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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：21 パーセンタイル：99.22(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

Chiral perturbation theory for heavy hadrons and chiral effective field theory for heavy hadronic molecules

Meng, L.*; Wang, B.*; Wang, G.-J.*; Zhu, S.-L.*

Physics Reports; A Review Section of Physics Letters, 1019, p.1 - 149, 2023/05

https://doi.org/10.1016/j.physrep.2023.04.003
 被引用回数：26 パーセンタイル：97.87(Physics, Multidisciplinary)

Chiral symmetry and its spontaneous breaking play an important role both in the light hadron and heavy hadron systems. The chiral perturbation theory ($$chi$$PT) is the low energy effective field theory of the Quantum Chromodynamics. In this work, we shall review the investigations on the chiral corrections to the properties of the heavy mesons and baryons within the framework of $$chi$$PT. We will also review the scatterings of the light pseudoscalar mesons and heavy hadrons, through which many new resonances such as the D*s0(2317) could be understood. Moreover, many new hadron states were observed experimentally in the past decades. A large group of these states is near-threshold resonances, such as the charged charmoniumlike $$Z_{c}$$ and $$Z_{cs}$$ states, bottomoniumlike $$Z_{b}$$ states, hidden-charm pentaquark $$P_{c}$$ and $$P_{cs}$$ states and the doubly charmed $$T_{cc}$$ state, etc. They are very good candidates of the loosely bound molecular states composed of a pair of charmed (bottom) hadrons, which are very similar to the loosely bound deuteron. The modern nuclear force was built upon the chiral effective field theory (LEFT), which is the extension of the $$chi$$PT to the systems with two matter fields. The long-range and medium-long-range interactions between two nucleons arise from the single-and double-pion exchange respectively, which are well constrained by the chiral symmetry and its spontaneous breaking. The short-distance interactions can be described by the low energy constants. Such a framework works very well for the nucleon-nucleon scattering and nuclei. In this work, we will perform an extensive review of the progress on the heavy hadronic molecular states within the framework of LEFT. We shall emphasize that the same chiral dynamics not only govern the nuclei and forms the deuteron, but also dictates the shallow bound states or resonances composed of two heavy hadrons.

論文

The Investigations of the $$P$$-wave $$B_s$$ states combining quark model and lattice QCD in the coupled channel framework

Yang, Z.*; Wang, G.-J.*; Wu, J.-J.*; 岡 眞; Zhu, S.-L.*

Journal of High Energy Physics (Internet), 2023(1), p.058_1 - 058_19, 2023/01

https://doi.org/10.1007/JHEP01(2023)058
 被引用回数：2 パーセンタイル：74.82(Physics, Particles & Fields)

ハミルトニアン有効理論にクォーク模型、クォークペア生成、$$B^{(*)}bar K$$相互作用の情報を含むベアな状態と散乱状態の結合を取り入れた形式を用いて、しきい値近傍の$$P$$波の4個の$$B_s$$状態のスペクトルを研究した。

論文

$$beta^-$$ decay of exotic P and S isotopes with neutron number near 28

Tripathi, V.*; Bhattacharya, S.*; Rubino, E.*; Benetti, C.*; Perello, J. F.*; Tabor, S. L.*; Liddick, S. N.*; Bender, P. C.*; Carpenter, M. P.*; Carroll, J. J.*; et al.

Physical Review C, 106(6), p.064314_1 - 064314_14, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.106.064314
 被引用回数：2 パーセンタイル：52.69(Physics, Nuclear)

ミシガン州立大学の国立超伝導サイクロトロン研究所にて、中性子過剰なリン、硫黄同位体を生成し、そこからのベータ崩壊半減期および娘核の励起準位を測定した。$$^{42}$$Pの崩壊によって得られるエネルギー準位から、この原子核の基底状態は$$2^-$$あるいは$$3^-$$であることが示唆された。中性子数が偶数の硫黄同位体からの崩壊様式を系統的に調べた結果、中性子数が増えるにつれてガモフテラー遷移強度の大きな準位の励起エネルギーが高くなることがわかった。これは、大規模殻模型計算によって予言されている現象に一致する。

論文

Novel coupled channel framework connecting the quark model and lattice QCD for the near-threshold $$D_s$$ states

Yang, Z.*; Wang, G.-J.*; Wu, J.-J.*; 岡 眞; Zhu, S.-L.*

Physical Review Letters, 128(11), p.112001_1 - 112001_6, 2022/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.112001
 被引用回数：20 パーセンタイル：96.46(Physics, Multidisciplinary)

閾値近傍のハドロン共鳴を有限サイズの格子QCDのデータを用いて解析する新しい手法を提案し、正パリティの$$D_s$$メソンのスペクトルに応用した。ハミルトニアン有効理論にクォーク模型,クォークペア生成,DK相互作用の情報を入れてベアな状態と散乱状態の結合を取り入れた。4個の$$D_s$$状態のうち、$$0^+$$と$$1^+$$の状態は散乱状態と強く混合する。一方で、$$1^+$$と$$2^+$$はほとんどベアなクォーク模型状態で記述できる。有限格子サイズでのレベル交差が再現されることを示した。

論文

Revisit the isospin violating decays of $$X$$(3872)

Meng, L.*; Wang, G.-J.*; Wang, B.*; Zhu, S.-L.*

Physical Review D, 104(9), p.094003_1 - 094003_8, 2021/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.094003
 被引用回数：18 パーセンタイル：81.3(Astronomy & Astrophysics)

$$X(3872)$$共鳴のアイソスピンを破る崩壊について再解析を行った。その結果$$X(3872)$$の内部構造と崩壊におけるアイソスピンの破れを定量的に結びつける新しい解析方法を提案し、これを適用した。その結果、$$X(3872)$$における中性メソンチャネルの寄与が80%であることがわかった。

論文

Solving the puzzles of the decay of the heaviest known proton-emitting nucleus $$^{185}$$Bi

Doherty, D. T.*; Andreyev, A. N.; Seweryniak, D.*; Woods, P. J.*; Carpenter, M. P.*; Auranen, K.*; Ayangeakaa, A. D.*; Back, B. B.*; Bottoni, S.*; Canete, L.*; et al.

Physical Review Letters, 127(20), p.202501_1 - 202501_6, 2021/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.202501
 被引用回数：7 パーセンタイル：65.73(Physics, Multidisciplinary)

$$^{185}$$Bi is the heaviest known proton emitting isotope. Its decay had been observed, but the assumed ground-state lifetime ($$sim$$$$60~mu$$s) was incorrect, leading to unexplained hindrance. With two new experiments at Argonne National Laboratory, two states were clearly identified. One is the proton-emitting ground-state (spin 1/2$$^+$$, half-life: 2.8$$^{+2.3}_{-1.0}$$ $$mu$$s), the second is a 58(2) $$mu$$s $$gamma$$-decaying isomer. The new data show the inversion of the ground and isomeric states compared to neighboring Bi isotopes. This is the only known example of a ground-state proton decay to a daughter nucleus ($$^{184}$$Pb) with a major shell closure.

論文

Implications of the $$Z_{cs}$$(3985) and $$Z_{cs}$$(4000) as two different states

Meng, L.*; Wang, B.*; Wang, G.-J.*; Zhu, S.-L.*

Science Bulletin, 66(20), p.2065 - 2071, 2021/10

https://doi.org/10.1016/j.scib.2021.06.026
 被引用回数：25 パーセンタイル：89.87(Multidisciplinary Sciences)

最近発見された2つのテトラクォーク状態$$Z_{cs}$$(3985)と$$Z_{cs}$$(4000)の崩壊を有効理論を用いて調べた結果、崩壊の分岐比からこれらが同じ状態か異なる状態かを判断できることがわかった。

論文

Martensitic transformation in CrCoNi medium-entropy alloy at cryogenic temperature

Naeem, M.*; Zhou, H.*; He, H.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Lan, S.*; Wu, Z.*; Zhu, Y.*; Wang, X.-L.*

Applied Physics Letters, 119(13), p.131901_1 - 131901_7, 2021/09

https://doi.org/10.1063/5.0067268
 被引用回数：9 パーセンタイル：62.1(Physics, Applied)

We investigated the in situ deformation behavior of the CrCoNi medium-entropy alloy at a cryogenic temperature of 140 K and compared it with deformation at room temperature. The sample exhibited higher strength and larger ductility at the cryogenic temperature. The CrCoNi alloy remained single-phase face-centered cubic at room temperature, while deformation at 140 K resulted in a martensitic transformation to the hexagonal close-packed structure. The phase transformation, an additional deformation mechanism to stacking faults, twinning, and dis- location slip, resulted in a higher work hardening at cryogenic temperature. The study addresses the structure metastability in the CrCoNi alloy, which led to the formation of epsilon-martensite from the intrinsic stacking faults.

論文

Probing the long-range structure of the $$T^{+}_{cc}$$ with the strong and electromagnetic decays

Meng, L.*; Wang, G.-J.*; Wang, B.*; Zhu, S.-L.*

Physical Review D, 104(5), p.L051502_1 - L051502_8, 2021/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.L051502
 被引用回数：52 パーセンタイル：98.27(Astronomy & Astrophysics)

最近発見された$$T^+_{cc}$$状態の長距離構造をその強い相互作用と電磁相互作用による崩壊の分岐の様子から推定することが可能であることを示した。その結果、$$T_{cc}$$の主成分は$$D^{*+}D^0$$であることがわかった。

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

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.085106
 被引用回数：3 パーセンタイル：27.71(Materials Science, Multidisciplinary)

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

Higher fully charmed tetraquarks; Radial excitations and $$P$$-wave states

Wang, G.-J.*; Meng, L.*; 岡 眞; Zhu, S.-L.*

Physical Review D, 104(3), p.036016_1 - 036016_15, 2021/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.036016
 被引用回数：22 パーセンタイル：89.87(Astronomy & Astrophysics)

チャームクォーク2個と反クォーク2個の束縛状態であるテトラクォークの動径励起状態と$$P$$波励起状態のスペクトルを、クォーク模型を用いて解析した。クォーク模型は標準的なカラークーロン力と線形閉じ込め力を持つもので、チャーモニウム状態でパラメータを決めた。ダイクォークの基底状態を用いて、カラーが$$bar 3_c 3_c$$と$$6_c bar 6_c$$の状態を取り入れた計算の結果、$$6_c bar 6_c$$状態が低いエネルギーとなることがわかった。$$rho$$モードと$$lambda$$モードの励起状態を調べた結果、最近発見されたX(6900)に相当するエネルギー領域には$$0^{++}$$状態、$$2^{++}$$状態、$$1^{+-}$$状態、および$$2^{-+}$$$$P$$波状態が対応していることが明らかになった。また、エキゾチックな量子数を持つ$$0^{--}$$や$$1^{-+}$$状態は主に$$P$$波の$$eta_c J/psi$$, $$J/psi J/psi$$にそれぞれ崩壊することがわかった。

論文

Mass spectrum and strong decays of tetraquark $$bar c bar s qq$$ states

Wang, G.-J.*; Meng, L.*; Xiao, L.-Y.*; 岡 眞; Zhu, S.-L.*

European Physical Journal C, 81(2), p.188_1 - 188_12, 2021/02

https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-021-08978-0
 被引用回数：32 パーセンタイル：94.48(Physics, Particles & Fields)

クォーク模型を用いて、S波の$$bar c bar s qq$$テトラクォーク状態の質量を計算し、さらに$$D^{-(*)}K^{(*)}$$チャネルへの崩壊幅の計算を行った。これらは、最近LHCbで報告されている$$X^0(2900)$$状態の理解につながる。また、対応する$$I=0$$の状態として、$$X(2649)$$を予言した。この状態が実験的に見つかることで、この模型が実証されてインパクトが大きい。

論文

Manipulation of saturation magnetization and perpendicular magnetic anisotropy in epitaxial Co$$_{x}$$Mn$$_{4-x}$$N films with ferrimagnetic compensation

伊藤 啓太*; 安富 陽子*; Zhu, S.*; Nurmamat, M.*; 田原 昌樹*; 都甲 薫*; 秋山 了太*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 小口 多美夫*; et al.

Physical Review B, 101(10), p.104401_1 - 104401_8, 2020/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.104401
 被引用回数：18 パーセンタイル：73.04(Materials Science, Multidisciplinary)

Spintronics devices utilizing a magnetic domain wall motion have attracted increasing attention, and ferrimagentic materials with almost compensated magnetic moments are highly required to realize the fast magnetic domain wall motion. Here, we report a key function for this purpose in anti-perovskite Co$$_{x}$$Mn$$_{4-x}$$N films. Perpendicular magnetization emerges for $$0.8 leq x$$, and the saturation magnetization reaches a minimum value at $$x = 0.8$$.

論文

Negative Te spin polarization responsible for ferromagnetic order in the doped topological insulator V$$_{0.04}$$(Sb$$_{1-x}$$Bi$$_{x}$$)$$_{1.96}$$Te$$_{3}$$

Ye, M.*; Xu, T.*; Li, G.*; Qiao, S.*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; Zhu, S.-Y.*; Nurmamat, M.*; 角田 一樹*; 石田 行章*; et al.

Physical Review B, 99(14), p.144413_1 - 144413_7, 2019/04

AA2018-0697.pdf:1.89MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.144413
 被引用回数：12 パーセンタイル：56.27(Materials Science, Multidisciplinary)

We investigate the microscopic origin of ferromagnetism coupled with topological insulators in V-doped (Sb,Bi)$$_{2}$$Te$$_{3}$$ employing X-ray magnetic circular dichroism and angle-resolved two-photon photoemission spectroscopies, combined with first-principles calculations. We found an magnetic moment at the Te site anti-parallel to that of the V and Sb sites, which plays a key role in the ferromagnetic order. We ascribe it to the hybridization between Te 5${it p}$ and V 3${it d}$ majority spin states at the Fermi energy, consistent with the Zener-type ${it p}$-${it d}$ exchange interaction scenario. The substitution of Bi for Sb suppresses the bulk ferromagnetism by introducing extra electron carriers in the majority spin channel of the Te ${it p}$ states that compensates the antiparallel magnetic moment on the Te site. Our findings reveal important clues to designing magnetic topological insulators with higher Curie temperature that work under ambient conditions.

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

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.035104
 被引用回数：8 パーセンタイル：37.59(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

Stability and synthesis of superheavy elements; Fighting the battle against fission - Example of $$^{254}$$No

Lopez-Martens, A.*; Henning, G.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Alcorta, M.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Bertone, P. F.*; Boilley, D.*; Carpenter, M. P.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 131, p.03001_1 - 03001_6, 2016/12

https://doi.org/10.1051/epjconf/201613103001
 被引用回数：1 パーセンタイル：43.94(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

原子番号が100を超える原子核の核分裂障壁の高さとその角運動量依存性を初めて測定した。核分裂による崩壊が優勢となり始める励起エネルギーを決定できる初期分布法という方法を$$^{254}$$Noの測定に適用した。$$^{254}$$Noの核分裂障壁はスピンゼロにおいて6.6MeVと決定された。このことは、$$^{254}$$Noが原子核の殻効果によって強く安定化されていることを示している。

論文

Population and decay of a $$K^{pi}$$ = 8$$^{-}$$ two-quasineutron isomer in $$^{244}$$Pu

Hota, S.*; Tandel, S.*; Chowdhury, P.*; Ahmad, I.*; Carpenter, M. P.*; Chiara, C. J.*; Greene, J. P.*; Hoffman, C. R.*; Jackson, E. G.*; Janssens, R. V. F.*; et al.

Physical Review C, 94(2), p.021303_1 - 021303_5, 2016/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.94.021303
 被引用回数：6 パーセンタイル：44.49(Physics, Nuclear)

$$^{244}$$Puにおける$$K^{pi}$$ = 8$$^{-}$$アイソマーからの崩壊と集団的バンド構造が$$^{47}$$Tiと$$^{208}$$Pbのビームによる深部非弾性散乱実験によって調べられた。バンド内の正確な$$M1/E2$$分岐比の測定によって、偶$$Z$$, $$N$$=150アイソトーンにおける$$K^{pi}$$ = 8$$^{-}$$二準中性子アイソマーが9/2$$^-$$[734]$$_{nu}$$$$otimes$$7/2$$^+$$[624]$$_{nu}$$の配位であることを確かめた。$$N$$=152における変形シェルギャップ近傍のこれらのアイソマーは、超重核の一粒子エネルギーの理論的な予言において重要なベンチマークとなる。

論文

Second-order structural transition in the superconductor La$$_3$$Co$$_4$$Sn$$_{13}$$

Cheung, Y. W.*; Zhang, J. Z.*; Zhu, J. Y.*; Yu, W. C.*; Hu, Y. J.*; Wang, D. G.*; 大友 優香*; 岩佐 和晃*; 金子 耕士; 今井 正樹*; et al.

Physical Review B, 93(24), p.241112_1 - 241112_5, 2016/06

AA2016-0058.pdf:0.95MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.241112
 被引用回数：14 パーセンタイル：54.92(Materials Science, Multidisciplinary)

The quasi-skutterudite superconductor La$$_3$$Co$$_4$$Sn$$_{13}$$ undergoes a phase transition at $$T^{*}$$ = 152 K. By measuring the temperature dependence of heat capacity, electrical resistivity, and the superlattice reflection intensity using X-ray, we explore the character of the phase transition at $$T^{*}$$. Our lattice dynamic calculations found imaginary phonon frequencies around the $$M$$ point, when the high temperature structure is used in the calculations, indicating that the structure is unstable at the zero temperature limit. The combined experimental and computational results establish that $$T^{*}$$ is associated with a second-order structural transition with $$q$$ = (0.5, 0.5, 0) (or the $$M$$ point). Further electronic band structure calculations reveal Fermi surface sheets with low-curvature segments, which allow us to draw qualitative comparison with both Sr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$ and Sr$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ in which similar physics has been discussed recently.

論文

Carrier-mediated ferromagnetism in the magnetic topological insulator Cr-doped (Sb,Bi)$$_{2}$$Te$$_{3}$$

Ye, M.*; Li, W.*; Zhu, S.-Y.*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; Wang, J.*; Pan, H.*; Nurmamat, M.*; 角田 一樹*; Ji, F.*; et al.

Nature Communications (Internet), 6, p.8913_1 - 8913_7, 2015/11

AA2015-0647.pdf:0.64MB

https://doi.org/10.1038/ncomms9913
 被引用回数：52 パーセンタイル：89.95(Multidisciplinary Sciences)

磁性元素を添加したトポロジカル絶縁体は、量子異常ホール効果や無散逸伝導などの魅力的な現象の発現が予言され、低消費電力スピンデバイスの開発につながっていくものと期待されている。既に、いくつかの磁性添加トポロジカル絶縁体で長距離磁気秩序が確認されている。しかし、量子異常ホール効果の発現は、極低温におけるCrを添加した(Sb,Bi)$$_{2}$$Te$$_{3}$$系に限られており、強磁性の微視的な起源はほとんど分かっていない。そこで、今回、X線磁気円二色性実験による元素選択的研究を行うことにより、本物質系の強磁性は、母体の正孔キャリアーを媒介としたものであり、Crの3d電子とSbやTeのp電子の相互作用が極めて重要であることを明らかにした。この結果は、異常量子ホール素子の実現に向けても重要である。

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