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Magnetic field induced triple-$$q$$ magnetic order in trillium lattice antiferromagnet EuPtSi studied by resonant X-ray scattering

田端 千紘*; 松村 武*; 中尾 裕則*; 道村 真司*; 垣花 将司*; 稲見 俊哉*; 金子 耕士; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*

Journal of the Physical Society of Japan, 88(9), p.093704_1 - 093704_5, 2019/09

The magnetic order in the magnetic-fild-induced so-called A phase of cubic chiral antiferromagnet EuPtSi was investigated by resonant X-ray scattering (RXS) near the Eu $$L_{2}$$ edge. The high flux RXS signal under the magnetic field applied along [111] revealed the first and second order satellite magnetic reflections, indicating that the A phase is a triple-$$q$$ magnetic ordered state that is described by three propagation vectors lying in the plane normal to the magnetic field direction; $$q_1$$, $$q_2$$, and $$q_3$$. With the high resolution in the reciprocal space achieved in the RXS measurement, it is suggested that the triple-$$q$$ order strongly couples with the underlying crystal lattice. The triple-$$q$$ magnetic order is discussed in the context of a magnetic skyrmion lattice on which the geometrical frustration may play a crucial role.


Unique helical magnetic order and field-induced phase in trillium lattice antiferromagnet EuPtSi

金子 耕士; Frontzek, M. D.*; 松田 雅昌*; 中尾 朗子*; 宗像 孝司*; 大原 高志; 垣花 将司*; 芳賀 芳範; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 88, p.013702_1 - 013702_5, 2019/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:14.05(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic transitions in chiral antiferromagnet EuPtSi were investigated by means of single crystal neutron diffraction. In the ground state, magnetic peaks emerge at positions represented by $$q_{1}$$=$$(0.2, 0.3, 0)$$. Upon heating, an additional magnetic peak splitting around 2.5 K was uncovered, indicating a presence of a first-order transition with $$q^*_{1}$$=$$(0.2, 0.3, {delta})$$. An half-polarized neutron scattering for polarization parallel to Q reveled that polarization antiparallel to Q has stronger intensity in both magnetic phases. This feature clarifies single chiral character of helical structure with moments normal to the ordering vector in both ordered states. Under vertical magnetic field along [1,1,1] in the $$A$$ phase, magnetic peaks form hexagonal patterns in the equatorial scattering plane around nuclear. An ordering vector $$q_{A}$$ of the $$A$$-phase has the similar size in the periodicity to $$q_{1}$$, and could be a hallmark of a formation of skyrmion lattice in EuPtSi.



高安 健太郎; 大貫 賢二*; 川本 康司*; 高山 裕介; 見掛 信一郎; 佐藤 稔紀; 尾上 博則; 竹内 竜史

JAEA-Technology 2017-011, 61 Pages, 2017/06




Magnetic structure of divalent europium compound EuGa$$_{4}$$ studied by single-crystal time-of-flight neutron diffraction

川崎 卓郎; 金子 耕士; 仲村 愛*; 阿曽 尚文*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 及川 健一; 田村 格良; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 85(11), p.114711_1 - 114711_5, 2016/11

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

The magnetic structure of the intermetallic compound EuGa$$_{4}$$ was investigated using single-crystal neutron diffraction with TOF Laue technique on the new diffractometer SENJU at MLF of J-PARC. Despite of the high neutron absorption of Eu, a vast number of diffraction spots were observed without isotope enrichment. The magnetic reflections appeared at $$h + k + l$$ $$neq$$ 2$$n$$ below 16 K, indicating that the ordering vector is $$q$$ = (0, 0, 0). The continuous evolution of the magnetic reflection intensity below T$$_{N}$$ follows a squared Brillouin function for $$S$$ = 7/2. By adopting a wavelength-dependent absorption collection, the magnetic structure of EuGa$$_{4}$$ revealed that a nearly full magnetic moment of 6.4 $$mu$$B of Eu lies within the basal plane of the lattice.



山路 達也*; 小泉 安郎; 山崎 康平*; 大竹 浩靖*; 長谷川 浩司*; 大貫 晃*; 金森 大輔*

混相流シンポジウム2015講演論文集(USB Flash Drive), 2 Pages, 2015/08




長谷川 隆; 川本 康司; 山田 信人; 大貫 賢二; 大森 一秋; 竹内 竜史; 岩月 輝希; 佐藤 稔紀

JAEA-Technology 2015-011, 135 Pages, 2015/07


本報告書は、瑞浪超深地層研究所の深度500m研究アクセス北坑道におけるボーリング(13MI38号孔: 掘削長102.10mabh、13MI39号孔: 掘削長16.40mabh、13MI40号孔: 掘削長16.60mabh、13MI41号孔: 掘削長16.60mabh、13MI42号孔: 掘削長11.55mabh、13MI43号孔: 掘削長11.60mabh、13MI44号孔: 掘削長11.67mabh)の調査により得られた地質学的、水理学的、地球化学的データ(岩盤等級、湧水箇所、湧水量、湧水圧、透水係数等)と、各ボーリング孔に設置した観測装置(岩盤変位計、地下水の水圧・水質モニタリング装置)の概要を取りまとめたものである。


超深地層研究所計画,年度報告書; 2013年度

濱 克宏; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 川本 康司; 山田 信人; 石橋 正祐紀; 村上 裕晃; 松岡 稔幸; 笹尾 英嗣; 真田 祐幸; et al.

JAEA-Review 2014-038, 137 Pages, 2014/12


日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階; 地表からの調査予測研究段階」、「第2段階; 研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2013年度は、第2段階および第3段階の調査研究を進めた。本報告書は、2010年度に改定した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づいた、超深地層研究所計画の第2段階および第3段階の調査研究のうち2013年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。



川本 康司; 黒岩 弘; 山田 信人; 大貫 賢二; 大森 一秋; 竹内 竜史; 尾方 伸久; 大森 将樹; 渡辺 和彦

JAEA-Technology 2014-011, 92 Pages, 2014/07


本報告書は、深度500m研究アクセス南坑道における先行ボーリング(12MI32号孔)の調査結果を取りまとめたものである。調査では、地質学的,水理学的,地球化学的データを取得するとともに、地下水水圧の初期状態および坑道掘削時の変化の把握を目的に水圧モニタリング装置を設置した。調査の結果、中粒から粗粒の等粒状組織を示す黒雲母花崗岩が分布し、岩級はCM$$sim$$B級である。断層角礫を伴う小規模断層が48.90mabh付近に認められたが、当初モデルで推定していたS200_13断層およびIF_SB3_13_3断層は認められなかった。割れ目密度は、40.00$$sim$$80.00mabh区間で大きい。孔内湧水は78.83mabhで最大600L/minであった。透水係数は、湧水の少ない区間で2.0E-9$$sim$$1.5E-08m/sec、割れ目が集中し湧水量が多い区間で1.1E-05$$sim$$1.6E-05m/secの範囲であった。地下水の水質は、Na, Clに富む水質であった。


Field-induced order in heavy-fermion compound YbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$

金子 耕士; Raymond, S.*; Ressouche, E.*; Lapertot, G.*; 竹内 徹也*; 広瀬 雄介*; 本多 史憲*; 大貫 惇睦

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011061_1 - 011061_5, 2014/06

YbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$ has a heavy-fermion ground state with an enormously large Sommerfeld coefficient of 8 J/molK$$^2$$, and that is sensitive to external fields. Whereas pressure induces antiferromagnetic order, magnetic field induces metamagnetic transitions around 0.5 T, and new ordered state appears above 6 T for $$B{parallel}{langle}111{rangle}$$. In order to get insights into electronic states and its magnetic field response, neutron scattering experiments on single crystalline samples were carried. In a field-induced phase, magnetic reflections were successfully observed, which has a different propagation vector to that of pressure induced phase. Inelastic neutron scattering probes a crystal-field excitation at a low excitation energy which overlaps to quasielastic response. The results suggest degenerated energy scale, and that leads to variety of external response in YbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$.


Magnetic-field-enhanced aniferromagnetism in the noncentrosymmetric heavy-fermion superconductor CePt$$_3$$Si

金子 耕士; Stockert, O.*; F${aa}$k, B.*; Raymond, S.*; Skoulatos, M.*; 竹内 徹也*; 大貫 惇睦*

Physical Review B, 89(24), p.241105_1 - 241105_5, 2014/06


 被引用回数:1 パーセンタイル:92.3(Materials Science, Multidisciplinary)

The effect of magnetic field on the static and dynamic spin correlations in the non-centrosymmetric heavy-fermion superconductor CePt$$_3$$Si was investigated by neutron scattering. The application of a magnetic field B increases the antiferromagnetic (AFM) peak intensity. This increase depends strongly on the field direction: for $$B{parallel}c$$ the intensity increases by a factor of 4.6 at a field of 6.6T, which corresponds to more than a doubling of the AFM moment, while the moment increases by only 10% for $$B{parallel}a$$ at 5T. This is in strong contrast to the inelastic response near the antiferromagnetic ordering vector, where no marked field variations are observed for $$B{parallel}c$$ up to 3.8T. The results reveal that the AFM state in CePt$$_3$$Si, which coexists with superconductivity, is distinctly different from other unconventional superconductors.


Single crystal neutron diffraction study of high neutron absorbing compound EuGa$$_{4}$$

川崎 卓郎; 金子 耕士; 阿曽 尚文*; 仲村 愛*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*; 大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 及川 健一; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 1, p.014009_1 - 014009_4, 2014/03

Single crystal neutron diffraction measurement of EuGa$$_{4}$$ has been carried out using time-of-flight single crystal neutron diffractometer SENJU at BL18 in MLF/J-PARC. In spite of extremely high neutron absorption of natural Eu, significant numbers of Bragg reflection were observed. Lattice parameters and Bravais lattice at above $$T_mathrm{N}$$ (=15 K) obtained from the positions and systematic extinction of the reflections were well agreed with the result of single crystal X-ray diffraction. Further, magnetic reflections were clearly observed at below $$T_mathrm{N}$$ at the positions of forbidden reflections of body-centered lattice of EuGa$$_{4}$$. An antiferromagnetic structure with the propagation vector $$q$$ = 0 was clarified.


深度500m研究アクセス北坑道における先行ボーリング調査報告書(12MI27号孔, 12MI33号孔)

露口 耕治; 黒岩 弘; 川本 康司; 山田 信人; 大貫 賢二; 岩月 輝希; 竹内 竜史; 尾方 伸久; 須藤 正大; 見掛 信一郎

JAEA-Technology 2013-044, 89 Pages, 2014/02


本報告書は、深度500m研究アクセス北坑道における先行ボーリング(12MI27号孔, 12MI33号孔)の調査結果を取りまとめたものである。調査では、地質学的,水理学的,地球化学的データを取得するとともに、12MI33号孔では第3段階の再冠水試験のための地下水の水圧・水質モニタリング装置を設置した。調査の結果、割れ目の少ない中粒から粗粒の等粒状組織を示す黒雲母花崗岩が分布し、岩級はCH$$sim$$B級である。また、12MI33号孔では当初モデルで推定していなかった断層ガウジを伴う小規模断層が認められた。主立坑断層に近い12MI27号孔での割れ目密度は、12MI33号孔に比べ大きくなる傾向がある。孔内湧水は両孔ともに少ない。透水係数は、非変質帯で湧水量が少ない区間で4.8E-10$$sim$$6.1E-09m/sec、非変質帯で湧水量が多い区間で1.1E-07$$sim$$2.7E-07m/secの範囲であった。地下水の水質は、Na, Clに富む水質であった。


Anomalous field-angle dependence of the specific heat of heavy-fermion superconductor UPt$$_3$$

橘高 俊一郎*; 安 幸治*; 榊原 俊郎*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 木村 憲彰*; 大貫 惇睦; 町田 一成*

Journal of the Physical Society of Japan, 82(2), p.024707_1 - 024707_5, 2013/02

 被引用回数:9 パーセンタイル:36.52(Physics, Multidisciplinary)

The field-angle variation of the specific heat of the heavy-fermion superconductor UPt$$_3$$ at low temperatures down to 50 mK was investigated. The data show that the unusual upper critical field becomes marked only when the magnetic field is pointed close to the $$c$$-axis. However, the attempt to observe the superconducting gap structure through field-angle dependence of the specific heat failed, because of the small anisotropy compared to the experimental accuracy of 0.5%. It implies that the field-induced excitation of the heavy quasiparticles occur isotropically with respect to the angle.



久保 真治; 吉野 公二*; 武本 純平*; 笠原 清司; 今井 良行; 小貫 薫

JAEA-Technology 2012-037, 20 Pages, 2013/01


熱化学水素製造法ISプロセスにかかわる物性データベース整備の一環として、ブンゼン反応溶液である硫酸相溶液及びヨウ化水素相溶液の密度データを取得した。濃度0$$sim$$45wt%の硫酸及び同液に(I$$_{2}$$+HI)を0$$sim$$2mole%混入させた模擬硫酸相溶液、また、ポリヨウ化水素酸(I$$_{2}$$: 0$$sim$$17mole%, HI: 1$$sim$$15mole%)及び同液にH$$_{2}$$SO$$_{4}$$を0$$sim$$2mole%混入させた模擬ヨウ化水素相溶液について、振動式密度計を用いて、5$$sim$$60$$^{circ}$$Cの温度範囲の密度を測定した。さらに、測定データの解析から、いずれの溶液についても、新たに定義したヨウ素原子分率を用いることにより、ヨウ素及びヨウ化水素の濃度が液密度に与える効果を統一的に表現できることを見いだし、この知見をもとに、組成及び温度から密度を推算する実験式を得た。また、これまで知見のなかったポリヨウ化水素酸の粘性率について、I$$_{2}$$: 0$$sim$$17mole%, HI: 1$$sim$$15mole%の組成範囲において、振動式粘度計を用いて、5$$sim$$40$$^{circ}$$Cの温度範囲の実測データを取得し、組成及び温度から粘性率を推算する実験式を得た。


Neutron scattering study on high-quality single crystals of non-centrosymmetric heavy-fermion superconductor CePt$$_{3}$$Si

金子 耕士; Stockert, O.*; Skoulatos, M.*; Schneidewind, A.*; 竹内 徹也*; 松田 達磨; 芳賀 芳範; 摂待 力生*; 大貫 惇睦; 目時 直人

Journal of the Physical Society of Japan, 81(Suppl.B), p.SB006_1 - SB006_7, 2012/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:75.66(Physics, Multidisciplinary)

The discovery of heavy-fermion superconductivity in non-centrosymmetric compound CePt$$_3$$Si, and subsequent findings of Ce$$TX_3$$ (T: transition metal, X: Si, Ge) bring a new essence in the condensed matter physics, since a novel type of superconducting properties is expected to come out. In CePt$$_3$$Si, the compound shows an antiferromagnetic (AFM) order at $$T_{rm N }$$=2.2 K and enters into a heavy-fermion superconducting state below $$T_{rm SC}{sim}$$ 0.5 K. Through neutron scattering experiments under external magnetic field, we identified anomalous field response in CePt$$_3$$Si in the AFM state; AFM intensity showed enormous enhancement with increasing an applied field. The intensity kept increasing up to 7 T with the kink at around the additional phase boundary. These features suggest that the magnetic order in CePt$$_3$$Si is not a simple AFM one, and imply that large fraction of magnetic response could be still missing in this compound.


Neutron scattering study of magnetic structure and metamagnetic transition between low- and high-moment states of NpNiGa$$_{5}$$

本多 史憲; 目時 直人; 金子 耕士; 浄念 信太郎; 山本 悦嗣; 青木 大*; 本間 佳哉*; 芳賀 芳範; 塩川 佳伸*; 大貫 惇睦*

Physical Review B, 74(14), p.144413_1 - 144413_12, 2006/10

 被引用回数:17 パーセンタイル:34.87(Materials Science, Multidisciplinary)



Neutron diffraction study of magnetic structure and successive 5${it f}$ electronic transition in the itinerant antiferromagnet NpRhGa$$_5$$

浄念 信太郎; 目時 直人; 本多 史憲; 金子 耕士; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 青木 大*; 本間 佳哉*; 塩川 佳伸*; 大貫 惇睦*

Physical Review B, 74(14), p.144412_1 - 144412_8, 2006/10

 被引用回数:25 パーセンタイル:24.91(Materials Science, Multidisciplinary)

中性子散乱実験によりNpRhGa$$_5$$$$vec{q}$$=(0 0 1/2)反強磁性ベクトルを持つA-typeの反強磁性秩序を示すことが明らかにした。この物質の磁気構造は$$T_{rm N2}<T<T_{rm N1}$$でNpの磁気モーメントが$$c$$軸方向、$$T<T_{rm N2}$$では$$langle$$1 1 0$$rangle$$に平行である。$$T_{rm N2}$$において非常に大きな磁気モーメントの飛びが生じ、磁気モーメントの方向が変わるとともに5${it f}$電子が低モーメント状態から高モーメント状態に変化し、5$$f$$電子状態に大きな変化が生じることを明らかにした。この二段の磁気転移は、異なる5${it f}$電子状態・軌道の間の磁気的及び四極子相互作用の競合によって生じていると解釈された。磁気形状因子の測定によりNpRhGa$$_5$$の磁性がおもに軌道磁気モーメントによって担われていることを明らかにした。また、軌道磁気モーメントの寄与が$${rm Np^{3+}}$$の自由イオンの値よりわずかに小さく、遍歴性を反映していると考えられる。


A-Type antiferromagnetic ordering and the transition of the 5$$f$$ electronic state accompanied by unusual moment reorientation in NpRhGa$$_5$$

浄念 信太郎; 目時 直人; 本多 史憲; 金子 耕士; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 青木 大*; 本間 佳哉*; 塩川 佳伸; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.41 - 43, 2006/08

中性子散乱実験によりNpRhGa$$_5$$はT$$_{N1}$$=36KとT$$_{N2}$$=33Kの二段の磁気転移、q=(0 0 1/2)反強磁性ベクトルを持つA-typeの反強磁性秩序を示すことを明らかにした。この物質の磁気構造は面内では強磁性そしてT$$_{N2}$$$$<$$T$$<$$T$$_{N1}$$でNpの磁気モーメントがc軸方向、T$$<$$T$$_{N2}$$では[1 1 0]に平行であることが、磁気構造解析及び10テスラ高磁場中性子散乱実験によって明らかになった。T$$_{N2}$$において非常に大きな磁気モーメントのとびが生じ、磁気モーメントの方向が変わるとともに5$$f$$電子状態に大きな変化が生じることを明らかにした。磁気形状因子の測定によりNpRhGa$$_5$$の磁性がおもに軌道磁気モーメントによって担われていることを明らかにし、また5$$f$$電子が遍歴性を示していることがわかった。


Coexistence of antiferromagnetism and heavy-fermion superconductivity in CePt$$_{3}$$Si studied by neutron scattering

金子 耕士; 目時 直人; Bernhoeft, N.*; 松田 達磨; 芳賀 芳範; 安田 敬*; 竹内 徹也*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.177 - 179, 2006/08



Magnetic structure and successive phase transition in NpRhGa$$_{5}$$

浄念 信太郎; 目時 直人; 本多 史憲; 金子 耕士; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 塩川 佳伸; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.1018 - 1020, 2006/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:60.8(Physics, Condensed Matter)

磁気構造を明らかにするため中性子弾性散乱実験を行った。NpRhGa$$_{5}$$はT$$_{N1}$$=36KとT$$_{N2}$$=33Kの二段の磁気転移,q=(0 0 1/2)の反強磁性ベクトルを持つ反強磁性秩序を示す。磁気散乱強度の解析からT$$_{N2}$$$$<$$T$$<$$T$$_{N1}$$でNpの磁気モーメントがc軸方向、T$$<$$T$$_{N2}$$では面内[1 1 0]方向に向くことを明らかにした。さらにT$$_{N2}$$において非常に大きな磁気モーメントのとびが生じ、5f電子状態に大きな変化が生じることを明らかにした。また磁気形状因子の測定によりNpRhGa$$_5$$の磁性がおもに軌道磁気モーメントに担われていることを明らかにした。

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