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論文

Data-driven derivation of partial differential equations using neural network model

小山田 耕二*; Yu, L.*; 河村 拓馬; 小西 克己*

International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing, 12(2), p.2140001_1 - 2140001_19, 2021/04

流体や気象,宇宙観測など様々な分野においてセンサー技術が向上し、そこから得られたビッグデータに対して偏微分方程式(PDE)による説明モデルを導出することは重要な課題である。本論文では、時空間的に離散した点群データを対象にして、高階の微分を含む線形のPDEを推定する技術を提案する。この技術では点群データを学習したニューラルネットワーク(NN)から時間・空間の微分値を計算し、回帰分析技術を用いてPDEの微分項を推定する。実験では、厳密解を持つPDEを対象にして、様々なメタパラメータに対して推定PDEの誤差を計算した。その結果、NNの階層を厳密解のPDEに含まれる微分項の階数に合わせて増やし、回帰分析の手法としてLASSOによるL1正則化を採用することでモデルの精度が高まると分かった。

論文

Evidence for magnon-phonon coupling in the topological magnet Cu$$_{3}$$TeO$$_{6}$$

Bao, S.*; Cai, Z.*; Si, W.*; Wang, W.*; Wang, X.*; Shangguan, Y.*; Ma, Z.*; Dong, Z.-Y.*; 梶本 亮一; 池内 和彦*; et al.

Physical Review B, 101(21), p.214419_1 - 214419_8, 2020/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.88(Materials Science, Multidisciplinary)

We perform thermodynamic and inelastic neutron scattering (INS) measurements to study the lattice dynamics (phonons) of a cubic collinear antiferromagnet Cu$$_{3}$$TeO$$_{6}$$ which hosts topological spin excitations (magnons). While the specific heat and thermal conductivity results show that the thermal transport is dominated by phonons, the deviation of the thermal conductivity from a pure phononic model indicates that there is a strong coupling between magnons and phonons. In the INS measurements, we find a mode in the excitation spectra at 4.5 K, which exhibits a slight downward dispersion around the Brillouin zone center. This mode disappears above the N$'{e}$el temperature and thus cannot be a phonon. Furthermore, the dispersion is distinct from that of a magnon. Instead, it can be explained by the magnon-polaron mode, collective excitations resulting from the hybridization between magnons and phonons. We consider the suppression of the thermal conductivity and emergence of the magnon-polaron mode to be evidence for magnon-phonon coupling in Cu$$_{3}$$TeO$$_{6}$$.

論文

Spin dynamics of a magnetic Weyl semimetal Sr$$_{1-x}$$Mn$$_{1-y}$$Sb$$_{2}$$

Cai, Z.*; Bao, S.*; Wang, W.*; Ma, Z.*; Dong, Z.-Y.*; Shangguan, Y.*; Wang, J.*; Ran, K.*; Li, S.*; 蒲沢 和也*; et al.

Physical Review B, 101(13), p.134408_1 - 134408_10, 2020/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:24.67(Materials Science, Multidisciplinary)

ディラック物質は量子現象と共にキャリアの役割を探索するのに良い系で、磁気ワイル半金属のSr$$_{1-x}$$Mn$$_{1-y}$$Sb$$_{2}$$はワイルフェルミオンとマグノンの関係を研究する良い舞台である。本研究では、Sr$$_{1-x}$$Mn$$_{1-y}$$Sb$$_{2}$$の単結晶の中性子非弾性散乱実験を行い、磁性Mn層の分散は約76meVまで広がり、層間の分散は6meVの狭いバンド幅を持つことを見出した。また、これらの実験結果はハイゼンベルグ・スピンハミルトニアンを用いた線形スピン波理論によって再現可能である。本研究では、ワイルフェルミオンとマグノンが共存しているにもかかわらず、Sr$$_{1-x}$$Mn$$_{1-y}$$Sb$$_{2}$$中のワイルフェルミオンが磁気ダイナミクスに影響を与えているという明確な証拠は得られなかった。これは、ワイルフェルミオンとマグノンがSb層とMn層に別々に存在し、この擬二次元性による層間結合の弱さに起因するもの考えられる。

論文

Fine structure in the $$alpha$$ decay of $$^{223}$$U

Sun, M. D.*; Liu, Z.*; Huang, T. H.*; Zhang, W. Q.*; Andreyev, A. N.; Ding, B.*; Wang, J. G.*; Liu, X. Y.*; Lu, H. Y.*; Hou, D. S.*; et al.

Physics Letters B, 800, p.135096_1 - 135096_5, 2020/01

 被引用回数:6 パーセンタイル:89.19(Astronomy & Astrophysics)

Fine structure in the $$alpha$$ decay of $$^{223}$$U was observed in the fusion-evaporation reaction $$^{187}$$Re($$^{40}$$Ar,p3n) by using fast digital pulse processing technique. Two $$alpha$$-decay branches of $$^{223}$$U feeding the ground state and 244 keV excited state of $$^{219}$$Th were identified by establishing the decay chain $$^{223}$$U$$rightarrow$$$$^{219}$$Th$$rightarrow$$$$^{215}$$Ra$$rightarrow$$$$^{211}$$Rn. The $$alpha$$-particle energy for the ground-state to ground-state transition of $$^{223}$$U was determined to be 8993(17) keV, 213 keV higher than the previous value, the half-life was updated to be 62$$^{+14}_{-10} mu$$s. Evolution of nuclear structure for $$N$$=131 even-$$Z$$ isotones from Po to U was discussed in the frameworks of nuclear mass and reduced $$alpha$$-decay width, a weakening octupole deformation in the ground state of $$^{223}$$U relative to its lighter isotones $$^{219}$$Ra and $$^{211}$$Th was suggested.

論文

Liquid-like thermal conduction in intercalated layered crystalline solids

Li, B.; Wang, H.*; 川北 至信; Zhang, Q.*; Feygenson, M.*; Yu, H. L.*; Wu, D.*; 尾原 幸治*; 菊地 龍弥*; 柴田 薫; et al.

Nature Materials, 17(3), p.226 - 230, 2018/03

 被引用回数:71 パーセンタイル:96.98(Chemistry, Physical)

As a generic property, all substances transfer heat through microscopic collisions of constituent particles. A solid conducts heat through both transverse and longitudinal acoustic phonons, but a liquid employs only longitudinal vibrations. As a result, a solid is usually thermally more conductive than a liquid. In canonical viewpoints, such a difference also serves as the dynamic signature distinguishing a solid from a liquid. Here, we report liquid-like thermal conduction observed in the crystalline AgCrSe$$_{2}$$. The transverse acoustic phonons are completely suppressed by the ultrafast dynamic disorder while the longitudinal acoustic phonons are strongly scattered but survive, and are thus responsible for the intrinsically ultralow thermal conductivity. This scenario is applicable to a wide variety of layered compounds with heavy intercalants in the van der Waals gaps, manifesting a broad implication on suppressing thermal conduction. These microscopic insights might reshape the fundamental understanding on thermal transport properties of matter and open up a general opportunity to optimize performances of thermoelectrics.

論文

Origin of dramatic oxygen solute strengthening effect in titanium

Yu, Q.*; Qi, L.*; 都留 智仁; Traylor, R.*; Rugg, D.*; Morris, J. W. Jr.*; Asta, M.*; Chrzan, D. C.*; Minor, A. M.*

Science, 347(6222), p.635 - 639, 2015/02

 被引用回数:146 パーセンタイル:97.59(Multidisciplinary Sciences)

溶質元素がらせん転位の長距離弾性場と弱い相互作用をすることを考慮して、固溶硬化は可動転位と比較的弱い影響しか持たないとこれまで考えられてきた。この考えは転位芯との強い相互作用を示した第一原理計算によって覆されようとしている。我々は六方晶の$$alpha$$チタンを対象に実験と計算から顕著な強化機構について検討を行った。高解像度その場観察電子顕微鏡を駆使して、柱面を運動するらせん転位と酸素が非常に強い相互作用をすることを示した。また、第一原理計算から、格子間型の溶質酸素が転位芯と短距離ながら強い結合を生じることを明らかにした。これらは酸素原子近傍の転位のピン留め機構を生じ、従来の知見と異なり格子間固溶元素が強化機構に重要な役割を持つことを示している。

論文

Development of a GEM-TPC for H-dibaryon search experiment at J-PARC

佐甲 博之; Ahn, J. K.*; Baek, K. H.*; Bassalleck, B.*; Fujioka, H.*; Guo, L.*; 長谷川 勝一; Hicks, K.*; Honda, R.*; Hwang, S. H.*; et al.

Journal of Instrumentation (Internet), 9(4), p.C04009_1 - C04009_10, 2014/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:18.85(Instruments & Instrumentation)

($$K^+$$,$$K^-$$)反応によるHダイバリオン探索実験(J-PARC E42)のためのTPCの開発を行っている。TPCにおいてHが2個の$$pi^{-}$$と2個の$$p$$に崩壊する事象を測定する。TPCのドリフト体積は50cm直径、55cmドリフト長を持つ8角柱構造をしておりAr-CH$$_4$$ガスを使用する。増幅部には3層のGEMを使用する。荷電粒子の運動量測定のためTPCにはドリフト電場と平行に鉛直方向の1Tの双極磁場を超伝導ヘルムホルツ型磁石によりかける。H崩壊のアクセプタンスを最大にするためダイアモンド標的がTPC内部の筒状の穴に設置される。さらに、超高レートの$$K^-$$ビームをTPCに直接照射するため陽イオンフィードバックを極力抑制必要がある。このためTPCにGEMとgating gridを採用した。

論文

Diluted ferromagnetic semiconductor Li(Zn,Mn)P with decoupled charge and spin doping

Deng, Z.*; Zhao, K.*; Gu, B.; Han, W.*; Zhu, J. L.*; Wang, X. C.*; Li, X.*; Liu, Q. Q.*; Yu, R. C.*; 後神 達郎*; et al.

Physical Review B, 88(8), p.081203_1 - 081203_5, 2013/08

 被引用回数:66 パーセンタイル:92.87(Materials Science, Multidisciplinary)

We report the discovery of a diluted magnetic semiconductor, Li(Zn,Mn)P, in which charge and spin are introduced independently via lithium off-stoichiometry and the isovalent substitution of Mn$$^{2+}$$ for Zn$$^{2+}$$, respectively. Isostructural to (Ga,Mn)As, Li(Zn,Mn)P was found to be a ${it p}$-type ferromagnetic semiconductor with excess lithium providing charge doping. First-principles calculations indicate that excess Li is favored to partially occupy the Zn site, leading to hole doping. Ferromagnetism with Curie temperature up to 34 K is achieved while the system still shows semiconducting transport behavior.

論文

Positron annihilation study of 4H-SiC by Ge$$^+$$ implantation and subsequent thermal annealing

Yu, R. S.*; 前川 雅樹; 河裾 厚男; Wang, B. Y.*; Wei, L.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 270, p.47 - 49, 2012/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:36.4(Instruments & Instrumentation)

Positron annihilation in 800 keV Ge$$^+$$ implanted hexagonal SiC was studied by thermal annealing at temperatures ranging from 800 to 1400 $$^{circ}$$C. The variation in Doppler broadening $$S$$ values as a function of the incident positron energy suggests a broad distribution in the depth of vacancy defects in the implanted samples. Increasing the annealing temperature triggers the accumulation of vacancies into vacancy clusters. After annealing at 1400 $$^{circ}$$C, defects in the deep region of SiC are eliminated, and Ge precipitation is believed to appear in the sample at the same time. Though Ge has a much more negative positron affinity than SiC, positron annihilation coincidence Doppler broadening measurement reveals that a preferential trapping of positrons in Ge seems impossible.

論文

Simultaneous generation of ions and high-order harmonics from thin conjugated polymer foil irradiated with ultrahigh contrast laser

Choi, I. W.*; Kim, I. J.*; Pae, K. H.*; Nam, K. H.*; Lee, C.-L.*; Yun, H.*; Kim, H. T.*; Lee, S. K.*; Yu, T. J.*; Sung, J. H.*; et al.

Applied Physics Letters, 99(18), p.181501_1 - 181501_3, 2011/11

 被引用回数:16 パーセンタイル:59.6(Physics, Applied)

高コントラストレーザーを4$$times$$10$$^{19}$$W/cm$$^{2}$$の強度でポリマーに照射し、イオンと第2高調波を同時に発生させたことを報告する。陽子の最大エネルギーは8MeVでターゲットノーマル方向に加速された。強い第2高調波は6%の強度でレーザー反射方向に発生した。2次元計算コードによって、陽子と高次高調波の同時発生を示し、レーザーと粒子線の応用の可能性を示している。

論文

Li(Zn,Mn)As as a new generation ferromagnet based on a I-II-V semiconductor

Deng, Z.*; Jin, C. Q.*; Liu, Q. Q.*; Wang, X. C.*; Zhu, J. L.*; Feng, S. M.*; Chen, L. C.*; Yu, R. C.*; Arguello, C.*; 後神 達郎*; et al.

Nature Communications (Internet), 2, p.1425_1 - 1425_5, 2011/08

 被引用回数:137 パーセンタイル:93.89(Multidisciplinary Sciences)

(Ga,Mn)Asは典型的な強磁性III-V族半導体として知られている。これは3価のGa原子を2価のMnで置き換えたものであるが、化学的溶解度が限られているため準安定であり、薄膜でしか製作できないものであった。また電子ドープも行うことができなかった。この困難な条件を超えるため、Masekらは理論的にI-II-V族半導体LiZnAsを提案した。この物質では原子価が等しい(Zn,Mn)の置き換えによる磁性の発現とLi濃度を過剰あるいは不足させることによるキャリアードープを独立に制御可能である。本研究では世界で初めてバルクな状態でのLi$$_{1+y}$$(Zn$$_{1-x}$$Mn$$_x$$)Asの合成に成功した。わずかにLiを過剰にすることで、50Kまでの温度で強磁性が現れること、またp型のキャリアーを持つことが観測され、これらの結果を報告した。

論文

Guiding and confining fast electrons by transient electric and magnetic fields with a plasma inverse cone

Lei, A. L.*; Cao, L. H.*; Yang, X. Q.*; 田中 和夫*; 兒玉 了祐*; He, X. T.*; 三間 圀興*; 中村 龍史; 乗松 孝好*; Yu, W.*; et al.

Physics of Plasmas, 16(2), p.020702_1 - 020702_4, 2009/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:46.02(Physics, Fluids & Plasmas)

反転コーンにおける高速電子の伝播に関するシミュレーション及び実験的研究を行った。コーン形状ターゲットは高速点火核融合において、高エネルギー発生及びレーザーの集光を目的として利用されている。本研究では、コーンターゲットを電子のガイディングを目的として利用することが可能であることを示した。反転コーンの先端部にレーザーを照射することで、多くの高速電子が発生する。これらの電子はコーンの側面に誘起される電磁場によってガイドされることがシミュレーションにより確認された。この現象を大型レーザーを使った実験により調べ、大電流が発生する場合においても電子のガイディングが起こることが確認された。

論文

Efficient production of a collimated MeV proton beam from a Polyimide target driven by an intense femtosecond laser pulse

西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 織茂 聡; 小倉 浩一; Ma, J.-L.; 匂坂 明人; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; et al.

Physics of Plasmas, 15(5), p.053104_1 - 053104_10, 2008/05

 被引用回数:40 パーセンタイル:84.02(Physics, Fluids & Plasmas)

超高強度フェムト秒レーザーを7.5, 12.5, and 25$$mu$$m厚のポリイミドターゲットに照射することにより、最高エネルギー4MeVの高フラックスプロトンビームを発生した。レーザーのエネルギーは1.7Jパルス幅34fs強度は3$$times$$10$$^{19}$$Wcm$$^{-2}$$であった。Amplified spontaneous emissionの強度(コントラスト)はメインパルスの4$$times$$10$$^{-8}$$であった。レーザーからプロトンへのエネルギーの変換効率は、3%に達し、ナノメートル厚の超薄型ターゲットとコントラストが極低いレーザー($$sim$$10$$^{-10}$$)を使って得られた既存の結果とほぼ同じか、それよりも良い結果を得た。

論文

The H-Invitational Database (H-InvDB); A Comprehensive annotation resource for human genes and transcripts

山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.

Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01

 被引用回数:51 パーセンタイル:74.53(Biochemistry & Molecular Biology)

ヒトゲノム解析のために、転写産物データベースを構築した。34057個のタンパク質コード領域と、642個のタンパク質をコードしていないRNAを見いだすことができた。

論文

Development of laser driven proton sources and their applications

大道 博行; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 森 道昭; Ma, J.-L.; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

Proceedings of 7th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2007) (CD-ROM), p.77 - 79, 2007/00

10の$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$以上に集中させた高強度レーザーを用いて、陽子加速器を開発している。プラズマパラメータと陽子エネルギー範囲を、レーザー照射ごとにリアルタイム検出器を用いてモニターした。実用可能なMeV級の陽子エネルギーを安定して得ることに成功した。

論文

Incident energy and polarization-dependent resonant inelastic X-ray scattering study of La$$_2$$CuO$$_4$$

Lu, L.*; Hancock, J. N.*; Chabot-Couture, G.*; 石井 賢司; Vajk, O. P.*; Yu, G.*; 水木 純一郎; Casa, D.*; Gog, T.*; Greven, M.*

Physical Review B, 74(22), p.224509_1 - 224509_9, 2006/12

 被引用回数:34 パーセンタイル:79.35(Materials Science, Multidisciplinary)

モット絶縁体であるLa$$_2$$CuO$$_4$$について、1-7eVのエネルギー損失領域に渡って測定した銅のK吸収端での共鳴非弾性X線散乱(RIXS)の研究について報告する。高温超伝導体HgBa$$_2$$CuO$$_{4+delta}$$で最初に見つかったように、入射エネルギーに対して散乱断面積が細かく変わることを利用して、RIXSスペクトルには分散の小さい幾つかの電子正孔対励起があることを示すことができた。励起の詳細な構造がCuO$$_2$$面に垂直な偏光と平行な偏光で類似していることから、励起には$$1s$$正孔が中心的な役割を果たしていることがわかる。一方で、2eV付近に現れる励起強度については偏光依存性があることから、異なる電荷移動プロセスと考えられる2つの励起が存在することがわかった。この偏光依存性は、RIXSのプロセスにおいて$$4p$$電子も何らかの役割を果たしていることを示唆している。

論文

Large-scale identification and characterization of alternative splicing variants of human gene transcripts using 56 419 completely sequenced and manually annotated full-length cDNAs

武田 淳一*; 鈴木 豊*; 中尾 光輝*; Barrero, R. A.*; 小柳 香奈子*; Jin, L.*; 本野 千恵*; 秦 裕子*; 磯貝 隆夫*; 永井 啓一*; et al.

Nucleic Acids Research, 34(14), p.3917 - 3928, 2006/00

 被引用回数:33 パーセンタイル:55.33(Biochemistry & Molecular Biology)

56 419本のヒト完全長cDNAにもとづく選択的スプライシング解析の結果をここに報告する。6877遺伝子から少なくとも、18 297個の選択的スプライシングの産物があらわれることがわかった。このうちタンパク質のアミノ酸配列まで影響が及ぶ場合は6005個存在する。6005個のうち3015個の場合はタンパク質アミノ酸配列モチーフに変化が見られ、2982個の場合は細胞内局在部位決定モチーフに、1348個の場合は膜貫通部位決定モチーフに影響が及ぶ。今まで知られていない選択的スプライシングのパターンとして、2つの遺伝子が1つになってしまう例などがあった。これらのデータは選択的スプライシング解析の基礎となっていくであろう。

論文

Initial boronization of JT-60U tokamak using decaborane

西堂 雅博; 荻原 徳男; 嶋田 道也; 新井 貴; 平塚 一; 小池 常之; 清水 正亜; 二宮 博正; 中村 博雄; 神保 龍太郎*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 32(7), p.3276 - 3281, 1993/07

 被引用回数:54 パーセンタイル:90.71(Physics, Applied)

JT-60Uにおいて、プラズマ不純物の低減を図ることを目的に、デカボランを用いたボロンコーティングを2度実施した。ボロンコーティングにより作製されたボロン被膜の膜厚、元素組成及びその分布を走査型電顕、オージェ電子分光法、核反応解析法により測定し、以下の事が明らかになった。(1)デカボラン吹き出し口付近の膜厚は80nmであるのに対して、トロイダル方向に約180°離れた場所での膜厚は約2nmとうすく、不均一な分布となっている。(2)H濃度は約10%である。(3)ボロン含有量は90%以上であり、H以外含まず純度が高い。これら膜の特性と、プラズマ不純物低減効果との関係について考察した。

口頭

高強度レーザー生成MeV陽子線とX線による同時イメージング

織茂 聡; 余語 覚文; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; Li, Z.*; Ma, J.-L.; 大道 博行; 中村 衆*; et al.

no journal, , 

高強度レーザーを薄膜に照射して得られるレーザー駆動のイオン加速及びそれの利用研究を行っている。p偏光のレーザーを角度45度でCu薄膜テープターゲットに集光強度3$$times$$10$$^{18}$$Wcm$$^{-2}$$に集光した。最大2MeV以上の陽子線を発生し、そのエネルギーごとの空間広がりと伝搬特性をレンジフィルター付きのCR39を使って測定した。また陽子線とX線による同時イメージングのテストを行った。

口頭

ポリイミドターゲットからの高強度フェムト秒レーザー駆動高フラックスMeV級陽子線

西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 織茂 聡; 小倉 浩一; Ma, J.-L.; 匂坂 明人; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; et al.

no journal, , 

50TW級高強度短パルスTi:Sapレーザーと厚さ7.5$$mu$$m, 12.5$$mu$$m, 25$$mu$$mの透明なポリイミド[(C16H6O4N2)n]ターゲットとの相互作用により、最高エネルギー4MeVの高フラックスな陽子線の発生を行った。エネルギー1.7J,パルス幅35fsのTi:Sapレーザー光をターゲット上に3$$times$$10$$^{19}$$Wcm$$^{-2}$$の強度で集光した。レーザーのメインパルス近傍でのメインパルスとバックグラウンドのコントラスト比は4$$times$$10$$^{-8}$$であった。レーザーから得られた陽子線へのエネルギー変換効率は$$sim$$3%に達した。この変換効率の値は、同レベルのレーザー($$sim$$数J級)を用い、ナノメートルの厚さの超薄膜ターゲットを用いて行った他の研究結果を超える値である。本報告では、超短パルスレーザのコントラスト比,ターゲットの厚さ,レーザーフォーカス条件に対するレーザーから陽子線への変換効率と最大エネルギーの依存性を示し、それぞれの最大化に向けた研究の方向を議論する。

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