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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。
井戸村 泰宏; 仲田 資季
no journal, ,
ジャイロ運動論的full-fオイラーコードGT5Dを用いてイオン温度勾配駆動乱流における熱輸送のプラズマサイズおよび加熱パワー依存性を調べた。系統的な加熱パワースキャンによって、Lモードプラズマにおける加熱パワーによる閉じ込め劣化現象を第一原理モデルで初めて再現することに成功した。加熱パワーをプラズマサイズに比例して増大させると、従来のジャイロ運動論的delta-fコードがジャイロボーム則に漸近する輸送係数を与える大型装置領域においても、加熱パワーによる閉じ込め劣化現象によって輸送係数がボーム則を示すことを発見した。
のTi2p端X線発光分光スペクトルの偏光依存性安居院 あかね; 水牧 仁一朗*; 魚住 孝幸*
no journal, ,
遷移金属酸化物における遷移金属3dと酸素2pの間の電荷移動はその物性発現に大きく寄与し、軟X線分光でも多く調べられてきた。本研究ではFeTiOの異種金属間電荷移動構造をより詳細に調べるためにTi2p吸収端発光分光スペクトルの偏光依存性を測定し、2.5eVと4.5eVに現れるFe3dとTi3dの異種金属間電荷移動に起因する構造の振る舞いが偏光により異なることを見出した。
森 道康; 小椎八重 航*; 挽野 真一*; 前川 禎通
no journal, ,
強磁性体で隔てられた超伝導体の接合を考え、その強磁性体中に磁壁が含まれている場合の電流電圧特性を理論的に導いた。振動運動している場合の電流電圧特性を理論的に導いた。その結果、磁壁の振動数の整数倍に比例定数をかけた電圧のところで、電流電圧特性が階段状に変化しうることを見出した。比例係数がプランク定数と素電荷で与えられ、電圧はジョセフソン接合を用いて極めて高い精度で規定されているので、磁壁の振動数の高精度な観測が可能になると期待される。
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。
安立 裕人; 前川 禎通
no journal, ,
近年、熱によってスピントロニクス素子を操作しようという研究が盛んに行われ、スピンカロリトロニクスという一分野を形成しつつある。ごく最近になって、磁性体表面を一方向にしか進まない特殊なスピン波による一方向性の熱輸送現象が実証され、大きな注目を集めている。講演では、フォノンによる左右対称な熱拡散と、Daman-Eshbachスピン波に伴う一方向性の熱ドリフトとの競合でこの実験を解釈できることを議論する。
西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; 佐甲 博之; Pikuz, T. A.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; 前田 祥太; et al.
no journal, ,
クオーク物質研究や超重元素の合成過程の解明研究のために現状の大規模加速器施設の次世代計画が世界各国で進んでいる。高電荷・高エネルギーの重イオンをいかに高電流にするかが重要課題である。実際問題としては、いかに小型の装置を作るかが建設コスト削減の上で、またランニングコストを抑える上で重要である。したがってできるだけ加速器の初段において、高電荷質量比(Q/M)を持つビームを生成できるかが問題となってくる。しかし、既存の加速器技術におけるイオン源で達成できるQ/Mは現状
0.2程度にとどまっている。一方、原子力機構関西光科学研究所においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENを用いてレーザー駆動イオン加速研究を行っている。レーザー自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することが可能である。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能であることを示唆する。本講演では、薄膜と超高強度短パルス高コントラストレーザーとの相互作用によって、高エネルギーイオンの加速に成功したことについて報告する。
横田 光史
no journal, ,
前回、交換相互作用と双極子相互作用のあるイジング系における2次元磁区パターン形成について、局所項と交換相互作用にランダムネスがある場合について、ランダムネスの種類によるパターン形成への影響についてシミュレーションで調べた。今回は、磁場中の振る舞いやパターンの相違について、さらに調べていく。
小林 卓也
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所の事故から約3年が経過した現在、事故起因の放射性物質の拡散状況が少しずつ明らかになってきた。本稿では、海水中の事故由来の放射性核種について、放出状況と分布の概況、今後の課題について解説する。福島第一原子力発電所から海洋への放射性物質の放出状況として主なものは、(1)大気中に放出された放射性核種の海表面沈着、(2)2011年4月1日から6日にかけて、2号機ピットからの漏洩、(3)4月4日から10日にかけて比較的低濃度の汚染水の漏洩、(4)5月10日から11日にかけて3号機取水口付近からの漏えい、(5)12月4日の蒸発濃縮装置からの漏えい、がある。汚染水の海洋における分布の概況として、原子力機構が実施した福島沿岸、日本近海、太平洋規模の予測シミュレーション結果と、様々な研究機関が実施した海洋観測結果を時系列で見ると、事故発生直後に大気へ放出された放射性物質の海表面沈着による太平洋規模の広域汚染があり、その後、海洋への直接放出による沿岸域の高濃度汚染、そして黒潮続流による東方への輸送が続く。汚染水の今後の課題として福島第一原子力発電所に滞留・貯留している汚染水が漏洩する可能性に備える必要がある。
坂井 徹; 中野 博生*
no journal, ,
京コンピューターなどによる大規模数値対角化を用いて、等方的なS=1/2カゴメ格子量子ハイゼンベルグ反強磁性体の磁化過程を解析したところ、飽和磁化の3分の1のところで新しい磁場誘起量子相転移を発見し、磁化ランプと名付けた。また格子歪みを導入して、その歪みに対する磁化3分の1位における量子相転移を調べたところ、一様なカゴメ格子反強磁性体はちょうど量子臨界点の直上にあることが判明した。
筒井 健二; 遠山 貴己*; 森 道康; Khaliullin, G.*
no journal, ,
銅酸化物高温超伝導物質における銅L吸収端共鳴非弾性X線散乱スペクトルを、ハバード模型やd-p模型の有限サイズクラスタに対する数値的厳密対角化法により計算し、ホール・ドープ系の入射X線のエネルギー依存性等を議論する。
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。
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。
山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 立岩 尚之; 池田 修悟*; 酒井 宏典; 山村 朝雄*; Fisk, Z.
no journal, ,
斜方晶のジカルコゲナイドUSX(X=S, Se, Te)では原子番号が大きくなるにしたがい、半導体から金属まで伝導度が変化し、これに伴い磁性も常磁性から強磁性に変化する。このなかで
-US
は低温において狭いギャップを持つ半導体であるが、そのギャップは磁場や圧力などに非常に敏感であり、7T程度の磁場や8GPa程度の圧力で6桁以上も電気抵抗が減少し、金属的な振る舞いを示す。一方、この磁気抵抗効果には、磁気ポーラロンの形成が関与していると考えられることが磁化測定からわかっている。今回、我々は-USについて磁場中での比熱を測定した。8Tの磁場下では低温での比熱が抑制され、磁気ポーラロンによる比熱の寄与が失われており、磁化測定結果とコンシステントである。一方、高温側での結晶場に起因する磁気比熱にもわずかに変化が見られた。