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論文

Universal magnetic structure of the half-magnetization phase in Cr-based spinels

松田 雅昌; 大山 研司*; 吉居 俊輔*; 野尻 浩之*; Frings, P.*; Duc, F.*; Vignolle, B.*; Rikken, G. L. J. A.*; Regnault, L.-P.*; Lee, S.-H.*; et al.

Physical Review Letters, 104(4), p.047201_1 - 047201_4, 2010/01

 被引用回数:26 パーセンタイル:76.67(Physics, Multidisciplinary)

Using an elastic neutron scattering technique under a pulsed magnetic field up to 30 T, we determined the magnetic structure in the half-magnetization plateau phase in the spinel CdCr$$_2$$O$$_4$$. The magnetic structure has a cubic $$P$$4$$_3$$32 symmetry, which is the same as that observed in HgCr$$_2$$O$$_4$$. This suggests that despite their different zero-field ground states a universal field induced spin-lattice coupling mechanism is at work in the Cr-based spinels.

論文

Lattice dynamics of the Zn-Mg-Sc icosahedral quasicrystal and its Zn-Sc periodic 1/1 approximant

de Boissieu, M.*; Francoual, S.*; Minalkovi$v{c}$, M.*; 柴田 薫; Baron, A. Q. R.*; Sidis, Y.*; 石政 勉*; Wu, D.*; Lograsso, T.*; Regnault, L.-P.*; et al.

Nature Materials, 6(12), p.977 - 984, 2007/12

 被引用回数:36 パーセンタイル:79.43(Chemistry, Physical)

局所構造及び(周期性又は準周期性)長距離秩序のそれぞれが格子振動に及ぼす影響を研究する目的でZn-Mg-Sc正20面体準結晶及びZn-Sc周期性1/1近似結晶の単結晶を用いた非弾性中性子,X-ray散乱実験を実施した。全体的な格子振動の相似性や横波分散関係に擬ギャップが共通して存在する等の定性的な相似性を別にすると、準結晶中と近似結晶中の格子振動には定量的な違いが観測された。例えば近似結晶中の格子振動の方が擬ギャップが大きくはっきりしている点である。またこれらの実験結果は精密原子構造モデルと振動型ペアポテンシャルをもとにしたシミュレーションと比較が行われよく再現されることが明らかになった。

論文

Precision manipulation of the neutron polarisation vector

Leli$`e$vre-Berna, E.*; Brown, P. J.*; Tasset, F.*; 加倉井 和久; 武田 全康; Regnault, L.-P.*

Physica B; Condensed Matter, 397(1), p.120 - 124, 2007/07

 被引用回数:22 パーセンタイル:67.51(Physics, Condensed Matter)

先端3次元中性子偏極解析装置CRYOPADはフランスのラウエ-ランジュバン研究所(ILL)のD3中性子回折計、同じくILLにCEA-グルノーブルが設置したIN22 3軸型中性子分光器、そして原子力機構のJRR-3に設置されているTAS-1 3軸型中性子分光器で使われている。これらの分光器で得られた生データを適切に扱って中性子スピンの方向を精度よく決定するための定式化を行った。

論文

Neutron scattering investigation on quantum spin system SrCu$$_{2}$$(BO$$_{3}$$)$$_{2}$$

加倉井 和久; 温井 克行*; 阿曽 尚文*; 西 正和*; 門脇 広明*; 陰山 洋*; 上田 寛*; Regnault, L.-P.*; C$'e$pas, O.*

Progress of Theoretical Physics Supplement, (159), p.22 - 32, 2005/10

二次元S=1/2Shastry-Sutherland系SrCu$$_{2}$$(BO$$_{3}$$)$$_{2}$$の熱中性子及び冷中性子散乱実験のレビュー。中性子散乱による3meVのギャップを持つ第一励起、4から7meVのエネルギー領域で2トリプレット束縛励起状態、13meVまでの高次束縛励起状態の観測により、直交ダイマー系特有な励起状態を明らかにした。

論文

CRYOPAD on the triple-axis spectrometer TAS-1 at JAERI

武田 全康; 中村 充孝; 加倉井 和久; Leli$`e$vre-Berna, E.*; Tasset, F.*; Regnault, L.-P.*

Physica B; Condensed Matter, 356(1-4), p.136 - 140, 2005/02

 被引用回数:16 パーセンタイル:56.86(Physics, Condensed Matter)

CRYOPAD(CRYOgenic Polarization Analysis Device)は、中性子のスピンが磁性体の内部で散乱される過程において受ける方向変化を3次元的に測定することができる先端的な偏極中性子実験手法である。従来の偏極中性子散乱法では、3次元的な変化をとらえることができないため、散乱された偏極中性子に含まれる磁気構造の情報の一部しか取り出すことができないのに比較して、磁気構造に関して得られる情報が飛躍的に増大する。われわれのグループでは、すでに実用化されている中性子弾性散乱実験用のCRYOPADを改良して、中性子非弾性散乱過程における中性子スピンの方向変化を測定できる第三世代のCRYOPADの開発をフランスのInstitute Laue-Lanvegin研究所及びCEA-Grenoble研究所と共同で進め実用化に成功した。

論文

Frustrating interactions and broadened magnetic excitations in the edge-sharing CuO$$_{2}$$ chains in La$$_{5}$$Ca$$_{9}$$Cu$$_{24}$$O$$_{41}$$

松田 雅昌; 加倉井 和久; Lorenzo, J. E.*; Regnault, L. P.*; Hiess, A.*; 白根 元*

Physical Review B, 68(6), p.060406_1 - 060406_4, 2003/08

 被引用回数:21 パーセンタイル:69.19(Materials Science, Multidisciplinary)

量子磁性体La$$_{5}$$Ca$$_{9}$$Cu$$_{24}$$O$$_{41}$$の中性子非弾性散乱実験を行った。この物質はCuO$$_{2}$$スピン鎖を有し、低温で反強磁性秩序(鎖内は強磁性的)を示す。結晶構造と磁気構造からは、相互作用は単純であると予想されるが、磁気励起の実験結果、まず一軸性の磁気異方性が大きいことがわかった。また、CuO$$_{2}$$スピン鎖の鎖内,鎖間ともに相互作用は弱く(10K以下)、特に鎖内では相互作用が反強磁性的であり、さらに鎖内と鎖間の相互作用にはフラストレーションが働いていることがわかった。磁気励起の特徴として線幅が大きく広がっていることが挙げられるが、この原因としてフラストレーションと少量のホールによる無秩序化の効果が考えられる。このように、CuO$$_{2}$$スピン鎖は磁気異方性とフラストレーションに由来した興味深い磁気的性質を示すことがわかった。

論文

Polarization dependence of spin excitations in BaCu$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$

Zheludev, A.*; Raymond, S.*; Regnault, L.-P.*; Essler, F. H. L.*; 加倉井 和久; 増田 隆嗣*; 内野倉 國光*

Physical Review B, 67(13), p.134406_1 - 134406_10, 2003/04

 被引用回数:20 パーセンタイル:67.86(Materials Science, Multidisciplinary)

典型的なS=1/2ハイゼンベルグ擬一次元系BaCu$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$における磁気励起の偏極依存性を波数とエネルギーの関数として測定した。その横揺らぎの成分は平均場の近似の理論結果と良い一致を示すが、縦揺らぎの成分に関しては平均場の近似では実験結果を説明できないことが明らかになった。その理由は平均場の近似では考慮されていない高次の相関効果のためと推測される。

論文

Dzyaloshinski-Moriya interaction in the 2D spin gas system SrCu$$_{2}$$(BO$$_{3}$$)$$_{2}$$

C$'e$pas, O.*; 加倉井 和久; Regnault, L. P.*; Ziman, T.*; Boucher, J. P.*; 阿曽 尚文*; 西 正和*; 陰山 洋*; 上田 寛*

Physical Review Letters, 87(16), p.167205_1 - 167205_4, 2001/10

 被引用回数:101 パーセンタイル:92.46(Physics, Multidisciplinary)

Dzyaloshinski-Moriya(DM)相互作用が直交ダイマー系SrCu$$_{2}$$(BO$$_{3}$$)$$_{2}$$の磁気的フラストレーションを一部解消することを明らかにした。ESRや中性子非弾性散乱で観察された第一トリプレット励起状態の微細構造及び異常な磁場依存性がこの静的DM相互作用で説明できることを示し、第一トリプレット励起の分散の主なる原因であることを主張した。またESR遷移の強度を説明するためにスピン-フォノン相互作用による動的DM相互作用の可能性も指摘した。

口頭

Renewed polarized neutron options on the triple-axis spectrometer TAS-1 at JAEA

武田 全康; 中村 充孝; 加倉井 和久; Leli$`e$vre-Berna, E.*; Tasset, F.*; Regnault, L.-P.*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構のJRR-3に設置されている偏極中性子3軸型分光器TAS-1の偏極中性子オプションの現状について報告する。TAS-1ではここ数年にわたり、偏極中性子オプションの更新作業が行われてきた。その大きな成果として次の二つが挙げられる。一つは、集光型偏極モノクロメータとアナライザーを導入することにより、偏極中性子の偏極解析に際して、検出効率を約50倍よくしたことである。二つめは、3次元偏極中性子解析装置(CRYOPAD)を導入することにより、磁性体内部で中性子が散乱する過程で、その中性子スピンの方向がどのように回転するのかを観測できるようになったことである。これらによって、磁性体の磁気構造を静的にも動的にも正確に決めることができるようになっただけでなく、新しい物理現象である、スピンと格子が相関する現象を検証することができるようになった。CRYOPADの開発はフランス、ラウエ・ランジュバン研究所,フランス原子力庁グルノーブル研究所との共同研究の成果である。

口頭

Advances in polarized neutron scattering experiments on TAS-1 at JRR-3

武田 全康; 中村 充孝; 下条 豊; 加倉井 和久; Leli$`e$vre-Berna, E.*; Tasset, F.*; Regnault, L. P.*

no journal, , 

JRR-3のTAS-1中性子分光器における偏極中性子利用に関して現状を報告する。TAS-1は改3号炉に設置された熱中性子三軸分光器で、1991年に改3号炉の稼動とともに運転を開始した。今から5年前に最近の偏極中性子技術の進展を考慮すべく、この分光器の偏極中性子高度化が開始された。ダブル集光型偏極中性子モノクロメーター及びアナライザーが導入され、CRYOPADと呼ばれる3次元偏極中性子解析装置が開発,設置された。上記の新しい偏極素子により、約1桁程度の偏極中性子強度の増加が達成され、1次元及び3次元偏極中性子解析がTAS-1分光器を使用して行われるようになった。

口頭

Polarized neutron scattering investigation of non-collinear magnetic ground state

加倉井 和久; 武田 全康; 中村 充孝; 大沢 明*; 松田 雅昌; 脇本 秀一; 下条 豊; Leli$`e$vre-Berna, E.*; Tasset, F.*; Regnault, L. P.*

no journal, , 

磁気構造の情報は基本的に伝統的な中性子回折を用いた単結晶磁気構造解析を実施すれば明らかになるが、その構造の温度変化や詳しいスピン方向の情報を得るためには3次元中性子偏極解析実験が非常に効率的で、かつ決定的な検証方法である。日本原子力研究開発機構ではフランスの研究グループとの共同研究開発でJRR-3の三軸分光器TAS-1にCRYOPADを用いた3次元中性子偏極解析オプションを導入した。最近のマルチフェロイック系REMn$$_{2}$$O$$_{5}$$や遍歴反強磁性物質CrB$$_{2}$$におけるカイラリティやヘリカル磁性の検証実験を紹介する。

口頭

スピネル反強磁性体CdCr$$_2$$O$$_4$$のパルス強磁場中性子回折

松田 雅昌; 大山 研司*; 吉居 俊輔*; 野尻 浩之*; 植田 浩明*; 上田 寛*; Regnault, L.-P.*; Vignole, B.*; Duc, F.*; Frings, P.*; et al.

no journal, , 

スピネル型磁性体ACr$$_2$$O$$_4$$(A:非磁性元素Zn, Cd, Hg)では、1/2磁化プラトー状態が広い磁場領域で観測されており、スピン-格子相互作用に起因すると理論的に予測されている。これまでに、HgCr$$_2$$O$$_4$$において1/2磁化プラトー状態($$H_csim$$10T)での中性子回折及びX線回折実験が行われており、磁気構造,結晶構造ともに$$P4_3$$32の対称性を持つことが明らかになった。これは、スピン-格子相互作用により結晶歪みが磁気構造を安定化させていることを意味する。この機構がHgCr$$_2$$O$$_4$$に特有なのかACr$$_2$$O$$_4$$に共通しているかを調べるためには、他の物質での実験が必要であるが、候補物質のCdCr$$_2$$O$$_4$$では$$H_csim$$28Tであり、実験は困難であった。われわれは、最近開発されたパルス磁石を用いて、30Tまでの磁場中で中性子回折実験を行った。その結果、磁気構造が$$P4_3$$32の対称性を持つことを示した。このように、ACr$$_2$$O$$_4$$における磁場誘起のスピン-格子相互作用には、Aサイト元素によらず共通の機構が働いていることを実験的に明らかにした。

口頭

スピネル反強磁性体CdCr$$_2$$O$$_4$$のパルス強磁場中性子回折

松田 雅昌; 大山 研司*; 吉居 俊輔*; 野尻 浩之*; 植田 浩明*; 上田 寛*; Regnault, L.-P.*; Vignole, B.*; Duc, F.*; Frings, P.*; et al.

no journal, , 

強いフラストレート磁性を示すスピネル磁性体$$A$$Cr$$_2$$O$$_4$$($$A$$:非磁性元素Zn, Cd, Hg)では1/2磁化プラトー状態が広い磁場領域で観測されており、スピン-格子相互作用に起因すると理論的に予測されている。これまでに、HgCr$$_2$$O$$_4$$において1/2磁化プラトー状態($$H_csim$$10T)での中性子回折及びX線回折実験が行われており、磁気構造,結晶構造ともにP4$$_3$$32の対称性を持つことがわかっている。これは、スピン-格子相互作用により結晶歪みが磁気構造を安定化させていることを意味する。この機構がHgCr$$_2$$O$$_4$$に特有なのか$$A$$Cr$$_2$$O$$_4$$に共通しているかを調べるためには、他の物質での実験が必要であるが、候補物質のCdCr$$_2$$O$$_4$$では$$H_csim$$28Tであり、従来の手法を用いての実験は困難であった。われわれは、最近開発された中性子散乱実験用パルス磁石を用いて、30Tまでの磁場中で中性子回折実験を行った。その結果、$$H>H_c$$で(1,$$-$$1,0)磁気ブラッグ反射が出現し、(2,$$-$$2,0)磁気ブラッグ反射は観測されないことを明らかにした。

口頭

Universal magnetic structure of the half-magnetization phase in Cr-based spinels

松田 雅昌; 大山 研司*; 吉居 俊輔*; 野尻 浩之*; Frings, P.*; Duc, F.*; Vignole, B.*; Rikken, G. L. J. A.*; Regnault, L.-P.*; Lee, S.-H.*; et al.

no journal, , 

Using an elastic neutron scattering technique under a pulsed magnetic field up to 30 T, we determined the magnetic structure in the half-magnetization plateau phase in the spinel CdCr$$_2$$O$$_4$$. The magnetic structure has a cubic $$P$$4$$_3$$32 symmetry, which is the same as that observed in HgCr$$_2$$O$$_4$$. This suggests that despite their different zero-field ground states a universal field induced spin-lattice coupling mechanism is at work in the Cr-based spinels.

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