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論文

Field-induced insulator-metal transition in EuTe$$_2$$

竹内 徹也*; 本多 史憲*; 青木 大*; 芳賀 芳範; 木田 孝則*; 鳴海 康雄*; 萩原 政幸*; 金道 浩一*; 軽部 皓介*; 播磨 尚朝*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 93(4), p.044708_1 - 044708_10, 2024/04

https://doi.org/10.7566/JPSJ.93.044708

Electrical and magnetic properties of divalent europium antiferromagnet EuTe$$_2$$ are studied on single crystals grown from Te-flux method. Antiferromagnetism occurs at 11 K with an insulating ground state. Application of magnetic field induces a sudden resistance drop leading to a phase transition to metallic state. Energy band calculations reveal the appearance of a Fermi surface pocket with Te-5p character induced by the polarized Eu moments.

論文

Magnetic excitation in the $$S$$=1/2 Ising-like antiferromagnetic chain CsCoCl$$_{3}$$ in longitudinal magnetic fields studied by high-field ESR measurements

木村 尚次郎*; 大西 弘明; 奥西 巧一*; 赤木 暢*; 鳴海 康雄*; 萩原 政幸*; 金道 浩一*; 菊池 彦光*

Journal of the Physical Society of Japan, 92(9), p.094701_1 - 094701_9, 2023/09

https://doi.org/10.7566/JPSJ.92.094701
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)

High-field electron spin resonance (ESR) measurements were performed on the $$S$$=1/2 Ising-like antiferromagnetic chain CsCoCl$$_{3}$$ in the frequency range up to 4.4THz and magnetic fields for $$H parallel c$$ up to 53T. We observed softening of the spinon excitation, which drives the spin chain into the quantum critical state at the critical field $$H_{c}$$=33.0T. Above $$H_{c}$$, we observed the string excitation at the wave number $$q$$=$$pi$$, which is characteristic of the $$S$$=1/2 spin chain in the quantum critical state in the magnetic fields. We also observed a crossover of the string excitation to the magnon bound state above the saturation fields $$H_{s}$$=43.9T upon increasing the magnetic fields. Finally, we discuss how the string excitation and magnon bound state can be excited by the electric dipole transition due to spin quadrupolar resonance.

論文

Magnetic properties of single crystalline Tb$$_5$$Sb$$_3$$

北折 暁*; 金澤 直也*; 木田 孝則*; 鳴海 康雄*; 萩原 政幸*; 金道 浩一*; 竹内 徹也*; 仲村 愛*; 青木 大*; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 92(2), p.024702_1 - 024702_6, 2023/02

https://doi.org/10.7566/JPSJ.92.024702
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic properties of Tb$$_5$$Sb$$_3$$ are reported. Unlike previous investigations on a polycrystal showing multiple phase transitions, the present single crystal sample shows a single transition 133 K. It is also shown that the magnetic hysteresis increases at low temperatures.

論文

Optical selection rules of the magnetic excitation in the $$S$$ = $$frac{1}{2}$$ one-dimensional Ising-like antiferromagnet BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$

木村 尚次郎*; 大西 弘明; 奥谷 顕*; 赤木 暢*; 鳴海 康雄*; 萩原 政幸*; 奥西 巧一*; 金道 浩一*; He, Z.*; 谷山 智康*; et al.

Physical Review B, 105(1), p.014417_1 - 014417_9, 2022/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.014417
 被引用回数：3 パーセンタイル：34.67(Materials Science, Multidisciplinary)

In this study, we clarify the selection rules of optical transitions from the ground state to the magnetic excited states in the quasi-one-dimensional quantum Ising-like antiferromagnet BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$ with spin $$S$$ = $$frac{1}{2}$$ using the high-field electron spin resonance measurement with illuminating polarized electromagnetic waves. We demonstrate that the unconventional magnetic excitation via the pair creation of quasipaticles at wave numbers $$q_{z}=pi/2$$ and $$pi$$ in the field-induced quantum critical state can couple with both oscillating magnetic and electric fields. Our density matrix renormalization group calculations indicate that the observed selection rules can be explained by two- and four-fold periodical spin interactions, originating from the screw chain structure in BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$, in addition to the magnetoelectric coupling between spins and electric dipoles.

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

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.024403
 被引用回数：15 パーセンタイル：71.02(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

Revising the 4${it f}$ symmetry in CeCu$$_{2}$$Ge$$_{2}$$; Soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy

荒谷 秀和*; 中谷 泰博*; 藤原 秀紀*; 川田 萌樹*; 金井 惟奈*; 山神 光平*; 藤岡 修平*; 濱本 諭*; 久我 健太郎*; 木須 孝幸*; et al.

Physical Review B, 98(12), p.121113_1 - 121113_6, 2018/09

AA2018-0352.pdf:1.16MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.121113
 被引用回数：5 パーセンタイル：25.82(Materials Science, Multidisciplinary)

We present a detailed study on the $$4f$$ ground state symmetry of the pressure-induced superconductor CeCu$$_2$$Ge$$_2$$ probed by soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy. The revised Ce $$4f$$ ground states are determined as $$|{Gamma_7}rangle=sqrt{0.45}|{J_{z}=pm frac{5}{2}}rangle - sqrt{0.55}|{mp frac{3}{2}}rangle$$ with $$Sigmamathchar`-{rm type}$$ in-plane rotational symmetry. This gives an in-plane magnetic moment consistent with the antiferromagnetic moment as reported in neutron measurements. Since the in-plane symmetry is the same as that for the superconductor CeCu$$_2$$Si$$_2$$, we propose that the charge distribution along the $$c$$-axis plays an essential role in driving the system into a superconducting phase.

論文

Experimental observation of temperature and magnetic-field evolution of the 4${it f}$ states in CeFe$$_{2}$$ revealed by soft X-ray magnetic circular dichroism

斎藤 祐児; 保井 晃*; 渕本 寛人*; 中谷 泰博*; 藤原 秀紀*; 今田 真*; 鳴海 康雄*; 金道 浩一*; 高橋 稔*; 海老原 孝雄*; et al.

Physical Review B, 96(3), p.035151_1 - 035151_5, 2017/07

AA2017-0611.pdf:0.36MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.035151
 被引用回数：3 パーセンタイル：17.1(Materials Science, Multidisciplinary)

単結晶CeFe$$_2$$を用い、X線吸収(XAS)磁気円2色性(XMCD)の高精度実験により、その強磁性的秩序相におけるCe4$$f$$状態を調べた。Ce $$M_{4,5}$$ XMCDスペクトルは、温度及び磁場に依存した形状変化を示す一方、Ce $$M_{4,5}$$ XAS、Fe $$L_{2,3}$$ XAS及びXMCDスペクトルでは変化が観測されないという通常の強磁性体とは異なる現象が観測された。このような振る舞いは、Ce 4$$f^1$$配置の$$J=5/2$$基底状態と$$J=7/2$$状態が混ざり合ったことに由来すると解釈できる。外部摂動に対し非常に敏感なCe 4$$f$$状態は、本物質での強磁性相と反強磁相が隣接する磁気不安定性と関連付けることができる。我々の実験データは、混成の強い強磁性Ce化合物の物性に対して、貴重な情報を与える。

論文

Spin-lattice instability to a fractional magnetization state in the spinel HgCr$$_{2}$$O$$_{4}$$

松田 雅昌; 植田 浩明*; 吉川 明子*; 田中 良和*; 勝又 紘一*; 鳴海 康雄*; 稲見 俊哉; 上田 寛*; Lee, S.-H.*

Nature Physics, 3(6), p.397 - 400, 2007/06

https://doi.org/10.1038/nphys586
 被引用回数：104 パーセンタイル：93.31(Physics, Multidisciplinary)

フラストレート反強磁性体は、磁性と構造の自由度が相互に深くかかわり合い、興味ある現象を示すことが大きな特徴である。特にACr$$_{2}$$O$$_{4}$$(A=Hg, Cd)は磁場中の広い領域で磁化1/2のプラトー状態を示すことが磁化の研究から明らかになっている。この現象はスピン格子相互作用に起因していることが理論的研究から示唆されていたが、実験はまだ行われていなかった。われわれは、HgCr$$_{2}$$O$$_{4}$$粉末を用いて磁場中での中性子回折実験とX線回折実験を行った。その結果、プラトー状態ではP4$$_{3}$$32の対称性を持つ磁気構造が安定になるように結晶構造もP4$$_{3}$$32の対称性を持つ構造に転移することを明らかにした。これは、フラストレート反強磁性体における強いスピン-格子相互作用をあらわす重要な結果である。

論文

スピンギャップ化合物(VO)$$_{2}$$P$$_{2}$$O$$_{7}$$高圧相の磁性と単結晶作製

斎藤 高志*; 東 正樹*; 高野 幹夫*; 広井 善二*; 鳴海 康雄*; 金道 浩一*; 内海 渉

粉体および粉末冶金, 46(9), p.1014 - 1019, 1999/09

https://doi.org/10.2497/jjspm.46.1014

(VO)$$_{2}$$P$$_{2}$$O$$_{7}$$の高圧相の単結晶を3GPaの圧力下で、温度を高温から徐冷することによって得た。合成に先立ち、放射光によるその場観察実験を行い、合成条件を効率的に探ることができた。得られた単結晶について、X線回折,磁気測定などが行われた。

口頭

Neutron and X-ray diffraction studies of a frustrated spinel antiferromagnet HgCr$$_2$$O$$_4$$ in high magnetic field

松田 雅昌; 植田 浩明*; 吉川 明子*; 田中 良和*; 勝又 紘一*; 鳴海 康雄*; 稲見 俊哉; 上田 寛*; Lee, S.-H.*

no journal, , 

フラストレート反強磁性体は、磁性と構造の自由度が相互に深くかかわり合い、興味ある現象を示すことが大きな特徴である。特にACr$$_2$$O$$_4$$(A=Cd, Hg)は磁場中の広い領域で磁化1/2のプラトー状態を示すことが磁化の研究から明らかになっている。この現象はスピン-格子相互作用に起因していることが理論的研究から示唆されていたが、実験はまだ行われていなかった。われわれは、HgCr$$_2$$O$$_4$$粉末を用いて磁場中での中性子回折実験とX線回折実験を行った。その結果、プラトー状態では$$P4_332$$の対称性を持つ磁気構造が安定になるように結晶構造も$$P4_332$$の対称性を持つ構造に転移することを明らかにした。これは、フラストレート反強磁性体における強いスピン-格子相互作用をあらわす重要な結果である。

口頭

Current status of sample environment in MLF J-PARC

河村 聖子; 神原 理; 山内 康弘; 横尾 哲也*; 宗像 孝司*; 川北 至信; 中谷 健; 鳥居 周輝*; 梶本 亮一*; 中島 健次; et al.

no journal, , 

本講演では、MLFにおける試料環境(SE)の現状と計画を紹介し、議論する。新規に導入された機器としては、7T縦磁場超伝導マグネットが2012年3月に整備された。このマグネットは、2012年の10月にユーザー実験で使用される予定である。また、中性子実験用のパルスマグネットが東北大学金属材料研究所グループによって開発されており、われわれの施設において、40Tのパルス磁場印加に成功した。さらにわれわれは、2006年にシャットダウンした高エネルギー加速器研究機構中性子施設(KENS)で使用されていた機器の有効利用を計画してきたが、2011年度には、これらの機器のつくばキャンパスからMLFへの移動も完了した。現在残されている課題のひとつは、SEに関する利用者支援の体制である。

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