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論文

Nanoscale heterogeneity induced by nonmagnetic Zn dopants in the quantum critical metal CeCoIn$$_5$$; $$^{115}$$In NQR/NMR and $$^{59}$$Co NMR study

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Zhu, J.-X.*; Ronning, F.*; Thompson, J. D.*; Ramakrishna, S. K.*; Reyes, A. P.*; 鈴木 康平*; 大島 佳樹*; et al.

Physical Review B, 104(8), p.085106_1 - 085106_12, 2021/08

典型的な量子臨界金属であるCeCoIn$$_5$$は、In元素をZn元素で少量置換することで、反強磁性を誘起できることが知られており、7%Zn置換系では、超伝導も共存する。NQRおよびNMRを用いて、微視的に電子状態を調べた結果、反強磁性はZn置換子周辺で起こり、超伝導は置換子から離れた電子状態が核となって起こり、近接効果により、バルク全体に超伝導が拡がる、という不均一性を見出した。Zn置換子周辺にある局所不均一性は、磁場をかけても残存することも見出した。

論文

$$^{33}$$S nuclear magnetic resonance spectra of uranium disulfide $$beta$$-US$$_2$$

酒井 宏典; 徳永 陽; 芳賀 芳範; 神戸 振作; Ramakrishna, S. K.*; Reyes, A. P.*; Rosa, P. F. S.*; Ronning, F.*; Thompson, J. D.*; Fisk, Z.*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011169_1 - 011169_6, 2020/03

半金属から半導体へクロスオーバーを示すウラン二硫化物$$beta$$-US$$_2$$について、核スピン$$I=3/2$$をもつ$$^{33}$$S核核磁気共鳴(NMR)法を用いて研究を行った。$$^{33}$$S核は自然存在比0.76%しかないため、このNMR実験のために50%まで濃縮した単結晶を育成した。結晶$$c$$軸方向に外部磁場をかけて、$$beta$$-US$$_2$$における$$^{33}$$S核NMRスペクトルを得ることができ、サイト同定を行った。

論文

$$^{239}$$Pu nuclear magnetic resonance in the candidate topological insulator PuB$$_4$$

Dioguardi, A. P.*; 安岡 弘志*; Thomas, S. M.*; 酒井 宏典; Cary, S. K.*; Kozimor, S. A.*; Albrecht-Schmitt, T. E.*; Choi, H. C.*; Zhu, J.-X.*; Thompson, J. D.*; et al.

Physical Review B, 99(3), p.035104_1 - 035104_6, 2019/01

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

正方晶プルトニウムボロン化合物PuB$$_{4}$$の単結晶、および粉末試料を用いて、$$^{239}$$Pu核核磁気共鳴(NMR)実験を行なった。この化合物は、最近になって強相関電子系のトポロジカル絶縁体候補物質と考えられている。$$^{239}$$Pu核NMRスペクトルは、結晶内Pu位置の局所対称性を反映したものとなっており、NMRシフトとNMR緩和率の温度依存性は、エネルギーギャップをもつ非磁性状態にあることが示唆された。これは、密度汎関数理論計算結果とも矛盾しない。実際に観測された巨視的なギャップ状態は、本化合物がトポロジカル絶縁体候補であることを支持している。

論文

CIELO collaboration summary results; International evaluations of neutron reactions on uranium, plutonium, iron, oxygen and hydrogen

Chadwick, M. B.*; Capote, R.*; Trkov, A.*; Herman, M. W.*; Brown, D. A.*; Hale, G. M.*; Kahler, A. C.*; Talou, P.*; Plompen, A. J.*; Schillebeeckx, P.*; et al.

Nuclear Data Sheets, 148, p.189 - 213, 2018/02

 被引用回数:49 パーセンタイル:98.76(Physics, Nuclear)

CIELO国際協力では、原子力施設の臨界性に大きな影響を与える重要核種($$^{235}$$U, $$^{238}$$U, $$^{239}$$Pu, $$^{56}$$Fe, $$^{16}$$O, $$^{1}$$H)の中性子断面積データの精度を改善し、これまで矛盾していると考えられた点を解消することを目的として研究が行われた。多くの研究機関が参加したこのパイロットプロジェクトは、IAEAの支援も受けて、OECD/NEAの評価国際協力ワーキングパーティ(WPEC)のSubgroup 40として組織された。本CIELOプロジェクトは、新たな実験研究や理論研究を行う動機付けとなり、測定データを正確に反映し臨界性の積分テストに優れた新たな一連の評価済みライブラリとして結実した。本報告書は、これまでの研究成果と、本国際協力の次の段階の計画概要をまとめたものである。

論文

The CIELO collaboration; Progress in international evaluations of neutron reactions on Oxygen, Iron, Uranium and Plutonium

Chadwick, M. B.*; Capote, R.*; Trkov, A.*; Kahler, A. C.*; Herman, M. W.*; Brown, D. A.*; Hale, G. M.*; Pigni, M.*; Dunn, M.*; Leal, L.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 146, p.02001_1 - 02001_9, 2017/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:97.85

CIELO共同研究では中性子断面積データの改善及びこれまでの評価で見られた断面積の不一致を解決することを目的として、原子力の臨界性に大きな影響を与える5核種($$^{16}$$O, $$^{56}$$Fe, $$^{235,238}$$U, $$^{239}$$Pu)の中性子断面積を評価している。この国際パイロットプロジェクトでは、経済協力開発機構・原子力機関・核データ評価国際協力ワーキングパーティに設置されたサブグループ40の下でIAEAからのサポートを受けて、実験並びに理論的な研究を活発に実施している。これらの研究を通じて測定データを精度よく反映し、さらに臨界性に関する積分テストで良い結果を示す新しい評価済ライブラリを開発している。

論文

Anisotropy of spin fluctuations in a tetragonal heavy fermion antiferromagnet CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$

酒井 宏典; 服部 泰佑; 徳永 陽; 神戸 振作; Ghimire, N. J.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Journal of Physics; Conference Series, 868(1), p.012012_1 - 012012_5, 2017/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:57.57

単結晶CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$において、$$^{27}$$Al核磁気共鳴(NMR)実験を行った。常磁性状態において、ナイトシフト、四重極周波数、電場勾配の非対称パラメータを求め、超微細結合定数も決定した。緩和率は、高温において4$$f$$電子が局在していることを示唆しており、低温NMRスペクトル解析から、この系の反強磁性磁気構造について議論する。

論文

Local moments in the heterogeneous electronic state of Cd-substituted CeCoIn$$_5$$; NQR relaxation rates

酒井 宏典; Ronning, F.*; 服部 高典; 徳永 陽; 神戸 振作; Zhu, J.-X.*; Wakeham, N.*; 安岡 弘志; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Journal of Physics; Conference Series, 807(3), p.032001_1 - 032001_6, 2017/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:41.97

量子臨界金属CeCoIn$$_5$$のInを少量のCdで置換した時の電子状態を核四重極共鳴(NQR)を用いて調べた。およそ半分のCd置換子周りで局所的にCeの局在モーメントが発生することを、縦緩和率$$1/T_1$$のサイト依存性から明らかにした。横緩和率$$T_{rm 2G}$$の測定も行い、局在スピン周りでは、$$T_1T/T_{rm 2G}^2$$が温度$$T$$に比例し、一方、置換子から離れたところでは、$$T_1T/T_{rm 2G}^2propto T^{0.7}$$となっており、純CeCoIn$$_5$$$$T^{0.75}$$に近く、バルクの電子状態は量子臨界状態のままである。

論文

Incommensurate to commensurate antiferromagnetism in CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$; An $$^{27}$$Al NMR study

酒井 宏典; 服部 泰佑; 徳永 陽; 神戸 振作; Ghimire, N. J.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review B, 93(1), p.014402_1 - 014402_9, 2016/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:6.71(Materials Science, Multidisciplinary)

反強磁性近藤格子系CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$の単結晶を用いて、$$^{27}$$Al核核磁気共鳴(NMR)実験を行った。この化合物は、ゼロ磁場で$$T_{rm N1}$$=14 Kと$$T_{rm N2}$$=9 Kで反強磁性転移をする。常磁性状態において、斜方対称をもつAlサイトのナイトシフト、四重極周波数、非対称パラメーターを決定した。移行超微細結合定数も決定した。$$T_{rm N2}$$以下の反強磁性秩序が格子整合していること、$$T_{rm N2}$$以上、$$T_{rm N1}$$以下の反強磁性は非整合であることを示した。スピン格子緩和率の温度依存性から、$$T_{rm N1}$$以上で、4f電子が局在的になっていることも示した。

論文

Microscopic investigation of electronic inhomogeneity induced by substitutions in a quantum critical metal CeCoIn$$_5$$

酒井 宏典; Ronning, F.*; Zhu, J.-X.*; Wakeham, N.*; 安岡 弘志; 徳永 陽; 神戸 振作; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review B, 92(12), p.121105_1 - 121105_5, 2015/09

 被引用回数:14 パーセンタイル:59.87(Materials Science, Multidisciplinary)

核四重極共鳴(NQR)法を用いて、SnやCdを置換した量子臨界金属CeCoIn$$_5$$について微視的研究を行った。その結果、両置換子によって誘起される局所的電子状態は、かなり異なっていることが分かった。この知見は、一般的に置換系で見られる系毎に異なる非フェルミ液体的挙動を統一的に説明することに役立つかも知れない。

論文

Emergent antiferromagnetism out of the "hidden-order" state in URu$$_2$$Si$$_2$$; High magnetic field nuclear magnetic resonance to 40 T

酒井 宏典; Urbano, R. R.*; 徳永 陽; 神戸 振作; 鈴木 通人; Kuhns, P. L.*; Reyes, A. P.*; Tobash, P. H.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; et al.

Physical Review Letters, 112(23), p.236401_1 - 236401_5, 2014/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:53.57(Physics, Multidisciplinary)

$$^{29}$$Si核を完全濃縮したURu$$_2$$Si$$_2$$単結晶を用いて、$$^{29}$$Si核核磁気共鳴(NMR)を行い、「隠れた秩序」(HO)状態と隣接する磁気相について微視的に調べた。極低温0.4Kで、HO相内22T付近にNMRシフトの異常が見られ、この磁場でフェルミ面不安定性があることを確認した。さらに、磁場をかけるとNMRシフトは顕著に増大し、臨界磁場$$H_csim$$35.6TのHO相の終焉と共にNMR信号は突然消失した。しかし、$$H_c$$以上の温度4.2Kで、HO相に隣接する磁気相のNMRスペクトルを測定できた。このスペクトル形状は、この磁気相の構造がイジング異方性をもつウランの磁気モーメントが並んだものによることを示している。

論文

Microscopic properties of the heavy-fermion superconductor PuCoIn$$_5$$ explored by nuclear quadrupole resonance

Koutroulakis, G.*; 安岡 弘志; 中堂 博之; Tobash, P. H.*; Mitchell, J. N.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

New Journal of Physics (Internet), 16, p.053019_1 - 053019_12, 2014/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:49.45(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体PuCoIn$$_5$$において、0.29K $$leq Tleq$$75Kの温度領域で$$^{115}$$In核四重極共鳴(NQR)測定を行ったので報告する。結晶学的に異なるInサイトのNQRパラメーターを決定し、その温度依存性を調べた。超伝導転移温度以下においてNQR周波数が温度に比例してシフトすることを明らかにし、これは複合対形成模型からの予想と一致する。核スピン格子緩和率$$T_1^{-1}(T)$$$$T_c simeq $$2.3Kで超伝導転移を示し、$$T_c$$近傍においてab面内の異方的揺らぎが大きな強結合系超伝導であることを示している。$$T_1^{-1}$$の解析はPuCoIn$$_5$$は強結合系d波超伝導体であることを示している。

論文

Coexistence of antiferromagnetism with superconductivity in CePt$$_2$$In$$_7$$; Microscopic phase diagram determined by $$^{115}$$In NMR and NQR

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review Letters, 112(20), p.206401_1 - 206401_5, 2014/05

 被引用回数:13 パーセンタイル:68.3(Physics, Multidisciplinary)

常圧で重い電子系反強磁性体であるCePt$$_{2}$$In$$_{7}$$ ($$T_{rm N}$$=5.2K)の$$^{115}$$In核-核磁気共鳴(NMR)及び核四重極共鳴(NQR)測定を圧力下において行った。Ce $$4f$$電子の反強磁性状態は約2.4GPaのところで、局在的から遍歴的な性質を示すようになり、超伝導が観測されるようになる。さらに加圧すると、3.4GPaのところで、反強磁性秩序は完全に抑制され、NMR緩和率は超伝導転移温度において、通常よりも鋭く、一次転移的に減少を示した。

論文

The CIELO Collaboration; Neutron reactions on $$^1$$H, $$^{16}$$O, $$^{56}$$Fe, $$^{235,238}$$U, and $$^{239}$$Pu

Chadwick, M. B.*; Dupont, E.*; Bauge, E.*; Blokhin, A.*; Bouland, O.*; Brown, D. A.*; Capote, R.*; Carlson, A. D.*; Danon, Y.*; De Saint Jean, C.*; et al.

Nuclear Data Sheets, 118, p.1 - 25, 2014/04

 被引用回数:101 パーセンタイル:98.86(Physics, Nuclear)

CIELO(Collaborative International Evaluated Library Organization)は核反応データの評価作業を国際協力により実施するためのワーキンググループである。CIELOでは国際的な核データコミュニティから専門家を集め、既存の評価済ライブラリや測定データ、モデル計算の間にある矛盾を明らかにし、その原因を取り除き、より信頼性の高いデータを開発することを目的としている。最初の取り組みとして、最重要核種である$$^{1}$$H, $$^{16}$$O, $$^{56}$$Fe, $$^{235,238}$$U, $$^{239}$$Puを対象とする予定である。この論文ではこれらの最重要核種の評価済データ及び積分結果をレビューし、評価間の矛盾を調査する。また、この枠組みで実施する核データ評価に関する作業計画をまとめている。

論文

Weak itinerant antiferromagnetism in PuIn$$_3$$ explored using $$^{115}$$In nuclear quadrupole resonance

中堂 博之; Koutroulakis, G.*; 安岡 弘志; Bauer, E. D.*; Tobash, P. H.*; Mitchell, J. N.*; Thompson, J. D.*

Journal of Physics; Condensed Matter, 26(3), p.036001_1 - 036001_5, 2014/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:27.7(Physics, Condensed Matter)

PuIn$$_3$$における$$^{115}$$In NQR測定の結果について報告する。$$^{115}$$Inの核スピン$$I$$=9/2に期待される4本のNQR共鳴線のうちの3本の共鳴線を観測した。20Kにおいて、それらの共鳴線は等間隔であり、そこからNQR周波数$$nu_{rm Q}=10.45$$MHzと電場勾配の非対称パラメータの$$eta=0$$が導かれた。14Kにおいて、NQR共鳴線の形状と核スピン緩和率1/$$T_1$$は反強磁性転移により変化を生じる。14K以下において、NQRスペクトルより見積もられた内部交番磁化$$M_{rm Q}(T)$$と1/$$T_1$$の温度依存性はスピン揺らぎのSCR理論によりよく説明される。さらに、$$T_1T$$$$M_{rm Q}(T)/M_{rm Q}(0)$$はSCR理論から予言される通りに比例している。これらの結果はPuIn$$_3$$が弱い反強磁性体、すなわち有限温度において反強磁性波数近傍のスピン揺らぎが物性を支配している証拠である。

論文

NMR/NQR Study of pressure-induced superconductor CePt$$_2$$In$$_7$$

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Lee, H.*; Sidorov, V. A.*; Tobash, P. H.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Journal of Physics; Conference Series, 391, p.012057_1 - 012057_4, 2012/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:82.69

常圧下でネール点5.2Kの反強磁性体である単結晶CePt$$_2$$In$$_7$$を用いて、零磁場$$^{115}$$In核核磁気共鳴(NMR)実験を行った。斜方対称性を持つIn(3)サイトの3$$nu_{rm Q}$$ラインの1.6Kまでの低温領域における温度依存性、2.4GPaまでのNMRスペクトルの圧力依存性を測定した。その結果、常圧下最低温度領域では、整合反強磁性秩序と非整合反強磁性秩序とが共存することがわかった。また圧力印加に伴い、整合反強磁性秩序の体積分率が大きくなることもわかった。NMR緩和率についても、圧力依存性・温度依存性を測定したので、その結果についても発表を行う。

論文

Anisotropic spin fluctuations in the heavy fermion systems; Case studies of CePd$$_5$$Al$$_2$$ and NpPd$$_5$$Al$$_2$$

酒井 宏典; 中堂 博之; 徳永 陽; 神戸 振作; 芳賀 芳範; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*; 本間 佳哉*; 青木 大*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(Suppl.B), p.SB003_1 - SB003_6, 2012/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:40.99(Physics, Multidisciplinary)

Ce$$T$$In$$_5$$ ($$T$$=Co, Rh, Ir)及び$$An$$$$T$$Ga$$_5$$ ($$An$$=U, Np, Pu)という化学式を持つ一連の化合物(115系と称する)、核磁気共鳴(NMR)測定の結果得られるナイトシフトと緩和率の解析から、反強磁性スピン揺らぎのXY型異方性がd波超伝導発現に有利であるとわかってきた。この仮説を確かめるために、115系化合物と類似の結晶構造を有するCePd$$_5$$Al$$_2$$とNpPd$$_5$$Al$$_2$$においてスピン揺らぎの異方性がどうなっているかを検証した。CePd$$_5$$Al$$_2$$は、イジング異方性を持つ反強磁性体であり、スピン揺らぎも同じくイジング型の異方性を示した。d波超伝導体NpPd$$_5$$Al$$_2$$は、転移温度直上の通常状態においてXY型の反強磁性磁気揺らぎを有していることがわかった。

論文

NMR study for $$4f$$-localized ferromagnet CeRu$$_2$$Ga$$_2$$B

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Baumbach, R. E.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review B, 86(9), p.094402_1 - 094402_8, 2012/09

 被引用回数:10 パーセンタイル:45.04(Materials Science, Multidisciplinary)

$$^{11}$$B核と$$^{69,71}$$Ga核を用いて核磁気共鳴(NMR)研究を正方晶Ce化合物CeRu$$_2$$Ga$$_2$$Bにおいて行った。ナイトシフトは、帯磁率と同じく$$c$$軸方向にイジング型の異方性を示した。超微細結合定数を決定し、核磁気緩和率$$1/T_1$$から求めたスピン揺らぎの異方性も$$c$$軸方向にイジング型であることを示した。また、本化合物における$$4f$$電子の局在性について議論した。

論文

Measurement of the entry-spin distribution imparted to the high excitation continuum region of gadolinium nuclei via ($$p$$,$$d$$) and ($$p$$,$$t$$) reactions

Ross, T. J.*; Beausang, C. W.*; Hughes, R. O.*; Allmond, J. M.*; Angell, C.; Basunia, M. S.*; Bleuel, D. L.*; Burke, J. T.*; Casperson, R. J.*; Escher, J. E.*; et al.

Physical Review C, 85(5), p.051304_1 - 051304_5, 2012/05

AA2012-0155.pdf:0.62MB

 被引用回数:10 パーセンタイル:55.1(Physics, Nuclear)

代理反応法は、20%の精度でアクチニド核の中性子捕獲断面積を評価することができるが、希土類核に対しては、直接測定した中性子捕獲断面積と2$$sim$$3倍の不一致がある。これは、スピン/パリティの生成分布の違いによるものであると考えられる。このことを確かめるために、代理反応におけるガドリニウム核の角運動量移行の測定を行った。

論文

Observation of $$^{239}$$Pu nuclear magnetic resonance

安岡 弘志; Koutroulakis, G.*; 中堂 博之; Richmond, S.*; Veirs, D. K.*; Smith, A. I.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*; Jarvinen, G. D.*; Clark, D. L.*

Science, 336(6083), p.901 - 904, 2012/05

 被引用回数:42 パーセンタイル:86.45(Multidisciplinary Sciences)

The spin-1/2 plutonium-239 ($$^{239}$$Pu) nucleus should in principle be active in nuclear magnetic resonance spectroscopy. However, its signal has eluded detection for the past fifty years. Here, we report observation of a $$^{239}$$Pu resonance from a solid sample of plutonium dioxide, PuO$$_2$$, subjected to a wide scan of external magnetic field values ($$B_0=3$$ to 8T) at a temperature of 4 Kelvin. By mapping the external field dependence of the measured resonance frequency, we determined the nuclear gyromagnetic ratio $$^{239}$$$$gamma$$$$_{rm n}$$(PuO$$_2$$)/2$$pi$$ to be 2.856 $$pm$$ 0.001 MHz/T. Assuming a free-ion value for the Pu$$^{4+}$$ hyperfine coupling constant, we estimated a bare $$^{239}$$$$gamma$$$$_{rm n}$$/2$$pi$$ value of approximately 2.29 MHz/T, corresponding to a nuclear magnetic moment of $$mu$$$$_{rm n}$$ $${approx}$$ 0.15 $$mu$$$$_{rm N}$$ (where $$mu$$$$_{rm N}$$ is the nuclear magneton).

論文

CeRu$$_2$$Al$$_2$$B; A Local-moment 4$$f$$ magnet with a complex $$T$$-$$H$$ phase diagram

Raumbach, R. E.*; 中堂 博之; 安岡 弘志; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review B, 85(9), p.094422_1 - 094422_7, 2012/03

 被引用回数:27 パーセンタイル:75.89(Materials Science, Multidisciplinary)

The temperature-magnetic field ($$T$$-$$H$$) phase diagram for the tetragonal compound CeRu$$_2$$Al$$_2$$B, determined from magnetization, specific heat, nuclear magnetic resonance (NMR), and electrical resistivity is reported. This system exhibits localized 4$$f$$ magnetic ordering at high temperatures where antiferromagnetism is observed at a N${'e}$el temperature $$T$$$$_{rm N}$$ = 14.2 K and a first-order ferromagnetic transition is observed at a Curie temperature $$T$$$$_{rm c}$$ = 12.8 K. The application of a magnetic field $$H$$ results in a rich phase diagram that includes three magnetically ordered phase: (1) antiferromagnetic, (2) canted antiferromagnetic, and (3) ferromagnetic, indicating that there are several finely tuned exchange interaction.

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