田 昌彦; et al.
no journal, ,
われわれは、鉄系超伝導体LaFeAsOF(
=28K)及びBaFe(As,P)(=31K)の粉末試料を用いた非弾性中性子散乱の測定を系統的に行ってきたので、その結果について報告する。
(As,P) with =30K石角 元志; 永井 佑紀; 樹神 克明; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 脇本 秀一; 中村 博樹; 町田 昌彦; 鈴木 雄大*; et al.
no journal, ,
超伝導オーダーパラメータにラインノードを持つBaFe(As,P)の粉末非弾性中性子散乱実験をJ-PARC, フェルミチョッパー分光器(四季)を用いて行った。予想に反して、超伝導状態におけるスピン共鳴はラインノードを持たないフルギャップs波の鉄系超伝導体と同じQ位置、ほぼ同程度の共鳴による増大率が観測された。このことはBaFe(As,P)のオーダーパラメータの対称性がフルギャップs波が支配的になっていることを示唆する。講演では理論計算との比較から考えられる超伝導ギャップ対称性について議論する。
