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論文

Extreme phonon anharmonicity underpins superionic diffusion and ultralow thermal conductivity in argyrodite Ag$$_{8}$$SnSe$$_{6}$$

Ren, Q.*; Gupta, M. K.*; Jin, M.*; Ding, J.*; Wu, J.*; Chen, Z.*; Lin, S.*; Fabelo, O.*; Rodriguez-Velamazan, J. A.*; 古府 麻衣子; et al.

Nature Materials, 22, p.999 - 1006, 2023/05

https://doi.org/10.1038/s41563-023-01560-x
 被引用回数：26 パーセンタイル：99.21(Chemistry, Physical)

Ultralow thermal conductivity and fast ionic diffusion endow superionic materials with excellent performance both as thermoelectric converters and as solid-state electrolytes. Yet the correlation and interdependence between these two features remain unclear owing to a limited understanding of their complex atomic dynamics. Here we investigate ionic diffusion and lattice dynamics in argyrodite Ag$$_{8}$$SnSe$$_{6}$$ using synchrotron X-ray and neutron scattering techniques along with machine-learned molecular dynamics. We identify a critical interplay of the vibrational dynamics of mobile Ag and a host framework that controls the overdamping of low-energy Ag-dominated phonons into a quasi-elastic response, enabling superionicity. Concomitantly, the persistence of long-wavelength transverse acoustic phonons across the superionic transition challenges a proposed 'liquid-like thermal conduction' picture. Rather, a striking thermal broadening of low-energy phonons, starting even below 50 K, reveals extreme phonon anharmonicity and weak bonding as underlying features of the potential energy surface responsible for the ultralow thermal conductivity ($$<$$ 0.5 Wm$$^{-1}$$K$$^{-1}$$) and fast diffusion. Our results provide fundamental insights into the complex atomic dynamics in superionic materials for energy conversion and storage.

論文

Two-dimensional quantum universality in the spin-1/2 triangular-lattice quantum antiferromagnet Na$$_{2}$$BaCo(PO$$_{4}$$)$$_{2}$$

Sheng, J.*; Wang, L.*; Candini, A.*; Jiang, W.*; Huang, L.*; Xi, B.*; Zhao, J.*; Ge, H.*; Zhao, N.*; Fu, Y.*; et al.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 119(51), p.e2211193119_1 - e2211193119_9, 2022/12

https://doi.org/10.1073/pnas.2211193119
 被引用回数：4 パーセンタイル：56.47(Multidisciplinary Sciences)

Although considerable progress has been made in the theoretical understanding of the low-dimensional frustrated quantum magnets, experimental realizations of a well-established scaling analysis are still scarce. This is particularly true for the two-dimensional antiferromagnetic triangular lattices. Owing to the small exchange strength, the newly discovered compound Na$$_{2}$$BaCo(PO$$_{4}$$)$$_{2}$$ provides a rare opportunity for clarifying the quantum criticality in an ideal triangular lattice with quantum spin S=1/2. In addition to the establishment of the complete phase diagrams, the spin Hamiltonian with a negligible interplane interaction has been determined through the spin wave dispersion in the polarized state, which is consistent with the observation of a two-dimensional quantum critical point with the Bose-Einstein condensation of diluted free bosons.

論文

Deexcitation dynamics of muonic atoms revealed by high-precision spectroscopy of electronic $$K$$ X rays

奥村 拓馬*; 東 俊行*; Bennet, D. A.*; Caradonna, P.*; Chiu, I. H.*; Doriese, W. B.*; Durkin, M. S.*; Fowler, J. W.*; Gard, J. D.*; 橋本 直; et al.

Physical Review Letters, 127(5), p.053001_1 - 053001_7, 2021/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.053001
 被引用回数：15 パーセンタイル：80.44(Physics, Multidisciplinary)

超伝導遷移エッジ型センサーマイクロカロリメーターを用いて、鉄のミュー原子から放出される電子$$K$$X線を観測した。FWHMでの5.2eVのエネルギー分解能により、電子特性$$K$$$$alpha$$および$$K$$$$beta$$X線の非対称の広いプロファイルを約6keVの超衛星線$$K$$$$alpha$$線とともに観察することができた。このスペクトルは、電子のサイドフィードを伴う、負ミュオンと$$L$$殻電子による核電荷の時間依存スクリーニングを反映している。シミュレーションによると、このデータは電子$$K$$殻および$$L$$殻の正孔生成と、ミュオンカスケードプロセス中のそれらの時間発展を明確に示している。

論文

Electron spectroscopy of doubly excited states in He produced by slow collisions of He$$^{2+}$$ ions with Ba atoms

家村 一彰*; 大谷 俊介*; 鈴木 洋*; 武田 淳一*; 町田 修一*; 田辺 邦浩*; 高柳 俊暢*; 脇谷 一義*; 関口 雅行*; 金井 保之*; et al.

Physical Review A, 64(6), p.062709_1 - 062709_14, 2001/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.64.062709
 被引用回数：6 パーセンタイル：35.7(Optics)

私たちは、He$$^{2+}$$イオンとBa原子の低エネルギー衝突において、2電子捕獲で生成したHe原子2電子励起状態から自動電離によって生成した放出電子スペクトルを測定した。測定は、40から20 keVの衝突エネルギーで、0度電子分光学によって行なわれた。2電子励起状態からの自動電離による電子スペクトルは、He(2lnl)からHe$$^+$$(1s)n$$geq$$2及びHe(3lnl)からHe$$^+$$(2s or 2p)n$$geq$$3が観察された。スペクトル中のライン・ピークは、理論計算値と電子スペクトルを比較することにより識別された。DとFといった比較的高い角運動量の2電子励起状態が、著しく作成されたことで、中性なHe原子と光子,電子,イオン衝突による励起状態とは、異なる生成であるということがわかった。大きなnの値を持ったRydberg準位が、He(2lnl)及びHe(3lnl)の両方で、高い頻度で観察された。

論文

Production of doubly excited He atoms in collisions of He$$^{2+}$$ ions with aklaline-earth atoms

家村 一彰*; 鈴木 洋*; 大谷 俊介*; 武田 淳一*; 高柳 俊暢*; 脇谷 一義*; 関口 雅行*; 金井 保之*; 北澤 真一; Tong, X. M.*; et al.

Atomic Collision Research in Japan, No.25, p.42 - 43, 1999/11

われわれは、He$$^{2+}$$とアルカリ土類金属(Mg,Ca,Sr,Ba)の40keV低速衝突によって、2電子捕獲により生成したHe$$^{**}$$(2ln'l',3ln'l',4ln'l')2電子励起状態からの放出電子のスペクトルの実験結果を示す。Ba標的では、3lnl'が大きく、2lnl'は小さく、Mg標的では3lnl'が小さく2lnl'は大きく、Xe標的ではいずれのピークもほとんど現れなかった。この標的の違いによるピークの形は、標的原子の第1及び第2イオン化エネルギーの和に依存するものと考えられることがわかった。

口頭

$$^{3}$$He中性子スピンフィルター開発の現状

奥 隆之; 酒井 健二; 廣井 孝介; 渡辺 真朗; 篠原 武尚; 相澤 一也; 加倉井 和久*; 吉良 弘*; 林田 洋寿*; 桐山 幸治*; et al.

no journal, , 

パルス中性子散乱実験への応用を目的として、$$^{3}$$He中性子偏極フィルターの実用化研究を行っている。$$^{3}$$He中性子偏極フィルターは、広いエネルギー範囲の中性子に有効である他、発散度の大きな中性子ビームの偏極も可能であるなど、優れた特徴を兼ね備えている。これまでに我々は、Volume Holographic Grating (VHG)素子を用いて、スピン交換光ポンピング(SEOP)用の小型レーザー光学系を開発し、シンプルで使いやすいオンビームSEOP型$$^{3}$$He偏極フィルターシステムを構築した。そして、そのシステムを用いて、J-PACのパルス中性子ビームを用いて、小角散乱装置や反射率計における偏極度解析実験、偏極中性子イメージング試験などを行ってきた。現在、このシステムの適用範囲を拡張するため、$$^{3}$$Heフィルターセルの短波長中性子対応やセルサイズの大型化、レーザー光学系他周辺技術の改良、施設整備などを進めている。学会では、開発の現状と今後の開発・整備計画について発表する予定である。

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