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中島 多朗*; 齋藤 開*; 小林 尚暉*; 川崎 卓郎; 中村 龍也; 古川 はづき*; 浅井 晋一郎*; 益田 隆嗣*
Journal of the Physical Society of Japan, 93(9), p.091002_1 - 091002_5, 2024/09
Neutron scattering is a powerful tool to study magnetic structures and cross-correlated phenomena originated from symmetry of the magnetic structures in matter. Among a number of neutron scattering techniques, polarized neutron scattering is quite sensitive to the orientations of the magnetic moments, which are essential to understand microscopic mechanisms of the spin-driven emergent phenomena. Here, we present POlarized Neutron Triple-Axis spectrometer PONTA in the Japan Research Reactor 3 (JRR-3), and show the present capabilities of polarized and unpolarized neutron scattering by introducing recent results from the instrument.
寺田 典樹*; Khalyavin, D. D.*; Manuel, P.*; 浅井 晋一郎*; 益田 隆嗣*; 齋藤 開*; 中島 多朗*; 長壁 豊隆
Physical Review B, 110(2), p.024406_1 - 024406_9, 2024/07
フラストレート反強磁性体CuFeOは、圧力により、コメンシュレートなコリニアー相(CM1)からいくつかのインコメンシュレートでノンコリニアーな相への複雑な磁気相転移を示す。圧力が磁気相互作用に及ぼす影響を調べるために、高圧下で中性子回折および非弾性中性子散乱実験を行った。圧力が増すと、CM1基底状態は臨界圧力(
3GPa)以下でも磁場の印加に対して不安定になる。これは、2.1GPaで臨界磁場
が7.5Tから4.5Tに大幅に減少したことで確かめられた。さらに、スピン波分散関係のエネルギーギャップは、
=2.1GPaの圧力印加によって1.0meVから0.88meVに減少する。実験結果をスピン波計算と比較すると、スピン波励起の変化は、一軸異方性項または最近接交換相互作用の分離度のいずれかの減少によって説明できることがわかった。
O
左右田 稔*; 古府 麻衣子; 河村 聖子; 浅井 晋一郎*; 益田 隆嗣*; 吉沢 英樹*; 古川 はづき*
Journal of the Physical Society of Japan, 91(9), p.094707_1 - 094707_5, 2022/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)The magnetic diffuse and the quasi-elastic scatterings of YBaCoO on alternating kagome and triangular lattices have been studied through neutron scattering measurement. In the wide temperature region, the quasi-elastic scattering is observed, and forms the hexagon shape by connecting the magnetic superlattice points. The quasi-elastic scattering has the strongest intensity and the sharp profile around the magnetic transition temperature. From the temperature dependence of the quasi-elastic scattering, the existence of the Z vortex transition is expected in YBaCoO.
Do, S.-H.*; 金子 耕士; 梶本 亮一; 蒲沢 和也*; Stone, M. B.*; Lin, J. Y. Y.*; 伊藤 晋一*; 益田 隆嗣*; Samolyuk, G. D.*; Dagotto, E.*; et al.
Physical Review B, 105(18), p.L180403_1 - L180403_6, 2022/05
被引用回数：14 パーセンタイル：89.42(Materials Science, Multidisciplinary)We report inelastic neutron scattering studies of the prototypical kagome magnetic metal FeSn. The spectra display well defined spin waves extending up to 120 meV. Above this energy, the spin waves become progressively broadened, reflecting interactions with the Stoner continuum. Using linear spin wave theory, we determine an effective spin Hamiltonian that explains the measured dispersion. This analysis indicates that the Dirac magnon at the K point occurs on the brink of a region where well defined spin waves become unobservable. Our results emphasize the influential role of itinerant carriers on the topological spin excitations of metallic kagome magnets.
TaO
木村 健太*; 八木 直輝*; 長谷川 舜介*; 萩原 雅人; 三宅 厚志*; 徳永 将史*; Cao, H.*; 益田 隆嗣*; 木村 剛*
Inorganic Chemistry, 60(20), p.15078 - 15084, 2021/10
被引用回数：1 パーセンタイル：9.44(Chemistry, Inorganic & Nuclear)In materials showing a linear magnetoelectric (ME) effect, unconventional functionalities can be anticipated such as electric control of magnetism and nonreciprocal optical responses. Thus, the search of new linear ME materials is of interest in materials science. Here, using a recently proposed design principle of linear ME materials, which is based on the combination of local structural asymmetry and collinear antiferromagnetism, we demonstrate that an anion-deficient fluorite derivative MnTaO is a new linear ME material. This is evidenced by the onset of magnetic-field-induced electric polarization in its collinear antiferromagnetic phase below 
= 24 K. Furthermore, we also find an antiferroelectric-like phase transition at 
= 55 K, which is attributable to an off-center displacement of magnetic Mn
ions. The present study shows that MnTaO is a rare material that exhibits both ME and antiferroelectric-like transitions. Thus, MnTaO may provide an opportunity to investigate the physics associated with complicated interactions between magnetic (spin) and electric dipole degrees of freedom.
Chen, Y.*; 佐藤 正寛*; Tang, Y.*; 塩見 雄毅*; 大柳 洸一*; 益田 隆嗣*; 南部 雄亮*; 藤田 全基*; 齊藤 英治
Nature Communications (Internet), 12, p.5199_1 - 5199_7, 2021/08
被引用回数：9 パーセンタイル：66.25(Multidisciplinary Sciences)A triplon refers to a fictitious particle that carries angular momentum 
corresponding to the elementary excitation in a broad class of quantum dimerized spin systems. Such systems without magnetic order have long been studied as a testing ground for quantum properties of spins. Although triplons have been found to play a central role in thermal and magnetic properties in dimerized magnets with singlet correlation, a spin angular momentum flow carried by triplons, a triplon current, has not been detected yet. Here we report spin Seebeck effects induced by a triplon current: triplon spin Seebeck effect, using a spin-Peierls system CuGeO
. The result shows that the heating-driven triplon transport induces spin current whose sign is positive, opposite to the spin-wave cases in magnets. The triplon spin Seebeck effect persists far below the spin-Peierls transition temperature, being consistent with a theoretical calculation for triplon spin Seebeck effects.
大熊 隆太郎*; 古府 麻衣子; 浅井 晋一郎*; Avdeev, M.*; 幸田 章宏*; 岡部 博孝*; 平石 雅俊*; 竹下 聡史*; 小嶋 健児*; 門野 良典*; et al.
Nature Communications (Internet), 12, p.4382_1 - 4382_7, 2021/07
被引用回数：7 パーセンタイル：63.72(Multidisciplinary Sciences)Dimensionality is a critical factor in determining the properties of solids and is an apparent built- in character of the crystal structure. However, it can be an emergent and tunable property in geometrically frustrated spin systems. Here, we study the spin dynamics of the tetrahedral cluster antiferromagnet, pharmacosiderite, via muon spin resonance and neutron scattering. We find that the spin correlation exhibits a two-dimensional characteristic despite the isotropic connectivity of tetrahedral clusters made of spin 5/2 Fe
ions in the three-dimensional cubic crystal, which we ascribe to two-dimensionalisation by geometrical frustration based on spin wave calculations. Moreover, we suggest that even one-dimensionalisation occurs in the decoupled layers, generating low-energy and one-dimensional excitation modes, causing large spin fluctuation in the classical spin system.
藤原 理賀*; 森田 克洋*; Mole, R.*; 満田 節生*; 遠山 貴巳*; 矢野 真一郎*; Yu, D.*; 曽田 繁利*; 桑井 智彦*; 幸田 章宏*; et al.
Nature Communications (Internet), 11, p.3429_1 - 3429_7, 2020/07
被引用回数：39 パーセンタイル：92.16(Multidisciplinary Sciences)Observation of a quantum spin liquid (QSL) state is one of the most important goals in condensed-matter physics, as well as the development of new spintronic devices that support next-generation industries. The QSL in two-dimensional quantum spin systems is expected to be due to geometrical magnetic frustration, and thus a kagome-based lattice is the most probable playground for QSL. Here, we report the first experimental results of the QSL state on a square-kagome quantum antiferromagnet, KCu
AlBiO
(SO)
Cl. Comprehensive experimental studies via magnetic susceptibility, magnetisation, heat capacity, muon spin relaxation, and inelastic neutron scattering measurements reveal the formation of a gapless QSL at very low temperatures close to the ground state. The QSL behavior cannot be explained fully by a frustrated Heisenberg model with nearest-neighbor exchange interactions, providing a theoretical challenge to unveil the nature of the QSL state.
RuO proved by spin resonance飯田 一樹*; 古府 麻衣子; 鈴木 雄大*; 村井 直樹; 河村 聖子; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 石角 元志*; 長谷川 舜介*; 益田 隆嗣*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 89(5), p.053702_1 - 053702_5, 2020/05
被引用回数：19 パーセンタイル：80.03(Physics, Multidisciplinary)We investigated the low-energy incommensurate (IC) magnetic fluctuations in SrRuO by the high-resolution inelastic neutron scattering measurements and random phase approximation (RPA) calculations. We observed a spin resonance with energy of 
meV centered at a characteristic wavevector 
. The resonance energy corresponds well to the superconducting gap 2
= 0.56 meV estimated by the tunneling spectroscopy. The spin resonance shows the 
modulation with a maximum at around 
. The modulated intensity of the spin resonance and our RPA calculations indicate that the superconducting gaps regarding the quasi-one-dimensional 
and 
sheets at the Fermi surfaces have the horizontal line nodes. These results may set a strong constraint on the pairing symmetry of SrRuO. We also discuss the implications on possible superconducting order parameters.
ladder上田 宏*; 小野田 繁樹*; 山口 泰弘*; 木村 剛*; 吉澤 大智*; 森岡 俊晶*; 萩原 政幸*; 萩原 雅人*; 左右田 稔*; 益田 隆嗣*; et al.
Physical Review B, 101(14), p.140408_1 - 140408_6, 2020/04
被引用回数：4 パーセンタイル：25.35(Materials Science, Multidisciplinary)We report experimental and theoretical evidence that RbCuMoO
has a nonmagnetic tetramer ground state of a two-leg ladder comprising antiferromagnetically coupled frustrated spin- chains and exhibits a Haldane spin gap of emergent spin-1 pairs. Three spin excitations split from the spin-1 triplet by a Dzyaloshinskii-Moriya interaction are identified in inelastic neutron-scattering and electron spin resonance spectra. A tiny magnetic field generates ferroelectricity without closing the spin gap, indicating a unique class of ferroelectricity induced by a vector spin chirality order.
-electron state of the heavy fermion superconductor NpPdAl and the isostructural family目時 直人; Aczel, A. A.*; 青木 大*; Chi, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*; Griveau, J.-C.*; 萩原 雅人*; Hong, T.*; 芳賀 芳範; 池内 和彦*; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011123_1 - 011123_6, 2020/03
希土類(4)やアクチノイド(5)は、電子数の増加とともに複雑さを増し、様々な相互作用が競合して多様な状態が出現する。多体電子系の結晶場分裂はバンド幅より狭いため、(1)高分解能の実験が必要で、(2)遍歴的なCeやU化合物は本質的に明瞭なスペクトルを示さない。また、(3)国際規制物質NpやPuなど超アクチノイド元素の取り扱いは厳しく規制されている。そこで比較的局在性の強い物質や希土類関連物質の、中性子散乱実験による磁気励起の研究が有益である。本稿では重い電子系化合物NpPdAlと関連物質の電子状態について述べる。
廣部 大地*; 佐藤 正寛*; 萩原 雅人*; 塩見 雄毅*; 益田 隆嗣*; 齊藤 英治
Physical Review Letters, 123(11), p.117202_1 - 117202_7, 2019/09
被引用回数：14 パーセンタイル：70.52(Physics, Multidisciplinary)Investigating exotic magnetic materials with spintronic techniques is effective at advancing magnetism as well as spintronics. In this work, we report unusual field-induced suppression of the spin Seebeck effect (SSE) in a quasi-one-dimensional frustrated spin- magnet LiCuVO, known to exhibit spin-nematic correlation in a wide range of external magnetic field 
. The suppression takes place above 
T in spite of the -linear isothermal magnetization curves in the same range. The result can be attributed to the growth of the spin-nematic correlation while increasing . The correlation stabilizes magnon pairs carrying spin 2, thereby suppressing the interfacial spin injection of SSE by preventing the spin-1 exchange between single magnons and conduction electrons at the interface. This interpretation is supported by integrating thermodynamic measurements and theoretical analysis on the SSE.
渡辺 真朗; 野尻 浩之*; 伊藤 晋一*; 河村 聖子; 木原 工*; 益田 隆嗣*; 佐原 拓郎*; 左右田 稔*; 高橋 竜太
JPS Conference Proceedings (Internet), 25, p.011024_1 - 011024_5, 2019/03
近年、中性子や放射光をプローブとした数10T以上の強磁場下で行う実験・研究への要望が増えてきている。強磁場装置を用いた中性子散乱実験は、例えば、磁場誘起超伝導体などにおける強磁場中磁気相関の研究やマルチフェロイック物質などの新しい凝縮系の研究などが挙げられる。J-PARC MLFでは、強磁場パルスマグネットシステムの開発をおこなった。一般的に数10テスラ以上の強磁場装置は大規模になるが、開発する装置はMLFの既存のビームラインに対して設置可能な小型な装置でなければならない。そこで数ミリ秒程度磁場を発生させるパルスマグネットシステムを開発した。パルス磁場にすることで、強磁場を達成しつつエネルギー・パワーを抑えることで装置の小型化が可能である。30テスラを発生可能なパルスマグネットシステムを実現するためには、高電圧・大電流パルス電源および、強磁場に耐えられるコイルと試料スティックが必要である。本発表では、開発したパルスマグネットシステムの詳細およびMLFビームライン(HRC)にて行なった中性子ビーム利用実験でのパルスマグネットシステムの状況について報告する。
-electron states in PrPdAl目時 直人; 山内 宏樹; 鈴木 博之*; 北澤 英明*; 萩原 雅人*; 益田 隆嗣*; Aczel, A. A.*; Chi, S.*; Hong, T.*; 松田 雅昌*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 87(9), p.094704_1 - 094704_8, 2018/09
被引用回数：6 パーセンタイル：46.04(Physics, Multidisciplinary)中性子非弾性散乱実験によりPrPdAlの電子状態を明らかにした。この物質のユニークな結晶構造に起因する2次元的な結晶場ポテンシャルにより、大きな
を伴う平べったい軌道が安定化し、イジング型の磁気異方性が生じることがわかった。この2次元的な結晶場ポテンシャルは同じ結晶構造を持つ希土類化合物RPdAlに共通に存在し、重い電子系超伝導体NpPdAlにおけるXY型磁気異方性への変化を系統的に説明することができる。それは、電子の局所的な性質がこの物質系の物性発現機構において非常に重要であり、NpPdAlにおける重い電子系超伝導にも関与している。
中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.
Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12
J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。
-based magnet in a nanoporous metal complex左右田 稔*; 本間 勇紀*; 高見澤 聡*; 河村 聖子; 中島 健次; 益田 隆嗣*
Journal of the Physical Society of Japan, 85(3), p.034717_1 - 034717_9, 2016/03
被引用回数：1 パーセンタイル：11.30(Physics, Multidisciplinary)ナノポーラス金属化合物Cu-
-1,4-cyclohexanedicarboxylic acid (Cu-CHD)に吸着させた酸素分子について、この系で実現している酸素分子磁石の様相を探るため中性子非弾性散乱実験を行った。その結果、これまで得られている磁化曲線等を説明可能な微視的パラメーターを得ることができた。
伊藤 晋一*; 横尾 哲也*; 益田 隆嗣*; 吉澤 英樹*; 左右田 稔*; 池田 陽一*; 井深 壮史*; 川名 大地*; 佐藤 卓*; 南部 雄亮*; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.034001_1 - 034001_6, 2015/09
Since the installation of the High Resolution Chopper Spectrometer, HRC, experiments using the HRC are being conducted to observe the dynamics in wide range of physics. Scientific results during the period since the initial construction are summarized.
CoGeO左右田 稔*; 松本 正茂*; M
nsson, M.*; 河村 聖子; 中島 健次; 椎名 亮輔*; 益田 隆嗣*
Physical Review Letters, 112(12), p.127205_1 - 127205_5, 2014/03
被引用回数：37 パーセンタイル：84.25(Physics, Multidisciplinary)面内容易型の反強磁性体BaCoGeOについて、磁気異方性と磁気揺動を調べることにより、スピンネマティック相互作用が実在することを示した。
益田 隆嗣*; 萩原 雅人*; 近藤 洋右*; 金子 耕士; 目時 直人
Journal of the Physical Society of Japan, 80(11), p.113705_1 - 113705_4, 2011/11
被引用回数：37 パーセンタイル：82.17(Physics, Multidisciplinary)フラストレート系化合物LiCuVOの磁場誘起秩序相を中性子散乱によって研究し、臨界磁場8.5T以上で、量子揺らぎ,幾何学的なフラストレーション、そしてチェーン間相互作用の拮抗によって安定化した新しい磁場誘起スピン密度状態の長距離秩序相を発見したので報告する。
益田 隆嗣*; 北岡 修司*; 高見澤 聡*; 目時 直人; 金子 耕士; Rule, K. C.*; Kiefer, K.*; 真中 浩*; 野尻 浩之*
Physical Review B, 81(10), p.100402_1 - 100402_4, 2010/00
被引用回数：42 パーセンタイル：81.23(Materials Science, Multidisciplinary)正方格子ハイゼンベルグ反強磁性体BaMnGeO
のスピンダイナミクスを、バルク測定,中性子回折、及び非弾性中性子散乱組合せて研究した。容易面を伴う反強磁性秩序が
4.0Kで観察された。交換相互作用は
=27.8(3)
eV及び
=1.0(1)eVで、スピンフロップの臨界磁場は9.75Tと見積もられた。三軸分光器を用いた高分解能磁気励起測定により、磁場下でマグノン励起の不安定性が0.7
0.85の範囲で観察された。
