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論文

Magnetic, thermal, and neutron diffraction studies of a coordination polymer: bis(glycolato)cobalt(II)

中根 僚宏*; 米山 翔太*; 兒玉 健*; 菊地 耕一*; 中尾 朗子*; 大原 高志; 東中 隆二*; 松田 達磨*; 青木 勇二*; 藤田 渉*

Dalton Transactions, 48(1), p.333 - 338, 2019/01

 パーセンタイル:100(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

The two-dimensional quadratic lattice magnet, bis(glycolato)cobalt(II) ([Co(HOCH$$_{2}$$CO$$_{2}$$)$$_{2}$$]), showed anti-ferromagnetic ordering at 15.0 K and an abrupt increase in magnetisation at H = 22 600 Oe and 2 K, thereby acting as a metamagnet. Neutron diffraction studies suggested that the magnetic moment vectors of the Co(II) ions had an amplitude of 3.59 mB and were not aligned in a fully antiparallel fashion to those of their neighbours, which caused canting between the magnetic moment vectors in the sheet. The canting angle was determined to be 7.1deg. Canting induced net magnetisation in the sheet, but this magnetisation was cancelled between sheets. The magnetisations in the sheets were oriented parallel to the magnetic field at the critical magnetic field.

論文

Element-specific observation of the ferromagnetic ordering process in UCoAl via soft X-ray magnetic circular dichroism

竹田 幸治; 斎藤 祐児; 岡根 哲夫; 山上 浩志; 松田 達磨*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦*

Physical Review B, 97(18), p.184414_1 - 184414_7, 2018/05

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

We have performed soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) experiments on the itinerant-electron metamagnet UCoAl at the U 4$$d$$-5$$f$$ ($$N_mathrm{4, 5}$$) and Co 2$$p$$-3$$d$$ ($$L_mathrm{2, 3}$$) absorption edges in order to investigate the magnetic properties of the U 5$$f$$ and Co 3$$d$$ electrons separately. From the line shape of the XMCD spectrum, it is deduced that the orbital magnetic moment of the Co 3$$d$$ electrons is unusually large. Through the systematic temperature ($$T$$)- and magnetic field ($$H$$)-dependent XMCD measurements, we have obtained two types of the magnetization curve as a function of $$H$$ and $$T$$ (M-H curve and M-T curve, respectively). The metamagnetic transition from a paramagnetic state to a field-induced ferromagnetic state was observed clearly under 15 K at $$H_mathrm{M}$$. The value of the $$H_mathrm{M}$$ and its $$T$$-dependence agree well between the U and Co sites, and the bulk magnetization. Whereas, we have discovered the remarkable differences in the M-H and M-T curves between the U and Co sites. The present findings show clearly that the role of the Co 3$$d$$ electrons should be considered more carefully in order to understand the origin of the magnetic ordering in UCoAl.

論文

New precise measurement of muonium hyperfine structure interval at J-PARC

上野 恭裕*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 238(1), p.14_1 - 14_6, 2017/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:17.79

MuSEUM is an international collaboration aiming at a new precise measurement of the muonium hyperfine structure at J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). Utilizing its intense pulsed muon beam, we expect a ten-fold improvement for both measurements at high magnetic field and zero magnetic field. We have developed a sophisticated monitoring system, including a beam profile monitor to measure the 3D distribution of muonium atoms to suppress the systematic uncertainty.

論文

Maximizing $$T_c$$ by tuning nematicity and magnetism in FeSe$$_{1-x}$$S$$_x$$ superconductors

松浦 康平*; 水上 雄太*; 新井 佑基*; 杉村 優一*; 前島 尚行*; 町田 晃彦*; 綿貫 徹*; 福田 竜生; 矢島 健*; 広井 善二*; et al.

Nature Communications (Internet), 8, p.1143_1 - 1143_6, 2017/10

 被引用回数:16 パーセンタイル:13.58(Multidisciplinary Sciences)

A fundamental issue concerning iron-based superconductivity is the roles of electronic nematicity and magnetism in realising high transition temperature ($$T_c$$). To address this issue, FeSe is a key material, as it exhibits a unique pressure phase diagram involving nonmagnetic nematic and pressure-induced antiferromagnetic ordered phases. However, as these two phases in FeSe have considerable overlap, how each order affects superconductivity remains perplexing. Here we construct the three-dimensional electronic phase diagram, temperature ($$T$$) against pressure ($$P$$) and iso-valent S-substitution ($$x$$), for FeSe$$_{1-x}$$S$$_x$$. By simultaneously tuning chemical and physical pressures, against which the chalcogen height shows a contrasting variation, we achieve a complete separation of nematic and antiferromagnetic phases. In between, an extended nonmagnetic tetragonal phase emerges, where $$T_c$$ shows a striking enhancement. The completed phase diagram uncovers that high-$$T_c$$ superconductivity lies near both ends of the dome-shaped antiferromagnetic phase, whereas $$T_c$$ remainslow near the nematic critical point.

論文

Benchmark study of the recent version of the PHITS code

岩元 洋介; 佐藤 達彦; 橋本 慎太郎; 小川 達彦; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 甲斐 健師; 松田 規宏; 細山田 龍二*; 仁井田 浩二*

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(5), p.617 - 635, 2017/05

 被引用回数:14 パーセンタイル:0.82(Nuclear Science & Technology)

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、加速器遮蔽設計、医学物理計算など様々な目的で利用されている。本研究では、最新のPHITSバージョン2.88を用いて、核反応による粒子生成断面積、中性子輸送計算、電磁カスケード等に対する58ケースのベンチマーク計算を実施した。本稿では、このうち特徴的な結果を示した22のケースについて詳細に報告する。ベンチマーク計算の結果、100MeV以上の陽子、中性子、重イオン等の入射反応や電磁カスケードについては、PHITSによる計算結果は実験値を概ね再現した。一方、100MeV未満の粒子入射反応は、PHITSが設定を推奨している核内カスケードモデルINCL4の適用範囲外のエネルギー領域であるため、再現性が悪いことが確認された。また、100MeV以上の陽子入射反応のうち、核分裂成分の収率に対して、蒸発モデルGEMの高エネルギー核分裂過程の取り扱いの問題から実験値を再現しない場合があった。これらの課題は、評価済み核データJENDL4.0/HEをPHITSに組み込むこと等で改善していく予定である。以上のように、本研究でPHITSの様々な適用分野における計算精度を検証するとともに、今後の効率的な改善に重要な指針を得ることができた。

論文

New muonium HFS measurements at J-PARC/MUSE

Strasser, P.*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 237(1), p.124_1 - 124_9, 2016/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:10.17

At the Muon Science Facility (MUSE) of J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex), the MuSEUM collaboration is planning new measurements of the ground state hyperfine structure (HFS) of muonium both at zero field and at high magnetic field. The previous measurements were performed both at LAMPF (Los Alamos Meson Physics Facility) with experimental uncertainties mostly dominated by statistical errors. The new high intensity muon beam that will soon be available at MUSE H-Line will provide an opportunity to improve the precision of these measurements by one order of magnitude. An overview of the different aspects of these new muonium HFS measurements, the current status of the preparation, and the results of a first commissioning test experiment at zero field are presented.

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:63.85(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

Colossal thermomagnetic response in the exotic superconductor URu$$_2$$Si$$_2$$

山下 卓也*; 下山 祐介*; 芳賀 芳範; 松田 達磨*; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 住吉 浩明*; 藤本 聡*; Levchenko, A.*; 芝内 孝禎*; et al.

Nature Physics, 11(1), p.17 - 20, 2015/01

 被引用回数:28 パーセンタイル:8.97(Physics, Multidisciplinary)

Observation of a colossal Nernst signal is reported. URu$$_2$$Si$$_2$$ is known as a heavy fermion superconductor. The superconductivity coexists with the so-called hidden-order phase. The Nernst coefficient is enhanced by as large as million times over the theoretically expected value within the standard framework of superconducting fluctuations. Moreover, contrary to the conventional wisdom, the enhancement is more significant with the reduction of the impurity scattering rate. This anomalous Nernst effect intimately reflects the highly unusual superconducting state in URu$$_2$$Si$$_2$$.

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

Direct observation of lattice symmetry breaking at the hidden-order transition in URu$$_2$$Si$$_2$$

利根川 翔*; 笠原 成*; 福田 竜生; 杉本 邦久*; 安田 伸広*; 鶴原 悠悟*; 渡邊 大樹*; 水上 雄太*; 芳賀 芳範; 松田 達磨*; et al.

Nature Communications (Internet), 5, p.4188_1 - 4188_7, 2014/06

 被引用回数:40 パーセンタイル:7.69(Multidisciplinary Sciences)

We report on the observation of lattice symmetry breaking from the fourfold to twofold structure by high-resolution synchrotron X-ray diffraction measurements at zero field. Small orthorhombic symmetry-breaking distortion sets in at the transition temperature with a jump, uncovering the weakly first-order nature of the hidden-order transition. This distortion is observed only in ultra pure samples, implying a highly unusual coupling nature between the electronic pneumaticity and underlying lattice.

論文

Magnetic-field-induced charge order in the filled skutterudite SmRu$$_{4}$$P$$_{12}$$; Evidence from resonant and nonresonant X-ray diffraction

松村 武*; 道村 真司*; 稲見 俊哉; 林 佑弥*; 伏屋 健吾*; 松田 達磨*; 東中 隆二*; 青木 勇二*; 菅原 仁*

Physical Review B, 89(16), p.161116_1 - 161116_5, 2014/04

 被引用回数:12 パーセンタイル:35.48(Materials Science, Multidisciplinary)

SmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$T_{rm MI}=16.5$$K以下の反強磁性相と$$T_{rm MI}$$$$T^*$$(=14K)間の中間相を共鳴と非共鳴のX線回折法で研究した。中間相では非共鳴の$$q$$=(1,0,0)のThomson散乱が磁場によって誘起される。この現象は理論的に予言されている$$p$$バンドの電荷秩序を反映した原子変位によって引き起こされている。同時にSmの磁場方向の反強磁性モーメントが強調され、これは$$Gamma_7-Gamma_8$$結晶場状態の交互配列を反映していると考えられる。この結果は、軌道に依存した$$p$$-$$f$$混成とpバンドのネスティング不安定性がPrRu$$_4$$P$$_{12}$$やPrFe$$_4$$P$$_{12}$$と同様な非従来型電荷秩序を引き起こしていることを示している。

論文

Cyclotron resonance study of quasiparticle mass and scattering rate in the hidden-order and superconducting phases of URu$$_2$$Si$$_2$$

利根川 翔*; 橋本 顕一郎*; 井加田 洸輔*; 鶴原 悠悟*; Lin, Y.-H.*; 宍戸 寛明*; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; et al.

Physical Review B, 88(24), p.245131_1 - 245131_13, 2013/12

 被引用回数:10 パーセンタイル:47.06(Materials Science, Multidisciplinary)

Detailed analyses of the cyclotron resonance lines in a uranium compound URu$$_2$$Si$$_2$$ are reported. The analyses of the resonance profiles reveals that the heavier branch of the split line has a larger scattering rate, providing evidence for the existence of hot-spot along the [110] direction. The result is consistent with the broken fourfold symmetry in the hidden-order phase.

論文

$$^{29}$$Si-NMR study of antiferromagnet CeRh$$_2$$Si$$_2$$ using single crystals

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; 松本 裕司; 松田 達磨; 芳賀 芳範

Journal of the Korean Physical Society, 63(3), p.352 - 355, 2013/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:73.65(Physics, Multidisciplinary)

正方晶ThCr$$_2$$Si$$_2$$型結晶構造を持つ反強磁性体CeRh$$_2$$Si$$_2$$のNMR研究を単結晶を用いて行った。磁化率と同じく、ナイトシフトは$$c$$軸方向にイジング型磁気異方性を示した。$$^{29}$$Si核の超微細結合定数を$$a$$軸方向、$$c$$軸方向に対して、ナイトシフトと磁化率のプロットから決定した。

論文

Single crystal growth and physical properties of UT$$_2$$Al$$_{20}$$ (T = transition metal)

松本 裕司; 松田 達磨; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; Fisk, Z.

Journal of the Korean Physical Society, 63(3), p.363 - 366, 2013/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.59(Physics, Multidisciplinary)

We have studied single crystal growth and physical properties of the UT$$_2$$Al$$_{20}$$ system. We have successfully grown UT$$_2$$Al$$_{20}$$ (T = Cr, Ti, W and Mo) using Al self flux and characterized the crystals using electron probe microanalyzer (EPAM) and X-ray diffraction, and measured their magnetic and electric properties. The ground states of UT$$_2$$Al$$_{20}$$ (T = Cr, Mo and W) are Pauli paramagnetic as is likely also in UTi$$_2$$Al$$_{20}$$. The effective masses of UCr$$_2$$Al$$_{20}$$ and UTi$$_2$$Al$$_{20}$$ are only weakly enhanced.

論文

Separation of magnetic properties at uranium and cobalt sites in UCoAl using soft X-ray magnetic circular dichroism

竹田 幸治; 斎藤 祐児; 岡根 哲夫; 山上 浩志; 松田 達磨*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦; Fisk, Z.

Physical Review B, 88(7), p.075108_1 - 075108_6, 2013/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:47.06(Materials Science, Multidisciplinary)

UCoAlは温度T=10K以下で、磁場H=1T以上で磁化の急激な増大を示し、常磁性状態から磁場誘起強磁性状態へのメタ磁性転移を示し、さらに磁場増大に伴い磁化も飽和することなく増大する。磁気コンプトン散乱(MCS)実験からは、メタ磁性転移に伴いスピン磁気モーメント(MS)も観測される。一方で、磁化測定では磁化は磁場印加とともに単調増大するのに対し、MCSの磁場依存性測定からはMSはH=3Tで消失する様子が観測されている。この原因は未解決であり、元素ごとの磁気構造及びその磁場依存性の研究が望まれていた。そこで本研究ではこの磁場誘起強磁性状態について、1Hz円偏光スイッチングを活用し、UとCo元素に対して元素選択磁化測定を行った。その結果、UとCoのMSは互いに逆の方向を向き、かつUとCoの磁場に対する磁気モーメントの増加率が異なることがわかった。これにより、MCSでのMSの消失に対して定性的な説明を与えることができた。さらに、磁場誘起強磁性状態でのUとCoの磁気モーメントの磁場依存性について、食い違いのある二つの偏極中性子散乱実験の先行研究があったが、この研究により決定的な情報を与えることができた。

論文

Single-crystal growth and physical properties of URhIn$$_5$$

松本 裕司*; 芳賀 芳範; 立岩 尚之; 酒井 宏典; 松田 達磨; 山本 悦嗣; Fisk, Z.

Physical Review B, 88(4), p.045120_1 - 045120_6, 2013/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:59.45(Materials Science, Multidisciplinary)

We have grown the new uranium compound URhIn$$_5$$ with the tetragonal HoCoGa$$_5$$-type by the In self flux method. In contrast to the nonmagnetic ground state of the isoelectronic analogue URhGa$$_5$$, URhIn$$_5$$ is an antiferromagnet with antiferromagnetic transition temperature $$T_{rm N}$$ = 98 K. The moderately large electronic specific heat coefficient $$gamma$$ = 50 mJ/K$$^2$$mol demonstrates the contribution of 5f electrons to the conduction band.

論文

鉄系超伝導体の電子ネマティック転移と斜方歪み

芝内 孝禎*; 笠原 成*; 松田 祐司*; 福田 竜生; 杉本 邦久*

日本結晶学会誌, 55(2), p.128 - 134, 2013/04

強相関電子系と呼ばれる物質群では、今までにない複雑な電子相が現れる。その最も驚くべき相の一つが、系の回転対称性を破る「電子ネマティック」相である。我々は新しい高温超伝導体系である鉄系超伝導体の常伝導相において見られる電子ネマティック相が、広いドープ領域に渡って存在していることを示した。磁気トルクによる高感度の面内異方性測定、放射光X線を用いた結晶構造の変化の観測、現象論的な理解を組み合わせたこの研究内容を紹介する。

論文

Observation of bulk band dispersions of YbRh$$_2$$Si$$_2$$ using soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy

保井 晃*; 斎藤 祐児; 藤森 伸一; 川崎 郁斗*; 岡根 哲夫; 竹田 幸治; Lapertot, G.*; Knebel, G.*; 松田 達磨*; 芳賀 芳範; et al.

Physical Review B, 87(7), p.075131_1 - 075131_6, 2013/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:71(Materials Science, Multidisciplinary)

YbRh$$_2$$Si$$_2$$に対して軟X線角度分解光電子分光(ARPES)測定を行い、その3次元バルク価電子帯構造を明らかにした。15 Kで測定したARPESスペクトルには、Yb$$ ^{3+}$$マルチプレットピークだけではなく、有限のYb$$ ^{2+}$$ピークを持っており、この化合物が価数揺動状態にあることに対応している。これは、$$T_{rm K}$$において、この化合物中のYbの4f電子が遍歴的な性質を持っていることを意味している。分散のないYb 4fバンド以外のバンド構造は、YbRh$$_2$$Si$$_2$$よりもむしろLuRh$$_2$$Si$$_2$$と一致していることが明らかとなった。さらに、Yb 3d-4f共鳴光電子分光スペクトルはYb 5d電子状態が価電子に存在していることを示唆している。これらの結果から、Yb 4fからYb 5d電子状態への電荷移動が重要であることが示唆される。

論文

Magnetic excitation in totally symmetric staggered ordered phase of PrFe$$_4$$P$$_{12}$$

岩佐 和晃*; Hao, L.*; 神木 正史*; 桑原 慶太郎*; Mignot, J.-M.*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 松田 達磨; 佐藤 英行*

Journal of the Physical Society of Japan, 81(9), p.094711_1 - 094711_9, 2012/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:49.35(Physics, Multidisciplinary)

We report inelastic neutron scattering results for single-crystalline samples of PrFe$$_4$$P$$_{12}$$, which undergoes a transition from the heavy-electron phase to the antiferro-type nonmagnetic ordered phase. In contrast to the quasielastic magnetic response observed in the heavy electron phase, the well-defined inelastic peaks located at 1.5 and 3 meV are superimposed in the ordered phase. The maximum spectral intensity appears at the Brillouin zone center for the original $$Imbar{3}$$ structure, and the minimum spectral intensity appears at the zone boundaries including the ordering vector $$q_0$$ = (1,0,0). The spectra are consistent with the recently proposed staggered ordering of a Pr site with well-localized $$f$$-electrons and that with a Kondo-singlet-like state, which are represented as the totally symmetric state accompanied by the charge modulation of carriers.

論文

Emergent rank-5 nematic order in URu$$_2$$Si$$_2$$

池田 浩章*; 鈴木 通人; 有田 亮太郎*; 瀧本 哲也*; 芝内 孝禎*; 松田 祐司*

Nature Physics, 8(7), p.528 - 533, 2012/07

 被引用回数:99 パーセンタイル:2.96(Physics, Multidisciplinary)

ウラン化合物URu$$_2$$Si$$_2$$が低温において示す隠れた量子秩序相は、長年、多岐に渡る研究がなされてきたが、その秩序構造は未だ明らかにされておらず、固体物理学の一つのミステリーと目されてきた(それゆえ、隠れた秩序相を呼ばれている)。本論文の目的は、第一原理計算手法に基づいて、その隠れた秩序相における秩序構造を同定することにある。本論文では電子状態の詳細な解析結果の報告とともに、URu$$_2$$Si$$_2$$の多極子相関の計算結果から、$$E$$$$^{-}$$対称性を持つ多極子のネマティック秩序が有力な秩序状態であることを示した。この結果は、実際に、実験的に観測される異方的な磁気励起、反強磁性秩序状態との競合、4回対称性の破れなどを含む実験結果を包括的に説明することに成功しており、長年の謎を解明する有力な秩序候補と言える。

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