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論文

Interpretation of vertical migration and enrichment processes of rare earth elements (REEs) in ion-adsorption-type mineralization in Japan based on REE speciation analyses

長澤 真*; 清水 祐輔*; 山口 瑛子; 徳永 紘平; 向井 広樹*; 青柳 登; Mei, H.; 高橋 嘉夫*

Chemical Geology, 670, p.122431_1 - 122431_25, 2024/12

https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2024.122431
 被引用回数：2 パーセンタイル：47.42(Geochemistry & Geophysics)

Typical vertical profiles of ion-adsorption type rare earth element deposits (REE-IADs) discovered in the central Japan were studied by various speciation analyses including X-ray absorption fine structure (XAFS) and laser-induced fluorescence (LIF) spectroscopy combined with transmission electron microscope (TEM) and adsorption/desorption experiments. The results revealed that REE speciation, migration and enrichment in the weathered granite is largely controlled by soil pH which control the variable charges of kaolinite as the REE host phase. The distribution coefficient Kd, together with the soil pH, increases as the depth increase, resulting in (i) REE dissolution and migration in upper layers near the surface acidic environment where hydroxyls of kaolinite basal surfaces and edges are deprotonated to a lesser degree and (ii) REE accumulation in relatively high pH environment below the surface where hydroxyls of kaolinite basal surfaces and edges deprotonated to a larger degree to produce variable charges as adsorption sites for REEs. The increase of soil pH above 6 in deeper layers promotes inner-sphere complexation of REEs. The inner-sphere complexation inhibits the ion-exchange extraction of REEs, but the inner-sphere complexes can be still extracted by lowering the pH, which suggests the adsorption of inner- and outer-sphere complexes is reversible. This fact is important both from (i) understanding of vertical profile of REE with variation of pH and (ii) effective recovery of REE from weathered granite at all the depths in the enriched layer.

論文

Observation of field-induced single-ion magnetic anisotropy in a multiorbital Kondo alloy (Lu,Yb)Rh$$_2$$Zn$$_{20}$$

北澤 崇文; 池田 陽一*; 榊原 俊郎*; 松尾 晶*; 清水 悠晴*; 徳永 陽; 芳賀 芳範; 金道 浩一*; 南部 雄亮*; 池内 和彦*; et al.

Physical Review B, 108(8), p.085105_1 - 085105_7, 2023/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.085105
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

We demonstrate field-induced single-ion magnetic anisotropy resulting from the multiorbital Kondo effect on diluted ytterbium alloy (Lu$$_{1-x}$$Yb$$_x$$)Rh$$_2$$Zn$$_{20}$$. Single-ion anisotropic metamagnetic behavior is revealed in low-temperature regions where the local Fermi-liquid state is formed. Specific heat, low-field magnetic susceptibility, and resistivity indicate reproduction of the ground-state properties by the SU($$N$$ = 8) Kondo model with a relatively large $$c$$-$$f$$ hybridization of $$T_{rm K}$$ = 60.9 K. Dynamical susceptibility measurements on YbRh$$_2$$Zn$$_{20}$$ support realizing multiorbital Kondo ground state in (Lu$$_{1-x}$$Yb$$_x$$)Rh$$_2$$Zn$$_{20}$$. The single-ion magnetic anisotropy becomes evident above $$sim$$5 T, which is lower than the isotropic Kondo crossover field of 22.7 T, verifying blurred low-lying crystal field states through the multiorbital Kondo effect.

論文

A Storm-induced flood and associated nearshore dispersal of the river-derived suspended $$^{137}$$Cs

内山 雄介*; 徳永 夏樹*; 東 晃平*; 上平 雄基; 津旨 大輔*; 岩崎 理樹*; 山田 正俊*; 立田 穣*; 石丸 隆*; 伊藤 友加里*; et al.

Science of the Total Environment, 816, p.151573_1 - 151573_13, 2022/04

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151573
 被引用回数：10 パーセンタイル：61.04(Environmental Sciences)

福島県新田川を対象に、台風201326号に伴う出水イベントに着目し、台風通過直後に実施された海底堆積調査結果と、高解像度海洋モデルを併用することによって新田川起源の懸濁態放射性核種の海底での堆積状況を評価した。数値モデルによる底面せん断応力、残差流による懸濁質輸送、局所的土砂収支に対応する侵食・堆積パターンは、現地観測結果を定性的によく説明しており、モデルの妥当性を示すとともに観測による懸濁態$$^{137}$$Cs分布パターンの形成機構について明確な解釈を与えた。

論文

Magnetically induced electric polarization in Ba$$_{3}$$Fe$$_{2}$$O$$_{5}$$Cl$$_{2}$$ with tunable direction in three dimensions

阿部 伸行*; 塩澤 俊介*; 松浦 慧介*; 佐賀山 基*; 中尾 朗子*; 大原 高志; 徳永 祐介*; 有馬 孝尚*

Physical Review B, 101(18), p.180407_1 - 180407_5, 2020/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.180407
 被引用回数：4 パーセンタイル：15.07(Materials Science, Multidisciplinary)

The correlation between magnetism and electric polarization in a chiral insulating magnet Ba$$_{3}$$Fe$$_{2}$$O$$_{5}$$Cl$$_{2}$$ has been investigated. The temperature dependence of magnetic susceptibility shows an anomaly at 564 K, suggesting the onset of antiferromagnetic order of Fe$$^{3+}$$ moments. Electric polarization appears in a magnetic field below TN due to the spin-direction-dependent metal-ligand hybridization. The direction of the electric polarization can be controlled in three-dimensional space by changing the direction of an external magnetic field. This compound also shows an antiferromagnetic-to-weak-ferromagnetic transition accompanied by a structural phase transition at 140 K.

論文

国際核融合エネルギー研究センターの高性能計算機システムHeliosを利用した国内シミュレーション研究プロジェクトの進展

石澤 明宏*; 井戸村 泰宏; 今寺 賢志*; 糟谷 直宏*; 菅野 龍太郎*; 佐竹 真介*; 龍野 智哉*; 仲田 資季*; 沼波 政倫*; 前山 伸也*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 92(3), p.157 - 210, 2016/03

http://www.jspf.or.jp/Journal/PDF_JSPF/jspf2016_03/jspf2016_03-157.pdf

幅広いアプローチ協定に基づいて国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)の計算機シミュレーションセンター(CSC)に設置された高性能計算機システムHeliosは、2012年1月に運用を開始し、日欧の磁気核融合シミュレーション研究に供用され、高い利用率の実績を示すとともに、炉心プラズマ物理から炉材料・炉工学にわたる広い分野で多くの研究成果に貢献している。本プロジェクトレビューの目的は、国内の大学や研究機関においてHeliosを利用して進められているシミュレーション研究プロジェクトとその成果を一望するとともに、今後予想される研究の進展を紹介することである。はじめにIFERC-CSCの概要を示した後、各研究プロジェクト毎にその目的、用いられる計算手法、これまでの研究成果、そして今後必要とされる計算を紹介する。

論文

Magnetoelectric coupling in the honeycomb antiferromagnet Co$$_{4}$$Nb$$_{2}$$O$$_{9}$$

Khanh, N. D.*; 阿部 伸行*; 佐賀山 基*; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; 鬼柳 亮嗣; 徳永 祐介*; 有馬 孝尚*

Physical Review B, 93(7), p.075117_1 - 075117_6, 2016/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.075117
 被引用回数：113 パーセンタイル：95.21(Materials Science, Multidisciplinary)

The magnetic structure and magnetoelectric effect have been investigated for single crystals of the antiferromagnet Co$$_{4}$$Nb$$_{2}$$O$$_{9}$$. Single-crystal neutron diffraction and magnetic susceptibility measurement have revealed that the magnetic structure is different from a collinear arrangement with spin parallel to the trigonal axis as proposed previously. Co$$^{2+}$$ magnetic moments are found to be almost lying in the basal plane, which lowers the magnetic symmetry to $$C2/c'$$ with the propagation vector $$k$$ = 0. Associated with the magnetic phase transition, a sharp anomaly in the dielectric constant and displacement current indicate the appearance of the magnetoelectric below Neel temperature TN with a large coupling constant up to 30 ps/m. The existence of off-diagonal components in a magnetoelectric tensor indicate the formation of ferrotoroidic order in Co$$_{4}$$Nb$$_{2}$$O$$_{9}$$. Such a magnetoelectric effect can be ascribed to the reduction of symmetry caused by simple antiferromagnetic order in a honeycomb network.

論文

Emergent phenomena in perovskite-type manganites

田口 康二郎*; 酒井 英明*; 奥山 大輔*; 石渡 晋太郎*; 藤岡 淳*; 福田 竜生; 橋爪 大輔*; 賀川 史敬*; 高橋 陽太郎*; 島野 亮*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 407(11), p.1685 - 1688, 2012/06

https://doi.org/10.1016/j.physb.2012.01.006
 被引用回数：5 パーセンタイル：22.64(Physics, Condensed Matter)

Perovskite-type manganites exhibit various interesting phenomena arising from complex interplay among spin, charge, orbital, and lattice degrees of freedom. As the respective examples, perovskite-type YMnO$$_3$$ and Sr$$_{1-x}$$Ba$$_x$$MnO$$_3$$ are discussed. In the YMnO$$_3$$, the ferroelectric lattice distortion associated with the $$E$$-type spin order is observed for the first time. Displacement-type ferroelectricity with off-center magnetic ions is discovered for Sr$$_{0.5}$$Ba$$_{0.5}$$MnO$$_3$$, which shows both large polarization value and strong coupling between ferroelectricity and magnetism.

論文

Multiferroic $$M$$-type hexaferrites with a room-temperature conical state and magnetically controllable spin helicity

徳永 祐介*; 金子 良夫*; 奥山 大輔*; 石渡 晋太郎*; 有馬 孝尚*; 脇本 秀一; 加倉井 和久; 田口 康二郎*; 十倉 好紀*

Physical Review Letters, 105(25), p.257201_1 - 257201_4, 2010/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.257201
 被引用回数：288 パーセンタイル：98.33(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic and magnetoelectric (ME) properties have been studied for single crystals of Sc-doped $$M$$-type barium hexaferrites. Magnetization ($$M$$) and neutron diffraction measurements revealed that by tuning Sc concentration a longitudinal conical state is stabilized up to above room temperatures. ME measurements have shown that a transverse magnetic field ($$H$$) can induce electric polarization ($$P$$) at lower temperatures and that the spin helicity is nonvolatile and endurable up to near the conical magnetic transition temperature.

口頭

Neutron scattering activities on multiferroic systems; Neutron diffraction experiments on hexaferrites

加倉井 和久; 脇本 秀一; 石渡 晋太郎*; 奥山 大輔*; 西 正和*; 徳永 祐介*; 有馬 孝尚*; 田口 康二郎*; 十倉 好紀*

no journal, , 

The discovery of magnetoelectric (ME) effects caused by a cycloidal spin order has initiated an intense research on new class of ME materials. Among them one interesting class of materials is the hexaferrites such as Y-type (A$$_{2}$$Me$$_{2}$$Fe$$_{12}$$O$$_{22}$$: Me=transition metal), M-type (AFe$$_{12}$$O$$_{19}$$: A=Pb, Ca, Sr, Ba, etc.), where types of elementary blocks and their stacking order are different. These materials show a variety of complex magnetic ordering. In this presentation recent neutron diffraction experiments on multiferroic hexaferrites performed at the JRR-3 Neutron Science Facility of Japan Atomic Energy Agency (JAEA) are reported.

口頭

単結晶中性子回折による室温マルチフェロイック・ヘキサフェライトBaSrCo$$_{2}$$Fe$$_{11}$$AlO$$_{22}$$の磁気秩序の研究

中島 多朗*; 徳永 祐介*; 松田 雅昌*; Dissanayake, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*; 加倉井 和久; 田口 康二郎*; 十倉 好紀*; 有馬 孝尚*

no journal, , 

室温マルチフェロイック・ヘキサフェライトBaSrCo$$_{2}$$Fe$$_{11}$$AlO$$_{22}$$における磁気秩序を磁化・分極測定及び中性子散乱実験により明らかにした。基底状態の磁気構造はc軸方向にコーン軸を持つAlternating Longitudinal Conical (ALC)磁気構造であり、これにc軸垂直方向の磁場を加えると、格子整合な磁気伝播波数を持つノンコリニアな磁気相が現れることが分かった。

口頭

ホール生成されたDNAにおける重い電子状態の第一原理計算

関川 卓也; 猪熊 祐輔*; 大野 義章*; 徳永 陽; 甲斐 健師

no journal, , 

デオキシリボ核酸(DNA)は、グアニン-シトシンとアデニン-チミンの塩基対の多様な配列によって生物の遺伝情報を担うが、固体物理のステージとしても磁性や超伝導を含む様々な可能性が議論されている。本研究では、放射線照射などによってホールドープされたDNAの構造変化やバンド分散を、第一原理計算ソフトウェアOpenMXを用いて計算した。その結果、特に10価以上の多くの電子を失った領域で、遺伝情報を担う塩基対の比較的大きく広がる分子軌道と、DNAの構造を支える主鎖の非常に狭い分子軌道が混成し、希土類化合物で見られる重い電子系に類似した電子状態が発現することが分かった。また、DNAを行き来する電子の有効質量などの強相関効果を取り込んだ議論も行う。本研究成果は、DNAの電子状態の解明や重い電子状態の解明に貢献すると考えられる。

口頭

$$alpha$$-UTe$$_3$$の磁性

酒井 宏典; 田端 千紘; 金子 耕士; 廣瀬 雄介; 北澤 崇文; 山本 悦嗣; 常盤 欣文; 神戸 振作; 徳永 陽; 芳賀 芳範

no journal, , 

ウラン系ファンデルワールス化合物$$alpha$$-UTe$$_3$$の単結晶について、巨視的物性測定、中性子散乱実験を通じて磁性を調べた。その実験結果を元に、本化合物の磁性について議論したい。

口頭

Incommensurate antiferromagnetism in uranium-based van der Waals magnet $$alpha$$-UTe$$_3$$

酒井 宏典; 田端 千紘; 金子 耕士; 廣瀬 雄介; 北澤 崇文; 山本 悦嗣; 常盤 欣文; 神戸 振作; 徳永 陽; 芳賀 芳範

no journal, , 

ウラン系ファンデルワールス化合物$$alpha$$-UTe$$_{3}$$の単結晶育成に成功した。その構造は、Te-Te二重層を含む明瞭なTeサイトと、U-U間距離がHill限界を大きく超える波状Uネットワークを特徴とし、局在した$$f$$電子系を示す。この物質は半導体的な面内輸送と容易な面内磁気異方性を示す。反強磁性転移は$$T_{rm N}$$=5Kで起こるが、その磁気構造はこれまで不明であった。中性子回折を行い、磁気秩序を明らかにした。本発表では、この化合物の構造、電子、磁気的性質について議論する。

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