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論文

Inelastic neutron scattering study of magnon excitation by ultrasound injection in yttrium iron garnet

社本 真一; 赤津 光洋*; Chang, L.-J.*; 根本 祐一*; 家田 淳一

Applied Physics Letters, 124(11), p.112402_1 - 112402_5, 2024/03

https://doi.org/10.1063/5.0189768

Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$における超音波注入によるマグノン励起を非弾性中性子散乱によって研究した。その結果、縦波と横波の両方で超音波注入によりマグノン励起の非弾性中性子散乱強度が増強されることがわかった。

論文

Quantum critical behavior of the hyperkagome magnet Mn$$_3$$CoSi

山内 宏樹; Sari, D. P.*; 安井 幸夫*; 坂倉 輝俊*; 木村 宏之*; 中尾 朗子*; 大原 高志; 本田 孝志*; 樹神 克明; 井川 直樹; et al.

Physical Review Research (Internet), 6(1), p.013144_1 - 013144_9, 2024/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.6.013144

$$beta$$-Mn-type family alloys Mn$$_3$$$$TX$$ have three-dimensional antiferromagnetic (AFM) corner-shared triangular network. The antiferromagnet Mn$$_3$$RhSi shows magnetic short-range order (SRO) over a wide temperature range of approximately 500 K above the N$'{e}$el temperature $$T_{rm N}$$ = 190 K. Mn$$_3$$CoSi has the smallest lattice parameter and the lowest $$T_{rm N}$$ in the family compounds. The quantum critical point (QCP) from AFM to the quantum paramagnetic state is expected near a cubic lattice parameter of 6.15 $AA. Although $T_N$$ of Mn$$_3$$CoSi is only 140 K, quantum critical behavior is observed in Mn$$_3$$CoSi as the enhancement of the electronic specific heat coefficient $$gamma$$. We study how the magnetic SRO appears in Mn$$_3$$CoSi by using neutron scattering, $$mu$$SR, and physical property measurements. The experimental results show that the neutron scattering intensity of the magnetic SRO does not change much regardless of the suppressed magnetic moment in the long-range magnetic ordered state compared to those of Mn$$_3$$RhSi. The initial asymmetry drop ratio of $$mu$$SR above $$T_{rm N}$$ becomes small, and the magnetic SRO temperature $$T_{SRO}$$ is suppressed to 240 K. The results suggest that the Mn$$_3$$CoSi is close to the QCP in the Mn$$_3$$$$TX$$ system.

論文

Spiral spin cluster in the hyperkagome antiferromagnet Mn$$_{3}$$RhSi

社本 真一; 山内 宏樹; 飯田 一樹*; 池内 和彦*; Hall, A. E.*; Chen, Y.-S.*; Lee, M. K.*; Balakrishnan, G.*; Chang, L.-J.*

Communications Physics (Internet), 6, p.248_1 - 248_6, 2023/09

https://doi.org/10.1038/s42005-023-01363-1
 被引用回数：1 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)

Mn$$_{3}$$RhSi単結晶の中性子散乱測定により、局所スピン相関秩序がらせん構造を持つことがわかった。磁気クラスター形成の起源の可能性を、リフシッツ不変量とグリフィス相の観点から議論し、Co$$_{7}$$Zn$$_{7}$$Mn$$_{6}$$の室温スキルミオン相とMnの非フェルミ液体挙動と比較した。

論文

Magnon mode transition in real space

飯田 一樹*; 樹神 克明; 稲村 泰弘; 中村 充孝; Chang, L.-J.*; 社本 真一

Scientific Reports (Internet), 12, p.20663_1 - 20663_7, 2022/12

https://doi.org/10.1038/s41598-022-22555-9
 被引用回数：1 パーセンタイル：28(Multidisciplinary Sciences)

イルメナイトFeTiO$$_{3}$$粉末サンプルのスピン励起を、飛行時間非弾性中性子散乱によって測定し、動的磁気ペア密度関数$$D_{M}(r,E)$$を、動的磁気構造因子$$S_{M}(Q,E)$$からフーリエ変換によって初めて得ることに成功した。

論文

Two-step Mott transition in Ni(S,Se)$$_2$$; $$mu$$SR studies and charge-spin percolation model

Sheng, Q.*; 金子 竜也*; Yamakawa, Kohtaro*; Guguchia, Z.*; Gong, Z.*; Zhao, G.*; Dai, G.*; Jin, C.*; Guo, S.*; Fu, L.*; et al.

Physical Review Research (Internet), 4(3), p.033172_1 - 033172_14, 2022/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.033172

A pyrite system NiS$$_{2-x}$$Se$$_x$$ exhibits a bandwidth controlled Mott transition via (S,Se) substitutions in a two-step process: the antiferromagnetic insulator (AFI) to antiferromagnetic metal (AFM) transition at $$xsim$$0.45 followed by the AFM to paramagnetic metal (PMM) transition at $$xsim$$1.0. Among a few other Mott systems which exhibit similar two-step transitions, Ni(S,Se)$$_2$$ is of particular interest because a large intermediate AFM region in the phase diagram would provide unique opportunities to study the interplay between the spin and charge order. By comparing and combining our muon spin relaxation studies and previous neutron scattering studies, here we propose a picture where the spin order is maintained by the percolation of "nonmetallic" localized and dangling Ni moments surrounded by S, while the charge transition from AFI to AFM is caused by the percolation of the conducting paths generated by the Ni-Se-Ni bonds.

論文

Magnetic Bragg peak enhancement under ultrasound injection

社本 真一*; 赤津 光洋*; 松浦 直人*; 河村 聖子; 針井 一哉*; 小野 正雄*; Chang, L.-J.*; 伊藤 孝; 根本 祐一*; 家田 淳一

Physical Review Research (Internet), 4(1), p.013245_1 - 013245_7, 2022/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.013245

イットリウム鉄ガーネットの磁気ブラッグピークに対する超音波注入効果を、準弾性中性子散乱によって研究した。磁気ブラッグピークは、温度の低下とともに大幅に強化さる。エネルギー幅は、超音波注入によって引き起こされる試料温度上昇の平方根に比例して増加した。磁気ブラッグピークは格子振動によって増強されることから、この増強はスピン-格子結合と密接に関連していると予想される。縦波モードで100Kを超えると観測された急激な散乱信号の低下は、スピン-格子結合の劣化を示唆している。これは、温度が100Kを超えるとスピンゼーベック効果が低下することと一致しており、スピン-格子結合による劣化メカニズムに証明を与えている。

論文

MLFでスピントロニクス研究に挑戦

社本 真一; 家田 淳一

CROSS T&T, (69), p.35 - 39, 2021/10

J-PARC MLFの高強度中性子によりイットリウム鉄ガーネット結晶で、スピントロニクス関連研究に挑戦した内容について紹介する。

論文

Spin-flop phase in a honeycomb antiferromagnet Mn$$_{0.84}$$Mg$$_{0.16}$$TiO$$_{3}$$

社本 真一; 山内 宏樹; 池内 和彦*; Lee, M. K.*; Chang, L.-J.*; Garlea, V. O.*; Hwang, I. Y.*; Lee, K. H.*; Chung, J.-H.*

Journal of the Physical Society of Japan, 90(9), p.093703_1 - 093703_4, 2021/09

https://doi.org/10.7566/JPSJ.90.093703
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)

ハニカム格子反強磁性体Mn$$_{0.84}$$Mg$$_{0.16}$$TiO$$_{3}$$の5T磁場下でのスピンフロップ相の磁気構造を弾性散乱と非弾性散乱を相補的に用いることで、初めて提案した。

論文

Neutron scattering study on yttrium iron garnet for spintronics

南部 雄亮*; 社本 真一

Journal of the Physical Society of Japan, 90(8), p.081002_1 - 081002_15, 2021/08

https://doi.org/10.7566/JPSJ.90.081002
 被引用回数：1 パーセンタイル：16.57(Physics, Multidisciplinary)

スピントロニクス用イットリウム鉄ガーネットの中性子散乱研究について、長期課題2017L0300の"Cross correlation dynamics under a strain field"の成果を中心にSPECIAL TOPICSのReviewとしてまとめた。

論文

Magnetic structure of short-range ordering in intermetallic antiferromagnet Mn$$_3$$RhSi

樹神 克明; 本田 孝志*; 山内 宏樹; 社本 真一*; 池田 一貴*; 大友 季哉*

Journal of the Physical Society of Japan, 90(7), p.074710_1 - 074710_7, 2021/07

https://doi.org/10.7566/JPSJ.90.074710
 被引用回数：1 パーセンタイル：16.57(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic pair distribution function (mPDF) of intermetallic antiferromagnet Mn$$_3$$RhSi is estimated from the powder neutron diffraction data. The mPDF exhibits negative peak at about $$r$$ = 2.7 ${AA}$ corresponding to the nearest neighbor Mn-Mn distance above the antiferromagnetic transition temperature $$T_{N}$$. Below $$T_{N}$$, the mPDF is a superposition of the mPDF with the negative peak at about $$r$$ = 2.7 ${AA}$ and the mPDF calculated from the antiferromagnetic structure which is determined by the previous neutron diffraction study, indicating the coexistence of the short range ordering and the antiferromagnetic long range ordering. The mPDF of the short range ordering is not reproduced by the magnetic structure model with the symmetry consistent with that of the crystal structure. The possible magnetic structure which can reproduce the observed mPDF of the short range ordering is proposed.

論文

Gallium-effect in a lead-free solder for silver-sheathed superconducting tape

社本 真一; Lee, M. K.*; 藤村 由希; 近藤 啓悦; 伊藤 孝; 池内 和彦*; 保田 諭; Chang, L.-J.*

Materials Research Express (Internet), 8(7), p.076303_1 - 076303_6, 2021/07

https://doi.org/10.1088/2053-1591/ac10d2
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)

Pb, Ga、およびGaをドープした鉛フリーのSn-Ag-Cuはんだを使用して、銀被覆DI-BISCCOタイプHテープを使用した低接合抵抗率に対するガリウム効果を研究した。その結果について報告する。

論文

Spin wave excitations in honeycomb antiferromagnet MnTiO$$_{3}$$

Hwang, I. Y.*; Lee, K. H.*; Chung, J.-H.*; 池内 和彦*; Garlea, V. O.*; 山内 宏樹; 赤津 光洋*; 社本 真一

Journal of the Physical Society of Japan, 90(6), p.064708_1 - 064708_6, 2021/06

https://doi.org/10.7566/JPSJ.90.064708
 被引用回数：2 パーセンタイル：30.35(Physics, Multidisciplinary)

ハニカム格子反強磁性体MnTiO$$_{3}$$のスピン波を調べ、スピン間の交換相互作用を正確に求めた。

論文

Magnetic pair distribution function of spin-glass system Mn$$_{0.5}$$Fe$$_{0.5}$$TiO$$_3$$

樹神 克明; 本田 孝志*; 池田 一貴*; 社本 真一; 大友 季哉*

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011059_1 - 011059_6, 2021/03

https://doi.org/10.7566/JPSCP.33.011059

We have performed powder diffraction measurement on the typical spin-glass system Mn$$_{0.5}$$Fe$$_{0.5}$$TiO$$_3$$ using the neutron total scattering spectrometer NOVA installed in J-PARC to apply the mPDF analysis to the short-range correlation in the spin-glass phase. The mPDF obtained from the magnetic scattering intensity can be reproduced by the linear combination of the mPDFs calculated from the antiferromagnetic structures of MnTiO$$_3$$ and FeTiO$$_3$$, consistent with the coexistence of two different antiferromagnetic correlations in the spin-glass phase.

論文

Broken C$$_{4}$$ symmetry in the tetragonal state of uniaxial strained BaCo$$_{0.9}$$Ni$$_{0.1}$$S$$_{1.9}$$

社本 真一; 山内 宏樹; 池内 和彦*; 梶本 亮一; 家田 淳一

Physical Review Research (Internet), 3(1), p.013169_1 - 013169_9, 2021/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.013169

A compound with large anions is known to show large compressibility whereby a novel response may emerge from the degenerated state by a uniaxial pressure. Neutron scattering study of BaCo$$_{0.9}$$Ni$$_{0.1}$$S$$_{1.9}$$ crystal reveals that the tetragonal insulating state has two magnetic domains with in-plane anisotropic antiferromagnetic wave vectors $$bf Q_1$$=($$pi$$, 0) and $$bf Q_2$$=(0, $$pi$$). One magnetic domain with $$bf Q_2$$ becomes dominant under a weak uniaxial pressure of 1 MPa without a structural phase transition. Correspondingly, the in-plane broken C$$_{4}$$ symmetry is observed in the in-plane magnetic excitation. The domain-ratio changes under a uniaxial pressure in the tetragonal state is only slightly smaller than that in the orthorhombic state.

論文

Ultralow-energy magnon anomaly in yttrium iron garnet

社本 真一; 安井 幸夫*; 松浦 直人*; 赤津 光洋*; 小林 義明*; 根本 祐一*; 家田 淳一

Physical Review Research (Internet), 2(3), p.033235_1 - 033235_6, 2020/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.033235

イットリウム鉄ガーネット結晶の超低エネルギーマグノンを、非弾性中性子散乱によって45$$mu$$eV以下のエネルギー範囲で調べたところ、[111]方向に約0.1Tの磁場が印加した場合に、10Kで超低エネルギーのマグノン異常を発見した。

論文

High-temperature short-range order in Mn$$_3$$RhSi

山内 宏樹; Sari, D. P.*; 渡邊 功雄*; 安井 幸夫*; Chang, L.-J.*; 近藤 啓悦; 伊藤 孝; 石角 元志*; 萩原 雅人*; Frontzek, M. D.*; et al.

Communications Materials (Internet), 1, p.43_1 - 43_6, 2020/07

https://doi.org/10.1038/s43246-020-0042-1

中性子とミュオンの相補利用により、720Kまでの高温での短距離磁気秩序現象をMn$$_3$$RhSiで発見した。

論文

振り返って見えてくること

社本 真一

高温超伝導の若きサムライたち; 日本人研究者の挑戦と奮闘の記録, p.105 - 121, 2019/12

高温超伝導体発見の初期における日本の若い研究者(当時の大学の助手レベル)の奮闘ぶりについて記述する回想録の一部として、第3章(3.4)を執筆した。

論文

Q dependence of magnetic resonance mode on FeTe$$_{0.5}$$Se$$_{0.5}$$ studied by inelastic neutron scattering

石角 元志*; 樹神 克明; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 池内 和彦*; Ji, S.*; 新井 正敏*; 社本 真一

Condensed Matter (Internet), 4(3), p.69_1 - 69_10, 2019/09

https://doi.org/10.3390/condmat4030069

中性子非弾性散乱により観測された磁気共鳴モードのQ依存性という初めての手法で、FeTe$$_{0.5}$$Se$$_{0.5}$$の超伝導対称性がs$$pm$$波であることを実験的に示した。

論文

Local structure of functional solids

社本 真一

Journal of the Physical Society of Japan, 88(8), p.081008_1 - 081008_11, 2019/08

AA2019-0006.pdf:1.06MB

https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.081008
 被引用回数：1 パーセンタイル：11.61(Physics, Multidisciplinary)

The local structure study reveals important aspects of the physical properties, because it is closely related to the electronic structure. Some neutron total scattering results are reviewed to show the local functional properties of solids from optical recording to negative thermal expansion to Mott transition materials.

論文

Probing the quantum phase transition in Mott insulator BaCoS$$_{2}$$ tuned by pressure and Ni substitution

Guguchia, Z.*; Frandsen, B. A.*; Santos-Cottin, D.*; 社本 真一; Gauzzi, A.*; 植村 泰朋*; 他12名*

Physical Review Materials (Internet), 3(4), p.045001_1 - 045001_9, 2019/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.3.045001
 被引用回数：6 パーセンタイル：27.03(Materials Science, Multidisciplinary)

$$mu$$SRを用いて、BaCoS$$_{2}$$を圧力とNi置換でモット転移を調整し、量子相転移の様子を調べた。その結果、ゼロ温度で両方の量子相転移が一次転移であることがわかった。

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