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永井 佑紀; 太田 幸宏
no journal, ,
銅酸化物高温超伝導体や鉄系高温超伝導体に代表される非従来型超伝導体は、様々な産業への応用が期待され世界中で盛んに研究されている。特に、従来とは異なった熱応答や電磁応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれるカテゴリー群が注目を集めている。そこで、本発表では、トポロジカル超伝導体の超伝導転移温度が不純物に対してどの程度耐性を持つのかを理論的に調べた。なお、上記課題の解決にあたり、トポロジカル超伝導体を特徴付けるトポロジカル量を数値的に精度よく計算する方法を開発した。本発表では、半導体基板上で実現されうるトポロジカル超伝導体を調べた結果を報告する。これらの結果は、超伝導体の基礎特性を明らかにするのみならず、良い特性を持つデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。
家田 淳一; Barnes, S. E.*; 前川 禎通
no journal, ,
スピン・軌道相互作用は、異方的交換相互作用と反対称交換相互作用の2つの競合する相互作用を導く。同様に、表面Rashbaスピン・軌道相互作用により強磁性金属において、2つの相互作用が生じる。前者は面内磁気異方性を、また後者は垂直磁気異方性を与え、どちらが支配的かは強磁性体の電子状態による。特に超薄膜では、表面Rashbaスピン・軌道相互作用が外部電場で制御が可能なことから、磁気異方性の電場依存性は興味深い。この新しい垂直磁化の発生機構を提示する。
中野 元善; 乙部 智仁; 板倉 隆二
no journal, ,
高強度紫外フェムト秒レーザー(398nm, 50fs)を用いてKrの光電子イメージング分光を行った。レーザー強度を7-33
W/cm
の範囲内において変化させ、5光子イオン化過程における1価の電子基底状態のスピン軌道分裂2準位(
状態と
状態)の分岐比及び光電子角度分布に着目し、それらのレーザー強度依存性を明らかにした。20W/cm以下の強度領域では分岐比が一定であるが、それ以上の強度領域では状態の分岐比がレーザー強度の増加とともに増加した。また、2つの準位の光電子角度分布はそれぞれ異なる強度依存性を示した。相対論を考慮した時間依存密度汎関数法を用いた計算を行い、実験結果と比較して議論する。
SR法で探るペロブスカイト酸化物中の不純物水素状態伊藤 孝; 髭本 亘; 幸田 章宏*; 西山 樟生*; 下村 浩一郎*
no journal, ,
ペロブスカイト型構造を持つ酸化物の物性は、一般に微量の欠陥や不純物により大きく変化することが知られている。本研究では最もありふれた不純物である水素に着目し、ペロブスカイト酸化物BaTiO
, SrTiO, LaAlOにおける格子間水素の電子状態をSR法を用いて微視的な観点から調べた。実験の結果から、格子間水素はBaTiOおよびSrTiOにおいて浅いドナー準位を形成し、一方でLaAlOにおいては深い不純物準位を形成すると考えられる。
小村 幸浩; 岡部 豊*
no journal, ,
GPUを用いた数値計算は、現在計算科学の分野で注目されている技術である。本講演では古典スピン系のポッツモデルに対し、複数のGPUを用いた大規模3次元Swendsen-Wangマルチクラスターアルゴリズムを提案する。2次元のアルゴリズムは既に提唱をしているが、それを3次元に拡張しただけでは効果的な計算ができないため、幾つかの工夫を施すことで効果的なアルゴリズムを実現する。
池田 隆司; Chai, G.*; Hou, Z.*; 寺倉 清之*
no journal, ,
近年、窒素等のヘテロ原子をドープしたカーボンアロイ触媒が固体高分子形燃料電池の正極での酸素還元反応の有望な白金代替触媒として注目されており、盛んに研究開発が行われている。触媒活性の更なる向上のためには、触媒活性点と反応機構の原子レベルでの理解が必須である。我々はこれまでに、炭素材を端のあるグラフェンシートに簡素化したモデルを用いて第一原理電子状態計算を基盤とした分子動力学計算を行い、カーボンアロイ触媒における触媒活性に寄与する窒素の配置および触媒活性点での酸素還元反応機構を報告してきた。今回は、電極電位を考慮した熱平衡状態計算により得られた窒素等をドープしたグラフェン端での可能な酸素還元反応経路および各活性点での触媒活性の総括を行う。
宮戸 直亮; 矢木 雅敏
no journal, ,
磁場閉じ込めトロイダルプラズマで時々観測されるような、プラズマ端での密度ソースに対するプラズマの非局所応答が簡約化MHDモデルに基づくシミュレーションで発見されている。しかし、これらは非局所応答が起きる炉心領域に乱流が存在しないシミュレーションであった。炉心領域ではイオン温度勾配(ITG)駆動乱流がプラズマの輸送に重要な役割を果たしていると考えられている。そこで、ITG乱流を取り扱うことができるグローバルランダウ流体コードに、プラズマ端での密度ソースを温度の方程式におけるシンク(コールドパルス)として実装し、コールドパルスがITG乱流および乱流から駆動される帯状流に及ぼす影響を調べた。シミュレーションによれば、コールドパルスによりプラズマ端領域のITG乱流は強められ、その結果、帯状流のGAM振動が駆動された。
福田 祐仁
no journal, ,
高強度レーザーと物質の相互作用によってプラズマ中に作り出される加速電場は、従来型高周波加速器の加 速電場をはるかに超える。したがって、この電場勾配を利用することで、従来型加速器を凌駕する超小型 の「レーザー加速器」を実現することが可能である。我々は、クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン 加速が、従来の固体薄膜ターゲットを用いた手法の約10倍の加速効率を有することを発見し、これまでに核子あたり50MeV/nを超えるヘリウムイオンの加速に成功した。この革新的なレーザー駆動イオン加速手法の最新の研究成果、及び、レーザー駆動イオン加速技術の放射線物理研究への適用に関する展望について報告する。
深谷 有喜; 望月 出海*; 前川 雅樹; 和田 健*; 兵頭 俊夫*; 松田 巌*; 河裾 厚男
no journal, ,
シリセンはグラフェンのシリコン版であり、理論的にはグラフェンとは異なる物性の発現も期待される新物質である。シリセン自体は自然界に存在しないため、これまでその合成が試みられていた。最近Ag(111)表面上での合成が報告され、シリセンの物性の実験的な検証が精力的に行われている。理論的にはシリセンのバックリングの大きさに依存することが予想されているが、原子配置は実験的に決定されていなかった。本研究では、全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法を用いて、Ag(111)表面上のシリセンからのロッキング曲線を測定し、動力学的回折理論に基づく強度解析を行った。各層間隔をパラメータとして最適化を行った結果、シリセンのバックリングの大きさに関しては、0.83Aと決定した。この値は理論的予測と0.05Aの誤差範囲内で一致する。したがって、シリセンはグラフェンとは異なり、バックリングした構造を形成することが確かめられた。
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T. A.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Neely, D.*; et al.
no journal, ,
In recent experiments we discovered bright off-axis harmonics carrying the pulse energy of up to 50 nJ (
photons) in the 60-100 eV spectral region, which is one of the best results achieved with compact coherent X-ray sources. We measured the angular divergence. High-resolution images reveal that the harmonics are emitted from two point-like regions with size smaller than a micron, which was predicted by our relativistic electron spikes model.
ガス中の放電の特性の解析佐々木 明; 鳥居 建男; 加藤 進*; 高橋 栄一*; 岸本 泰明*; 藤井 隆*; 金澤 誠司*
no journal, ,
パーコレーションモデルによる、SF
ガス中の放電の解析について報告する。SFガスの電離係数、付着係数を用いて求めた、媒質中の電離領域の生成、消滅の確率を用いてシミュレーションを行なうと、電極付近の短いストリーマが生成、消滅を繰り返す放電の前駆現象から、ステップドリーダーが成長して短絡するまでの過程を再現することができ、放電開始の遅れ時間の実験的な傾向を再現することができる。放電媒質の電離メカニズムに照らし、パーコレーションモデルの適用範囲についても考察する。
Siにおける磁気揺らぎ異方性酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; 松本 裕司*; 芳賀 芳範
no journal, ,
Ising的な磁気秩序モーメントをもつ反強磁性体CeRhSiに注目し、スピン揺らぎの異方性を
Si-NMR法を用いて詳細に調べた。Si核の自然存在比が4.7%と低いため、単結晶NMR測定は一般に困難であるが、Si核を約50%に濃縮したCeRhSi単結晶を用いた。磁場を結晶の
軸、及び
軸方向に印加し、ナイトシフト、核スピン-格子緩和率を測定した。常圧におけるスピン揺らぎの異方性、及び圧力依存性について報告する。
における磁気相転移と自己照射損傷効果のNMRによる研究徳永 陽; 西 剛史; 中田 正美; 酒井 宏典; 神戸 振作; 本間 佳哉*; 本多 史憲*; 青木 大*
no journal, ,
AmOの低温の磁気相転移の起源は発見から30年近くたった現在も未だに謎である。帯磁率では8.5K付近で明確な異常が観測されるが、中性子やメスバウアー分光測定では磁気双極子の秩序は観測されていない。このためNpOと同じ高次多極子の秩序の可能性も指摘されている。今回我々は新たに
O核を置換したAmOを準備し、それをできる限り短時間でNMR実験サイトへと運び測定を行った。これにより自己照射効果がほぼ存在しない場合の電子状態を確認することができた。さらに同試料を極低温状態に一か月保管することで、自己損傷効果が急激に進み、それによって非常に短時間で磁気秩序相のNMRスペクトルが変化していく様子を観測することができた。本研究により初期の自己損傷効果を微視的に評価をすることができた。講演ではこれらの結果を基にAmOの磁気相転移の起源について議論する予定である。
接合数と発振モードの相関太田 幸宏; 町田 昌彦; 羽多野 毅*; 小山 富男*; 松本 秀樹*
no journal, ,
層状銅酸化物超伝導体はテラヘルツ周波数領域の連続光を発振する機能性材料として注目を集めており、その発振機構の解明はデバイス特性予測やデバイス設計のため重要な課題である。本成果の目的は、その課題解決と関連して、超伝導材料の幾何的特性(幅,超伝導層の数など)と発振モードの間の相関を、大規模シミュレーションにより明らかにすることである。メサ長とメサ幅の比がおよそ8:1という非常に非対称な材料について3次元動的シミュレーションを実行した結果、長さの短いメサ幅で特徴付けられる発振が支配的になることを明らかにした。この成果は、今後の系統的なデバイス設計に向けて大きな知見となることが期待される。
余語 覚文*; 近藤 公伯; Bulanov, S. V.; 森 道昭; 桐山 博光; 小倉 浩一; 金崎 真聡; 神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; et al.
no journal, ,
原子力機構に設置された10TW級チタンサファイアレーザー装置JLITE-Xの高コントラスト化により、背景光強度をプラズマ化しきい値より低い
W/cm程度に抑えることで、厚さが数百nmの薄膜と高強度レーザーの相互作用を実験的に検証することが可能となった。パルス時間幅45fs、集光強度
W/cmのレーザーを45度の角度から入射し、薄膜裏面から加速される陽子のエネルギーを測定したところ、レーザーの偏光方向をpからsへ回転させると、偏光の回転角度に依存して陽子のエネルギーが減少し、p偏光では最大2.3MeVであったものが、s偏光では検出限界以下まで低下する結果が得られた。レーザー背景光の比較的高い過去の実験では、s偏光時の陽子エネルギーはp偏光と比べて約30%しか低下しなかったことと比較すると、本研究の結果は表面に急峻な密度勾配を持つ薄膜とレーザーの相互作用に特徴的な現象であると考えられる。講演では、この陽子加速機構に関して議論する。
町田 晃彦; 齋藤 寛之; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 遠藤 成輝; 綿貫 徹; 片山 芳則; 飯塚 理子*; 佐藤 豊人*; 松尾 元彰*; et al.
no journal, ,
高温高圧力下における金属の水素化反応を利用することによって、これまで新規水素化物の探索や水素誘起超多量空孔形成に関する研究が多く実施されている。水素-金属系で観測される現象の理解には格子間水素の情報が必要であるが、これまで高温高圧力下における結晶構造のその場観察は放射光X線回折実験に限られており、格子間水素の情報を得ることができなかった。我々はJ-PARC・MLFに建設された超高圧中性子回折装置PLANETを利用して、高温高圧力下での鉄の重水素化反応過程における中性子回折その場観察を実施し、反応過程の中性子回折パターンの取得に成功した。約680
Cにおける回折パターンに対してリートベルト解析を行い、この温度圧力条件での重水素組成と占有サイトの最適化を試みた。これらの結果について詳細に報告する。
前川 雅樹; 河裾 厚男; 深谷 有喜; Zhang, H.; Li, H.
no journal, ,
これまで我々は高スピン偏極陽電子放出同位体元素Ge-68を開発し、スピン偏極陽電子ビームの開発を行ってきた。この線源から発生した陽電子を静電レンズによりビームに形成・試料まで輸送したところ、47%の偏極率であることが分かった。これは従来からビーム発生に利用されているNa-22線源を使った装置よりも1.5倍以上高い偏極率であり、より高い精度で材料中の余剰スピンを検出するためにはGe-68線源が有利であることを実証した。さらに最大1Tの磁場中にビームを打ち込み、磁場印加下その場測定が行えるシステムを開発した。これを用いて強磁性材料のドップラースペクトルの磁場反転効果を測定したところ、明瞭な磁場反転非対称性が測定できた。現在、鉄などの薄膜磁性体材料に加え、ハーフメタル系材料CoMnSi等のスピントロニクス材料の測定を行っている。
竹田 幸治; 斎藤 祐児; 岡根 哲夫; 山上 浩志; 松田 達磨*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦*; Fisk, Z.
no journal, ,
UCoAlは温度T=15K以下で、磁場H=1T以上で常磁性状態から磁場誘起強磁性状態へのメタ磁性転移を示す。磁気コンプトン散乱(MCS)実験において、メタ磁性転移に伴いスピン磁気モーメント(MS)の増大が観測される。一方で、MCSの磁場依存性測定からはMSはH=3Tで消失する様子が観測されている。この原因は判然としておらず、元素ごとの磁性の研究が望まれていた。そこで本研究では、軟X線内殻吸収磁気円二色性(XMCD)により、UとCo元素に対して元素選択磁化測定を行った。XMCDスペクトル形状からは、UとCoのMSは互いに逆の方向を向いていることが分かり、XMCD強度の磁場依存性からは、磁気モーメントの磁場に対する増加率はUの方がCoよりも大きいことが分かった。以上のことによりMCS実験でのMSの消失に対して定性的な説明を与えることができた。さらにXMCD強度の詳細な温度依存性も測定し、磁場依存性だけでなく温度依存性についても元素ごとに異なる振る舞いを示していることが明らかになった。
の局所構造米田 安宏; 小原 真司*; Fu, D.*
no journal, ,
ニオブ系ペロブスカイトの一つであるNaNbOは
サイトにアルカリ金属のナトリウムを含んでいる。アルカリ金属酸化物の潮解性のため、合成が困難な強誘電体であったが、近年はこの問題も克服されつつあり、良質のサンプルが合成されるようになった。そこで、NaNbOの相転移を再確認するため、局所構造解析の一つである2体相関分布関数法(PDF)を用いた構造解析を行った。通常、強誘電体の構造相転移では、転移点近傍で局所構造はほとんど変化しない。しかし、NaNbOにおいては明瞭な局所構造の変化が見られており、相転移機構を考察中である。
の電子状態小畠 雅明; 藤森 伸一; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 小林 啓介*; 山上 浩志; 仲村 愛*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; et al.
no journal, ,
体心正方晶(BaAl型)を持つEuAlは、T=15K付近で反強磁性体で、T=140Kでフェルミ面のネスティング効果による電荷密度波(CDW)を示唆する肩構造が電気抵抗に現れる興味深い物性をもつ物質である。この物性を理解するためにEuAlのバンド構造とフェルミ面に関する情報を得ることは物理的に重要である。そこで、本研究では、EuAlのバンド構造とフェルミ面の形状を実験的に決めることを目的とし、原子力機構専用ビームラインBL23SU(SPring-8)で軟X線角度分解光電子分光(SX-ARPES)実験を行った。その結果から、EuAlのEuは、2価であることが分かった。また、この物質の4
バンドはフェルミ準位以下の約1eVの所に存在した。そのため、フェルミ面は4バンド以外の価電子からできていると考えられる。そこで、4電子の価電子帯への寄与をより明確にするために、同じ結晶構造で電子をもたないSrAlの電子状態と比較することが有効と考え、両者の電子構造について比較を行った。両者のフェルミ付近のバンド構造やフェルミ面の形状は、類似することが分かった。講演では、バンド計算と比較して、この化合物の電子状態について報告する。