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GeTe
to hydrostatic pressureWang, Y.*; Zeng, X.-T.*; Li, B.*; Su, C.*; 服部 高典; Sheng, X.-L.*; Jin, W.*
Chinese Physics B, 34(4), p.046203_1 - 046203_6, 2025/03
被引用回数：0二次元ファンデルワールス強磁性体FeGeTe(FGT)は、その高いキュリー温度、容易な調整性、空気中での優れた構造安定性から、スピントロニクスデバイスへの応用に大きな可能性を秘めている。理論的研究により、外部パラメータとしての圧力が強磁性特性に大きく影響することが示されている。本研究では、5GPaまでの高圧中性子粉末回折(NPD)実験を行い、FGTの静水圧による構造及び磁気特性の変化を調べた。NPDデータは、静水圧による見かけ上の抑制にもかかわらず、FGTにおける強磁性の頑健性を明らかにした。圧力が0から5GPaまで増加すると、キュリー温度は225(5)Kから175(5)Kまで単調減少し、Feの秩序モーメントが劇的に抑制されることがわかった。圧力による構造相転移は5GPaまで観測されなかったが、結合長と結合角の変化を定量的に解析した結果、交換相互作用が大きく変化していることがわかった。
森下 祐樹; 宮村 浩子; 佐藤 優樹; 松原 潤*; Sumali, B.*; 満倉 靖恵*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, p.170368_1 - 170368_16, 2025/03
被引用回数：0原子炉施設の廃止措置には、アルファ線放出核種(Pu、Am、Cmなど)やベータ線放出核種(
Cs、
Sr-Yなど)を含むさまざまな放射性核種が存在するため、作業員に重大な内部被ばくリスクをもたらすという課題がある。従来の測定法では、複数の測定器が必要であり、特に高ガンマ線環境では時間がかかる。これらの問題に対処するため、我々は、アルファ粒子とベータ粒子の同時検出を可能にする、シリコン光電子増倍管とスチルベンシンチレータ検出器を統合した遠隔アルファ・ベータ識別測定システムを開発した。本研究では、さらに機械学習技術、特にサポートベクターマシン(SVM)を組み込んで自動識別を行い、ユーザー定義の閾値の必要性をなくし、一貫した操作条件を確保した。このシステムは既知の放射線源でテストされ、アルファ粒子とベータ粒子に対して96%以上の分類精度を示した。また、移動中の測定でも効果的に汚染源が特定され、リアルタイム分析が可能であることが確認された。この革新的なアプローチは、放射線の安全性と原子力廃止措置作業の効率性を高め、人の立ち入りが制限されている環境では特に有益である。
Liu, P.-F.*; Li, X.*; Li, J.*; Zhu, J.*; Tong, Z.*; 古府 麻衣子*; 楡井 真実; Xu, J.*; Yin, W.*; Wang, F.*; et al.
National Science Review, 11(12), p.nwae216_1 - nwae216_10, 2024/12
被引用回数：8 パーセンタイル：92.79(Multidisciplinary Sciences)Crystalline solids exhibiting inherently low lattice thermal conductivity (
) are of great importance in applications such as thermoelectrics and thermal barrier coatings. However, cannot be arbitrarily low and is limited by the minimum thermal conductivity related to phonon dispersions. In this work, we report the liquid-like thermal transport in a well-ordered crystalline CsAg
Te, which exhibits an extremely low value of 
0.18 Wm
K. On the basis of first-principles calculations and inelastic neutron scattering measurements, we find that there are lots of low-lying optical phonon modes at 3.1 meV hosting the avoided-crossing behavior with acoustic phonons. These strongly localized modes are accompanied by weakly bound rattling Ag atoms with thermally induced large amplitudes of vibrations. Using the two-channel model, we demonstrate that coupling of the particle-like phonon modes and the heat-carrying wave-like phonons is essential for understanding the low , which is heavily deviated from the 
temperature dependence of the standard Peierls theory. In addition, our analysis indicates that the soft structural framework with liquid-like motions of the fluctuating Ag atoms is the underlying cause that leads to the suppression of the heat conduction in CsAgTe. These factors synergistically account for the ultralow value. Our results demonstrate that the liquid-like heat transfer could indeed exist in a well-ordered crystal.
-
transitionsYang, Q.*; Yang, X.*; Wang, Y.*; Fei, Y.*; Li, F.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Han, Y.*; 服部 高典; Zhu, P.*; et al.
Nature Communications (Internet), 15, p.7778_1 - 7778_9, 2024/09
被引用回数：7 パーセンタイル：85.13(Multidisciplinary Sciences)明るい一重項励起子と三重項励起子を同時に発現する発光材料は、オプトエレクトロニクス、サイネージ、情報暗号化において大きな可能性を秘めている。しかしながら、高性能の白色発光を実現するためには、蛍光と燐光の寄与が不均衡であることが大きな障害となっている。ここでは、水素結合の協同効果による圧力処理エンジニアリングによって、n--遷移の混合を実現し、イソフタル酸(IPA)中で三重項状態の発光を7%から40%に高めることで、この課題に対処した。加圧処理したIPAでは、蛍光と燐光のハイブリッドに基づく優れた白色発光が得られ、フォトルミネッセンス量子収率は当初の19%(青色発光)から75%に増加した。その場での高圧IRスペクトル、X線回折、中性子回折から、圧力の上昇に伴い水素結合が連続的に強化されることが明らかになった。さらに、この強化された水素結合は、圧力処理後も常圧条件下まで保持され、バランスの取れた一重項/三重項励起子集団のための効率的な系間交差を目的としたIPAに与え、効率的な白色発光をもたらした。この研究は、有機低分子の三重項状態を明るくするルートを提案するだけでなく、一重項励起子と三重項励起子の比率を調節して、高性能の白色発光を構築するものである。
Zhu, L.*; He, H.*; Naeem, M.*; Sun, X.*; Qi, J.*; Liu, P.*; Harjo, S.; 中島 健次; Li, B.*; Wang, X.-L.*
Physical Review Letters, 133(12), p.126701_1 - 126701_6, 2024/09
被引用回数：1 パーセンタイル：53.15(Physics, Multidisciplinary)It has long been suspected that magnetism could play a vital role in the phase stability of multi- component high-entropy alloys. However, the nature of the magnetic order, if any, has remained elusive. Here, by using elastic and inelastic neutron scattering, we demonstrate evidence of antiferromagnetic order below 80 K and strong spin fluctuations persisting to room temperature in a single-phase face-centered cubic (fcc) CrMnFeCoNi high-entropy alloy. Despite the chemical complexity, the magnetic structure in CrMnFeCoNi can be described as 
-Mn-like, with the magnetic moments confined in alternating (001) planes and pointing toward the 
111
direction. Combined with first-principles calculation results, it is shown that the antiferromagnetic order and spin fluctuations help stabilized the fcc phase in CrMnFeCoNi high-entropy alloy.
Wang, Y.*; Gong, W.; Su, Y. H.; Li, B.*
Acta Metallurgica Sinica, 60(8), p.1001 - 1016, 2024/08
被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Metallurgy & Metallurgical Engineering)The correlation between the atomic structure, microstructure, and macroscopic properties of structural materials remains a core issue in materials research. In recent years, substantial progress has been achieved in constructing accelerator-based neutron sources and related experimental techniques, offering a robust platform for an in-depth understanding of the aforementioned correlation under real-time and in situ conditions. This article reviews the latest advancements in the application of major neutron characterization techniques, including neutron diffraction, Bragg-edge imaging, small-angle neutron scattering, pair distribution function analysis, and quasi-elastic/inelastic neutron scattering, in structural materials. Furthermore, it particularly highlights the origins and evolution of internal stresses during the phase transformations of steels, deformation mechanisms in light metals such as magnesium alloys, and microstructure and residual stress analyses using Bragg-edge imaging. Finally, a brief outlook on future development trends is provided.
Zhang, Z.*; 服部 高典; Song, R.*; Yu, D.*; Mole, R.*; Chen, J.*; He, L.*; Zhang, Z.*; Li, B.*
Journal of Applied Physics, 136(3), p.035105_1 - 035105_8, 2024/07
被引用回数：1 パーセンタイル：46.22(Physics, Applied)バロカロリック材料を用いた固体冷凍は、環境に優しく高効率であるため、過去10年間にわたり世界的に注目されてきた。ここでは、室温付近で立方晶から菱面体晶への相転移を起こすヘキサフルオロ燐酸ナトリウム(NaPF
)とヘキサフルオロ砒酸ナトリウム(NaAsF)における巨大バロカロリック効果を報告する。われわれは中性子粉末回折により、NaPFの低温相の構造が空間群R
の菱面体構造であることを明らかにした。NaPFとNaAsFには3つのラマン振動モード(F
, E
, A
)が存在する。相転移温度はNaPF及びNaAsFにおいてそれぞれdT
/dP=250K/GPa及び310K/GPaの割合で圧力とともに変化する。NaPFとNaAsFの圧力誘起エントロピー変化は、それぞれ約45.2JkgKと35.6JkgKと決定された。飽和駆動圧力は約40MPaであった。高圧下の中性子粉末回折から、バロカロリック効果は立方晶から菱面体晶への圧力誘起相転移に関係していることが示唆された。
崔 炳賢; 西田 明美; 川田 学; 塩見 忠彦; Li, Y.
JAEA-Research 2024-001, 206 Pages, 2024/03
JAEA-Research-2024-001.pdf:9.12MB
原子力発電施設における建物・構築物の地震応答解析においては、我が国では、従来より質点系モデルが用いられてきたが、近年の解析技術の発展により、立体的な建物を3次元的にモデル化し、建物の3次元挙動、建物材料の非線形性、建物及び地盤間の非線形性等を考慮した有限要素法による地震応答解析が実施されるようになってきた。3次元モデルによる有限要素解析(3次元FEM)は、複雑で高度な技術が用いられる一方、汎用性があるために広く利用され、原子力分野以外では構造物のモデル化、材料物性の非線形特性の信頼性を確保するためのガイドラインの策定や技術認定などがなされるようになってきた。原子力分野においては、IAEAにより平成19年(2007年)新潟県中越沖地震における質点系モデル、3次元FEMモデルによる観測記録の再現解析がKARISMAベンチマークプロジェクトとして実施され、複数の解析者の解析結果が報告された。その報告によると、解析者により解析結果にばらつきが大きいということが判明され、解析手法の標準化による解析結果の信頼性の確保が急務となっている。また、原子力発電施設の強非線形領域の現実的な挙動の評価が必要となる建物・構築物・機器のフラジリティ評価においても詳細な3次元挙動把握の必要性が指摘されている。こうした背景を踏まえ、原子炉建屋を対象とした地震応答解析に用いられる3次元FEMモデルの作成及び解析にあたって必要となる一般的・基本的な手法や考え方を取りまとめて標準的解析要領を整備した。これにより原子炉建屋の3次元FEMモデルによる地震応答解析手法の信頼性向上につながることが期待される。本標準的解析要領は、本文、解説、及び解析事例で構成されており、原子炉建屋3次元FEMモデルを用いた地震応答解析の実施手順、推奨事項、留意事項、技術的根拠等が含まれている。また、本標準的解析要領は、最新知見を反映し、適宜改訂する。
Li, X.*; Zhu, R.*; Xin, J.*; Luo, M.*; Shang, S.-L.*; Liu, Z.-K.*; Yin, C.*; 舟越 賢一*; Dippenaar, R. J.*; 肥後 祐司*; et al.
CALPHAD; Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, 84, p.102641_1 - 102641_6, 2024/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Thermodynamics)The phase transformations and pressure-volume dependencies of the Ti-45Al alloy with respect to pressure have been investigated by means of in-situ observation using multi anvil-type high-pressure devices and synchrotron radiation. Under hydrostatic compression from 0 to 10.1 GPa, about 2.3 vol. % of transforms continuously to 
2. Lattice parameters as well as volume fractions of these two phases have been determined as a function of pressure. Bulk moduli estimated using Birch-Murnaghan's equation of state are 148 GPa for the phase, 138 GPa for the 2 phase, and 149 GPa for their two-phase mixture of Ti-45Al alloy. First-principles have also applied to investigate bulk moduli of two single phases, and the deviation between calculations and measurements is discussed and attributed to mainly phase transformation. The presently study provides useful insights into thermodynamics of 2 and phases under high pressure.
Li, B.*; 川北 至信
革新的冷却技術; メカニズムから素子・材料・システム開発まで, p.19 - 28, 2024/01
専門書として出版を予定している「革新的冷却技術; メカニズムから素子・材料・システム開発まで」の第一章 各種冷却のメカニズム、の第1節として、柔粘性結晶の圧力熱量効果の解説を寄稿した。(1)柔粘性結晶とは?、(2)さまざまな熱量効果と圧力熱量効果、(3)NPGの巨大熱量効果、(4)中性子散乱による圧力熱量効果の検証、(4.1)中性子散乱、(4.2) QENS、(4.3)NPGのQENS測定結果、(5)柔粘性結晶の巨大熱量効果、(5.1)ネオペンタンとその由来物質、(5.2)アダマンタンとその由来物質、(5.3)クロソボランとその由来物質、(5.4)無機柔粘性結晶、(6)圧力熱量効果を固体冷媒として利用した冷却技術
-Ti alloyZhang, B.*; Xin, S.*; Huang, M.*; Mao, W.; Jia, W.*; Li, Q.*; Li, S.*; Zhang, S.*; Mao, C.*
Materials Science & Engineering A, 890, p.145898_1 - 145898_7, 2024/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nanoscience & Nanotechnology)本研究では、高Zr--Ti合金の変形温度を300Kから77Kに下げると回復ひずみが2.25%から5.5%に大幅に増加することを報告した。この合金の超弾性は77Kにおいて粒径に依存しないことがわかった。その結果、粗粒試料は77Kで超微粒試料とほぼ同じ超弾性を示すことがわかった。変形誘起マルテンサイト変態と転位すべりの相対的な容易さは77Kで大きく変化し、転位すべりは強く抑制され、超弾性に対する結晶粒の微細化の影響は影を潜めた。
Lloveras, P.*; Zhang, Z.*; Zeng, M.*; Barrio, M.*; 川北 至信; Yu, D.*; Lin, S.*; Li, K.*; Moya, X.*; Tamarit, J.-L.*; et al.
Barocaloric Effects in the Solid State; Materials and methods, p.7_1 - 7_30, 2023/10
被引用回数：232 パーセンタイル：99.37(Multidisciplinary Sciences)「固体状態における圧力熱量効果」と題する電子ブックの第一章として、様々な柔粘性結晶が紹介されている。柔粘性結晶における圧力熱量反応を決定する方法、その熱力学的な起源、中性子準弾性散乱からの分光学的洞察、柔粘性結晶の応用などが解説されている。
Bao, S.*; Gu, Z.-L.*; Shangguan, Y.*; Huang, Z.*; Liao, J.*; Zhao, X.*; Zhang, B.*; Dong, Z.-Y.*; Wang, W.*; 梶本 亮一; et al.
Nature Communications (Internet), 14, p.6093_1 - 6093_9, 2023/09
被引用回数：17 パーセンタイル：93.61(Multidisciplinary Sciences)Magnon polarons are novel elementary excitations possessing hybrid magnonic and phononic signatures, and are responsible for many exotic spintronic and magnonic phenomena. Despite long-term sustained experimental efforts in chasing for magnon polarons, direct spectroscopic evidence of their existence is hardly observed. Here, we report the direct observation of magnon polarons using neutron spectroscopy on a multiferroic Fe
Mo
O
possessing strong magnon-phonon coupling. Specifically, below the magnetic ordering temperature, a gap opens at the nominal intersection of the original magnon and phonon bands, leading to two separated magnon-polaron bands. Each of the bands undergoes mixing, interconverting and reversing between its magnonic and phononic components. We attribute the formation of magnon polarons to the strong magnon-phonon coupling induced by Dzyaloshinskii-Moriya interaction. Intriguingly, we find that the band-inverted magnon polarons are topologically nontrivial. These results uncover exotic elementary excitations arising from the magnon-phonon coupling, and offer a new route to topological states by considering hybridizations between different types of fundamental excitations.
崔 炳賢; 西田 明美; 塩見 忠彦; 川田 学; Li, Y.; 太田 成*; 園部 秀明*; 猪野 晋*; 宇賀田 健*
Mechanical Engineering Journal (Internet), 10(4), p.23-00026_1 - 23-00026_11, 2023/08
原子力施設における建物の耐震評価において、地震時の転倒モーメントによって建物の基礎底面が地盤から部分的に浮上る現象は、建物自体の耐力や構造安全性に関わる問題だけではなく、建物内に設置される機器類の応答に影響を及ぼすため、非常に重要な問題である。一方、建物の基礎浮上りによる基礎底面と地盤との間の接地率が小さくなる場合の建物の地震時挙動については、実験や解析的検討が十分とはいいがたい。そこで、本研究では、建物の基礎浮上りに係る既往実験を対象とし、3次元詳細解析モデルを用いたシミュレーション解析を行い、解析手法の妥当性について確認した。解析コードによる結果の違いを確認するために、3つの解析コード(E-FrontISTR, FINAS/STAR, TDAPIII)を用いて同じ条件で解析を実施し、得られた結果を比較した。解析結果については、低接地率状態となる試験体底面の付着力の違いによる建物の応答への影響、解析手法の精度等について考察した。また、建物の応答に係る解析結果への影響が大きいと判断された解析パラメータについては、感度解析により解析結果への影響を具体的に確認した。本論文では、これらの検討を通して得られた知見について述べる。
neutron diffraction study on the deformation behavior of the plastic inorganic semiconductor AgSWang, Y.*; Gong, W.; 川崎 卓郎; Harjo, S.; Zhang, K.*; Zhang, Z. D.*; Li, B.*
Applied Physics Letters, 123(1), p.011903_1 - 011903_6, 2023/07
被引用回数：4 パーセンタイル：52.19(Physics, Applied)Bulk AgS is a plastic inorganic semiconductor at room temperature. It exhibits a compressive strain greater than 50%, which is highly different from brittle conventional counterparts, such as silicon. Here, we present the experimental investigation of the deformation behavior in a plastic inorganic semiconductor AgS using 
neutron diffraction during compressive deformation at room and elevated temperatures. At room temperature, the lattice strain partitioning among 
-orientated grain families could be responsible for the significant work-hardening behavior in the bulk AgS with a monoclinic structure. The rapid accumulation of lattice defects and remarkable development of the deformation texture suggest that dislocation slip promotes plasticity. At 453 K, a monoclinic phase transforms into a body-centered cubic phase. A stress plateau appears at -4.8 MPa, followed by a rehardening state. The deformation mode of bulk AgS at the initial stage is likely attributable to the migration of silver ions, and as strain increases, it is closer to that of room temperature, leading to rehardening.
X-ray synchrotron diffractionLi, H.*; Liu, Y.*; Zhao, W.*; Liu, B.*; 冨永 亜希; 菖蒲 敬久; Wei, D.*
International Journal of Plasticity, 165, p.103612_1 - 103612_20, 2023/06
被引用回数：20 パーセンタイル：94.48(Engineering, Mechanical)コバルトフリーのマルエージング鋼の強度特性を明らかにするために、高エネルギー放射光X線回折法を利用したその場引張試験を行った。マルテンサイト相とオーステナイト相からの回折プロファイルが得られ、それらの強度及び幅が負荷に伴い変化している様子が観察された。回折プロファイルを解析した結果、時効(as-aged)材では、低応力レベルにてマルテンサイトの含有量が緩やかに減少し、高応力レベルでは急激に減少した。一方、熱処理(as-solution)材では、応力の増加とともにオーステナイト相がマルテンサイト相に著しく転移変態している結果が得られた。これらのことがそれぞれの強度特性に起因していることを明らかにした。
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：2 パーセンタイル：23.35(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。
中村 惇平*; 川北 至信; 岡部 博孝*; Li, B.*; 下村 浩一郎*; 末益 崇*
Journal of Physics and Chemistry of Solids, 175, p.111199_1 - 111199_8, 2023/04
被引用回数：2 パーセンタイル：15.11(Chemistry, Multidisciplinary)Muon spin rotation (
SR) experiments were performed to directly investigate the temperature dependence of the short-range order or correlations of chromium spins in the paramagnetic phase of AgCrSe. The detailed investigation of the SR spectra over a wide temperature range from low to high temperatures revealed that the short-range spin correlations developed below about 184 K. It also confirmed no short-range correlations at high temperatures, which had been controversial in previous quasi-elastic neutron scattering studies. In addition, the muon spin relaxation was qualitatively changed and showed large missing asymmetry below about 89 K, where the correlation clearly implied short-range spin order. There could be a preparative phenomenon of the phase transition or an anisotropic short-range spin correlation.
西田 明美; 川田 学; 崔 炳賢; 飯垣 和彦; 塩見 忠彦; Li, Y.
Proceedings of 2023 International Congress on Advanced in Nuclear Power Plants (ICAPP 2023) (Internet), 10 Pages, 2023/04
地震を起因とした確率論的リスク評価(地震PRA)に資するため、原子力規制庁との共同研究の一環として、観測データを活用した原子力建屋の三次元耐震解析手法の精度向上を目的とする研究開発に取り組んでいる。本研究では、自然地震と人工波による多地点同時観測が可能な大規模観測システムを構築した。観測システムの加速度計は、原子力建屋の地盤や建屋の床及び壁に設置されている。本論文では、大規模観測システムの概要及び本システムにより観測されたデータの分析から得られた知見について報告する。
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：25 パーセンタイル：93.09(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。
