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論文

Coexistence of magnetoelectric and antiferroelectric-like orders in Mn$$_{3}$$Ta$$_{2}$$O$$_{8}$$

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

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 Mn$$_{3}$$Ta$$_{2}$$O$$_{8}$$ is a new linear ME material. This is evidenced by the onset of magnetic-field-induced electric polarization in its collinear antiferromagnetic phase below $$T_{rm N}$$ = 24 K. Furthermore, we also find an antiferroelectric-like phase transition at $$T_{rm S}$$ = 55 K, which is attributable to an off-center displacement of magnetic Mn$$^{2+}$$ ions. The present study shows that Mn$$_{3}$$Ta$$_{2}$$O$$_{8}$$ is a rare material that exhibits both ME and antiferroelectric-like transitions. Thus, Mn$$_{3}$$Ta$$_{2}$$O$$_{8}$$ may provide an opportunity to investigate the physics associated with complicated interactions between magnetic (spin) and electric dipole degrees of freedom.

論文

Anisotropic physical properties of layered antiferromagnet U$$_2$$Pt$$_6$$Ga$$_{15}$$

松本 裕司*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 竹内 徹也*; 三宅 厚志*; 徳永 将史*

Journal of the Physical Society of Japan, 90(7), p.074707_1 - 074707_6, 2021/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Multidisciplinary)

A uranium intermetallic compound U$$_2$$Pt$$_6$$Ga$$_{15}$$ was successfully synthesized. This compound crystallizes in the hexagonal Sc$$_{0.6}$$Fe$$_2$$Si$$_{4.9}$$-type structure. Antiferromagnetic transition with highly magnetic anisotropy was established by the physical property measurements.

論文

Spin excitations of the $$S$$=1/2 one-dimensional Ising-like antiferromagnet BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$ in transverse magnetic fields

奥谷 顕*; 大西 弘明; 木村 尚次郎*; 竹内 徹也*; 木田 孝則*; 森 道康; 三宅 厚志*; 徳永 将史*; 金道 浩一*; 萩原 政幸*

Journal of the Physical Society of Japan, 90(4), p.044704_1 - 044704_9, 2021/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Multidisciplinary)

The high-field multifrequency electron spin resonance (ESR), the magnetization, and the specific heat of single crystals of BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$ (a quasi-one-dimensional Ising-like antiferromagnet with $$S=1/2$$) were measured in two different transverse magnetic fields: $$H parallel [100]$$ and $$H parallel [110]$$. A softening of the lowest ESR mode was observed near the saturation field of the magnetization around 40 T in $$H parallel [110]$$, whereas it occurs around 10 T in $$H parallel [100]$$, far below the saturation field. These observations were reproduced by numerical calculations using the density-matrix renormalization group methods, including the staggered magnetic fields induced by a uniform external magnetic field and the interchain magnetic exchange interaction. We found that the directional dependence of the lowest mode originates mainly from the remarkable angular dependence of the induced magnetic field. The interchain interaction is also quantitatively important for reproducing the experimental results. The directional dependence of the lowest mode is demonstrated by the particle-hole excitation of spinons using the Jordan-Wigner transformation.

論文

Magnetic structures and quadratic magnetoelectric effect in LiNiPO$$_{4}$$ beyond 30 T

Fogh, E.*; 木原 工*; Toft-Petersen, R.*; Bartkowiak, M.*; 鳴海 康雄*; Prokhnenko, O.*; 三宅 厚志*; 徳永 将史*; 及川 健一; S${o}$rensen, M. K.*; et al.

Physical Review B, 101(2), p.024403_1 - 024403_12, 2020/01

 被引用回数:7 パーセンタイル:75.71(Materials Science, Multidisciplinary)

Neutron diffraction with static and pulsed magnetic fields is used to directly probe the magnetic structures in LiNiPO$$_{4}$$ up to 25 T and 42 T, respectively. By combining these results with magnetometry and electric polarization measurements under pulsed fields, the magnetic and magnetoelectric phases are investigated up to 56 T applied along the easy $$c$$ axis. In addition to the already known transitions at lower fields, three new ones are reported at 37.6, 39.4, and 54 T. Ordering vectors are identified with Q$$_{rm VI}$$ = (0, $$frac{1}{3}$$, 0) in the interval 37.6 - 39.4 T and Q$$_{rm VII}$$ = (0, 0, 0) in the interval 39.4 - 54 T. A quadratic magnetoelectric effect is discovered in the Q$$_{rm VII}$$= (0, 0, 0) phase and the field dependence of the induced electric polarization is described using a simple mean-field model. The observed magnetic structure and magnetoelectric tensor elements point to a change in the lattice symmetry in this phase. We speculate on the possible physical mechanism responsible for the magnetoelectric effect in LiNiPO$$_{4}$$.

論文

Magnetic and electrical properties of the ternary compound U$$_2$$Ir$$_3$$Si$$_5$$ with one-dimensional uranium zigzag chains

Li, D. X.*; 本多 史憲*; 三宅 厚志*; 本間 佳哉*; 芳賀 芳範; 仲村 愛*; 清水 悠晴*; Maurya, A.*; 佐藤 芳樹*; 徳永 将史*; et al.

Physical Review B, 99(5), p.054408_1 - 054408_9, 2019/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:22.92(Materials Science, Multidisciplinary)

Physical properties of the single-crystalline U$$_2$$Ir$$_3$$Si$$_5$$, a new ternary uranium compound with U$$_2$$Co$$_3$$Si$$_5$$-type orthorhombic structure, are investigated by means of magnetic susceptibility, specific heat and electrical resistivity. This compound undergoes an antiferromagnetic transition followed by a first-order phase transition at lower temperature. A possible mechanism of the first-order transition is the occurrence of a magnetic magnetic quadrupolar order, resulting from the quasi-one-dimensional uranium zigzag chain.

論文

Magnetic field induced phenomena in UIrGe in fields applied along the $$b$$ axis

Posp$'i$$v{s}$il, J.*; 芳賀 芳範; 小濱 芳允*; 三宅 厚志*; 神戸 振作; 立岩 尚之; Vali$v{s}$ka, M.*; Proschek, P.*; Prokle$v{s}$ka, J.*; Sechovsk$'y$, V.*; et al.

Physical Review B, 98(1), p.014430_1 - 014430_7, 2018/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:63.24(Materials Science, Multidisciplinary)

The metamagnetic transition between the antiferromagnetic and paramagnetic state in UIrGe has been studied at various temperatures by magnetization, heat capacity, and magnetocaloric effect measurements on a single crystal in static and pulsed magnetic fields applied along the orthorhombic $$b$$ axis. The first-order transition is accompanied by a dramatic increase of the Sommerfeld coefficient. A tentative scenario explaining these anomalies by antiferromagnetic correlations or short-range order in the paramagnetic state is discussed.

論文

Tuning of ultra-slow muon transport system

足立 泰平*; 池戸 豊*; 西山 樟生*; 薮内 敦*; 長友 傑*; Strasser, P.*; 伊藤 孝; 髭本 亘; 小嶋 健児*; 牧村 俊助*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036017_1 - 036017_4, 2015/09

We report on the tuning of the ultra-slow muon beam line at J-PARC MUSE using Li impurities in a tungsten muonium production target in place of positive muons. Li ions were evaporated from the tungsten target by heating it up to 2000K and were transported in the ultra-slow muon beam line. The Li ion beam was monitored by micro channel plates installed at several points in the beam line. The Li beam was successfully transported to the end of the beam line after optimization of beam line parameters.

論文

Nondestructive elemental depth-profiling analysis by muonic X-ray measurement

二宮 和彦*; 久保 謙哉*; 長友 傑*; 髭本 亘; 伊藤 孝; 河村 成肇*; Strasser, P.*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 鈴木 栄男*; et al.

Analytical Chemistry, 87(9), p.4597 - 4600, 2015/05

 被引用回数:13 パーセンタイル:53.62(Chemistry, Analytical)

Elemental analysis of materials is fundamentally important to science and technology. Many elemental analysis methods have been developed, but three-dimensional nondestructive elemental analysis of bulk materials has remained elusive. Recently, we developed a nondestructive depth-profiling elemental analysis method after a decade of research. This new method utilizes a new type of probe; a negative muon particle and high-energy muonic X-rays emitted after the muon stops in a material. We performed elemental depth profiling on an old Japanese gold coin (Tempo-Koban) using a low-momentum negative muon beam and successfully determined that the Au concentration in the coin gradually decreased with depth over a micrometer length scale.

論文

X-ray absorption spectroscopy and novel electronic properties in heavy fermion compounds YbT$$_{2}$$Zn$$_{20}$$ (T: Rh and Ir)

本多 史憲*; 広瀬 雄介*; 三宅 厚志*; 水牧 仁一朗*; 河村 直己*; 筒井 智嗣*; 綿貫 徹; 渡辺 真仁*; 竹内 徹也*; 摂待 力生*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 592(1), p.012021_1 - 012021_5, 2015/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:65.76

重い電子系化合物YbT$$_{2}$$Zn$$_{20}$$(T: Rh and Ir)について、X線吸収分光法によりYb価数観察を行った。いずれの化合物でもYb価数は温度依存性を示し、約100K以下で冷却とともにYb価数が減少する変化が見られた。これは、同型化合物であるYbCo$$_{2}$$Zn$$_{20}$$において温度依存性が見られないこととは対照的な結果である。

論文

Field-induced phenomena in ferromagnetic superconductors UCoGe and URhGe

青木 大*; Taupin, M.*; Paulsen, C.*; Hardy, F.*; Taufour, V.*; 小手川 恒*; Hassinger, E.*; Malone, L.*; 松田 達磨; 三宅 厚志*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(Suppl.B), p.SB002_1 - SB002_6, 2012/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.92(Physics, Multidisciplinary)

We review our recent studies on ferromagnetic superconductors, UGe2, URhGe, and UCoGe. We focus on experimental results of URhGe and UCoGe in which the superconductivity occurs already at ambient pressure. The huge upper critical field $$H$$$$_{c2}$$ on UCoGe for the field along the hard magnetization axis ($$b$$-axis) is confirmed by the AC susceptibility measurements by the fine tuning of field angle. Contrary to the huge $$H$$$$_{c2}$$ along the hard-magnetization axis, $$H$$$$_{c2}$$ along the easy-magnetization axis ($$c$$-axis) is relatively small in value. However, the initial slope of $$H$$$$_{c2}$$, namely $$d$$$$H$$$$_{c2}$$/$$dT$$ ($$H$$$$rightarrow$$0) both in UCoGe and in URhGe indicates the large value, which can be explained by the magnetic domain effect detected in the magnetization measurements. The specific heat measurements using a high quality single crystal of UCoGe demonstrate the bulk superconductivity, which is extended under magnetic field for the field along $$c$$-axis.

論文

Development of nondestructive and quantitative elemental analysis method using calibration curve between muonic X-ray intensity and elemental composition in bronze

二宮 和彦; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 伊藤 孝; 髭本 亘; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; et al.

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 85(2), p.228 - 230, 2012/02

 被引用回数:18 パーセンタイル:53.78(Chemistry, Multidisciplinary)

負ミュオンが物質中に停止しミュオン原子が形成すると、高エネルギーで透過力の強いミュオン特性エックス線が放出される。本研究ではミュオン特性エックス線測定による非破壊元素分析技術の開発を行った。元素の構成比が既知の青銅の標準試料に対して負ミュオンの照射を行い、ミュオン原子が形成した後に放出されるミュオン特性エックス線の強度から、青銅に含まれる元素構成を決定するための検量線を作成した。この関係を用いて成分が未知の中国の古銭について負ミュオンの照射を行い、得られたミュオン特性エックス線スペクトルから古銭の元素の構成比を非破壊で決定した。

論文

Properties of ferromagnetic superconductors

青木 大*; Hardy, F.*; 三宅 厚志*; Taufour, V.*; 松田 達磨; Flouquet, J.*

Comptes Rendus Physique, 12(5-6), p.573 - 583, 2011/06

 被引用回数:33 パーセンタイル:82.63(Astronomy & Astrophysics)

Thanks to the discovery in the last decade of three uranium ferromagnetic superconductors, UGe$$_2$$, URhGe and UCoGe, the fascinating aspects of the interplay between the triplet state of Cooper pairing and ferromagnetism have emerged. Furthermore, as the ferromagneticproperties in the normal state are quite different with respect to the proximity of the ferromagnetic-paramagnetic instabilities, the feedback with the coexistence of superconductivity gives rise to quite different boundaries in pressure and magnetic field. Specialattention is given on the location of the materials with respect to the tricriticality and on the reinforcement of SC in a transverse field response with respect to the direction of the FM sublattice magnetization.

論文

Observation of ion cyclotron emission owing to DD fusion product H ions in JT-60U

佐藤 翔一*; 市村 真*; 山口 裕資*; 片野 誠*; 今井 康隆*; 村上 達也*; 三宅 勇一郎*; 横山 拓郎*; 森山 伸一; 小林 貴之; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 5, p.S2067_1 - S2067_4, 2010/12

JT-60Uで観測されるイオンサイクロトロン放射(ICE)のなかで、入射したDビームに起因するICE(D)と核反応生成(FP)イオンに起因するICEでは、トロイダル方向の波数が異なり、FPイオンによるICEは有限な波数を持つことがこれまでに観測されている。この性質を利用して、ICE(D)の2倍高調波と分離してICE(H)を同定した。ICE(H)が観測される条件を明らかにすることを目的として、実験条件の特定とEPOCコードを用いて軌道の計算をしている。

報告書

実験炉組合せ照射(JRR-3⇔常陽)及びホット施設(WASTEF,JMTRホットラボ,MMF,FMF)の作業計画と作業報告; 長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発

松井 義典; 高橋 広幸; 山本 雅也; 仲田 祐仁; 吉武 庸光; 阿部 和幸; 吉川 勝則; 岩松 重美; 石川 和義; 菊地 泰二; et al.

JAEA-Technology 2009-072, 144 Pages, 2010/03

JAEA-Technology-2009-072.pdf:45.01MB

日本原子力研究開発機構は、平成17年10月に日本原子力研究所と核燃料サイクル開発機構との統合によって誕生した。この統合を最大限に利用したプロジェクトが、旧電源開発促進対策特別会計法及び特別会計に関する法律(エネルギー対策特別会計)に基づく文部科学省からの受託事業「長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発」である。この「長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発」において、材料の照射損傷評価指標の確立に重要な、世界で類のない、高速実験炉「常陽」と研究用原子炉であるJRR-3を利用した組合せ照射材を平成18年から平成19年の約2年間の短期間で取得した。本報告は、これら常陽,JRR-3の実験炉施設及びWASTEF, JMTRホットラボ,MMF, FMFのホット施設を利用した組合せ照射における作業計画から作業結果及び照射試験における照射温度と照射量の評価をまとめたものである。

論文

Electrical resistivity measurements of single crystalline $$alpha$$-Mn under high pressure

三宅 厚志*; 金政 泰介*; 八木 良平*; 加賀山 朋子*; 清水 克哉*; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.e222 - e224, 2007/03

アルファマンガンの単結晶試料を用いて高圧下電気抵抗測定を行った。アルファマンガンは転移温度95Kの反強磁性物質であり、結晶学的に異なる4つのマンガンサイトがある。アルファマンガンの磁気転移温度は加圧とともに低温側にシフトし、転移温度における鋭い抵抗異常は鈍いkinkへと変化し、異なる磁気秩序相が高圧下で形成されていることを示唆された。1.9GPaの相境界では、残留抵抗が急減に減少し、電気抵抗の$$T^2$$の係数Aがピークを形成することが明らかにされた。

口頭

JT-60UにおけるD-D反応生成プロトンに起因するICEの研究

佐藤 翔一*; 市村 真*; 山口 裕資*; 片野 誠*; 今井 康隆*; 村上 達也*; 三宅 勇一郎*; 横山 拓郎*; 森山 伸一; 小林 貴之; et al.

no journal, , 

JT-60Uで観測されるイオンサイクロトロン放射(ICE)のなかで、入射したDビームに起因するICE(D)と核反応生成(FP)イオンに起因するICEでは、トロイダル方向の波数が異なり、FPイオンによるICEは有限な波数を持つことがこれまでに観測されている。この性質を利用して、ICE(D)の2倍高調波と分離してICE(H)を同定した。ICE(H)が観測される条件を明らかにすることを目的として、実験条件の特定とEPOCコードを用いて軌道の計算をしている。

口頭

青銅における銅と錫へのミュオン捕獲比とミュオンによる混合比分析

二宮 和彦; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 伊藤 孝; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; et al.

no journal, , 

ミュオン原子から放出されるミュオン特性エックス線のエネルギーは非常に高く、大きな物質の内部からも吸収されずに放出されるために、ミュオン原子を元素分析のプローブとして用いることが期待される。本研究では、J-PARCミュオン施設において組成の異なる青銅板へのミュオンの照射を行い、元素あたりのミュオンの捕獲率から青銅におけるミュオン捕獲比を決定した。また青銅貨幣(中国秦代)にミュオンの照射を行い、エックス線の強度から元素分析を行ったので報告する。

口頭

負ミュオン入射後に放出されるミュオン特性エックス線測定による元素分析

二宮 和彦; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 伊藤 孝; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; et al.

no journal, , 

電子と同じ電荷を持ち、質量が200倍の粒子である負ミュオンは、原子の電子と置き換わり、ミュオン原子を形成する。ミュオン原子からはミュオンの脱励起に伴いミュオン特性エックス線が放出される。ミュオン特性エックス線のエネルギーは、ミュオンが大きな質量を持つことから、透過力が強く物質の深部からも吸収されずに放出される。このため、ミュオン特性エックス線の測定によって非破壊の物質内部の分析ができると期待される。本研究ではJ-PARCミュオン施設より得た負ミュオンを利用しミュオン特性エックス線の測定による中国秦代の貨幣の元素分析を行った。

口頭

ミュオン特性エックス線の測定によるミュオン原子形成初期過程の解明

二宮 和彦; 喜多 真琴*; 伊藤 孝; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 篠原 厚*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; et al.

no journal, , 

負ミュオンが電子の代わりに原子に導入された系であるミュオン原子は、負ミュオンが電子よりも200倍以上重いために負ミュオンの原子軌道が原子核の近傍に大きな確率を持つにもかかわらず、その形成過程においては分子の外側の電子の影響を受けることが知られている。本研究では、低圧の軽元素からなる気体分子(NO及びN$$_{2}$$O)に負ミュオンの照射を行い、ミュオン原子形成後に放出されるミュオン特性エックス線を精密に測定し、捕獲された負ミュオンの初期状態について分子構造による変化を検討した。結果本実験で測定したNOとN$$_{2}$$Oについて、これまでの捕獲現象説明に関する経験的なモデルに当てはめてその構造から予想されるのと異なる結果が得られた。

口頭

酸化窒素に捕獲された負ミュオンの初期状態

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 長友 傑*; 久保 謙哉*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; et al.

no journal, , 

負ミュオンが物質中に停止すると、ミュオンは原子核のクーロン場へととらわれてその周りに原子軌道を作り、ミュオン原子を形成する。ミュオン原子形成過程において、ミュオンを捕獲する原子の置かれている環境によってミュオンの捕獲のされ方が異なるということが知られている(分子効果)。一方で分子のどのような性質が分子効果のものになっているのかについてはほとんどわかっていない。本研究では、ミュオン原子形成における分子効果の詳細を明らかにするために、非常に簡単な分子である酸化窒素類(NO, NO$$_{2}$$, N$$_{2}$$O)に対する系統的なミュオンの照射を行った。これらの酸化窒素に対するミュオン捕獲現象を観察し、そのそれぞれの捕獲現象,ミュオンを捕獲する分子の構造や電子状態の違いを比較することで、ミュオン捕獲における分子効果について議論する。

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