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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。
Al
におけるU
(5
)局在状態目時 直人; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣
no journal, ,
近年NpPdAlが重い電子超伝導体であることが報告されたが、UPdAlの粉末試料について中性子非弾性散乱実験を行ったところ、顕著な結晶場励起ピークが観察され、ウラン化合物としては非常に珍しく、5電子が局在的な性格を持つことが明らかとなった。Uイオンを仮定して結晶場解析を行ったところ、非クラマース(5)一重項基底状態をとることが明らかになった。一方、同じ結晶構造を持つPuやAm化合物はで3価が実現していて、Np化合物の磁化測定及びバンド計算では3価と4価の中間、メスバウアーでも同位体シフトの3価からの大きなずれが報告されている。したがってアクチノイド元素の価数がNp化合物近傍で不安定であり、この価数の臨界的な揺らぎがNpPdAlの重い電子超伝導状態と関連している可能性があることがわかった。
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。
錦野 将元; 長谷川 登; 富田 卓朗*; 江山 剛史*; 柿本 直也*; 大西 直文*; 羽富 大紀*; 伊藤 篤史*; 南 康夫*; 武井 亮太*; et al.
no journal, ,
近年、フェムト秒レーザーアブレーションによるリップル形成、ナノスケールアブレーションやナノ粒子生成などに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。フェムト秒レーザー照射による金属のアブレーション過程の解明のために、フェムト秒レーザー(波長795nm, パルス幅80fs)ポンプ・ピコ秒軟X線レーザー(波長13.9nm, パルス幅7ps)プローブを構築し、ピコからナノ秒スケールで起きる金属のフェムト秒レーザーアブレーション過程の観測を行った。フェムト秒レーザー照射直後、数百ピコ秒後までの時間領域のサンプル表面でのアブレーション面の膨張過程についてダブルロイズ鏡を用いた軟X線干渉計測を行い、アブレーションフロントの表面状態について解析を行った。これらの実験結果と分子動力学シミュレーションを用いたフェムト秒レーザーアブレーションに関する結果を比較しアブレーションダイナミクスの検討を行った。これらの解析結果について講演する。
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。
湊 太志
no journal, ,
崩壊を起こす原子核は不安定であるため、核構造の視点からみた物理的理解は、実験的にも理論的にも十分に進んでいない。特に、中性子過剰の魔法数核の崩壊については、従来の核構造理論で再現することが難しく、問題となっている。本研究では微視的な核構造の理論計算(平均場+乱雑位相近似法)に基づいて、不安定(準)魔法数核の崩壊(半減期, ft値,娘核の励起状態)を再現することができるか検証を行った。本研究の特色は、テンソル力を理論計算モデルに新たに取り込んだことである。その結果として、テンソル力の残留二体相互作用が、崩壊に大きな影響を与えていることが分かった。さらに、励起状態(親核から見ると崩壊先の準位)でもテンソル力が重要となることを明らかにした。この研究成果により、平均場に基づいた理論による魔法数核の崩壊の再現が可能となり、崩壊予測の信頼性が向上した。
岩田 圭弘; 関谷 洋之*; 伊藤 主税
no journal, ,
レーザー共鳴イオン化質量分析法をベースとした高速炉用タギング法破損燃料位置検出(FFDL)システムを実用化する上で、(1)真空紫外(VUV)光の1光子励起によるクリプトン及びキセノン共鳴イオン化効率の向上、(2)レーザーシステムの安定化・操作性向上の2点が必要不可欠である。VUV光を用いた希ガス分析に関連した研究として、東京大学宇宙線研究所と共同でキセノンガスに含まれる不純物ラドンの安定的な除去に関する研究を行っている。ラドンは希ガス元素の中で共鳴励起波長が最も長くVUV光生成が容易であることから、まずはラドン共鳴イオン化を実証し、クリプトン及びキセノンに適用する計画を立てている。発表では、共鳴イオン化した希ガス不純物を電場で安定的に除去する手法について開発状況を報告する。主成分ガスの循環ラインの一部にレーザー照射及び電場印加領域を設けて、不純物イオンを垂直方向にドリフトし冷却活性炭又は冷却ガラス管に吸着する。アルゴンガス中のクリプトン又はキセノンで電場除去の原理を検証した後、キセノンガス中のラドンに適用する。
熊田 高之; 赤木 浩; 板倉 隆二; 乙部 智仁; 横山 淳
no journal, ,
フェムト秒レーザーアブレーションには、圧力波により固体試料表層部が機械的に剥離する非熱的なアブレーション過程があると言われている。しかしながら、熱的過程と明瞭に区別できる実験結果が乏しかった。我々は時間分解反射率測定装置を組み上げ、石英試料において非熱的にアブレーションが起きていることを示す、剥離体と試料母体における反射波の干渉を観測することに成功した。
鳴海 一雅; 千葉 敦也; 山田 圭介; 的場 史朗; 齋藤 勇一
no journal, ,
高速クラスターイオン衝撃による固体からの二次電子放出に関する近接効果を調べるため、数百keV/uクラスターイオンを非晶質炭素薄膜に照射した際に放出される二次電子収量の測定を行っている。今回は、クラスターイオンによって固体内に発生する励起電子の表面までの輸送過程に由来する近接効果のクラスターサイズに対する依存性を測定した。ビーム軸に対して45
傾けた非晶質炭素薄膜(厚さ1-100
g/cm)に62.5keV/u C
(
=1-4)、あるいは100keV/u H(=1-3)を照射し、薄膜の前方に放出される二次電子収量を測定した。二次電子収量の評価は、薄膜を透過した解離イオンを二次電子の検出と同時に半導体検出器(SSD)で検出し(受け入れ角7.6)、解離イオンが全て検出された場合のみを抽出して行った。この実験結果に現れる励起電子の輸送過程に由来する近接効果についてウェイクポテンシャルモデルに基づき考察した。
イオン透過によるSiN薄膜上のアミノ酸の前方二次イオン放出永野 賢悟*; 中嶋 薫*; 鈴木 基史*; 木村 健二*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一
no journal, ,
近年、医学や生命科学の分野での利用が進んでいる二次イオン質量分析法(SIMS)による生体分子の分析において、多種類のフラグメントイオンが大量に発生すること(フラグメンテーション)が、分子の同定を困難にしている。これまでの研究から、クラスターイオンを一次イオンに用いればフラグメンテーションが避けられ、無傷の分子イオンの収量向上に有効であることがわかっている。本研究では、SIMSにおける無傷の分子イオンのさらなる収量向上を目的として、生体試料の基板に薄膜を使用して、フラグメンテーションが少ないことが期待できるクラスターイオンを背面から照射することで前方の分子イオン収量の向上に関わる有効性を調べた。窒化ケイ素薄膜に生体分子(フェニルアラニン)を蒸着した試料に、薄膜側あるいは生体分子側から5MeVのCイオンを照射し、それぞれ前方あるいは後方に放出された二次イオンの質量分析を行った。得られた質量スペクトルを比較した結果、薄膜側から照射して前方に放出された二次イオンはフラグメンテーションが少なく、この手法が無傷の分子イオンの収量向上に有効であることが確かめられた。
照射による非晶質SiNのスパッタリング北山 巧*; 森田 陽亮*; 中嶋 薫*; 鈴木 基史*; 木村 健二*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 松田 誠; 左高 正雄*; 辻本 将彦*; et al.
no journal, ,
サブMeV Cイオン照射によって非晶質SiN膜中に形成されるイオントラックの微細構造を調べる研究の過程で、Cイオン1個で数千個の標的原子がスパッタリングされることを示唆する実験結果を得た。そこで、この現象を詳細に調べるために、Si基板上の非晶質SiN膜(厚さ30nm)に540keV Cイオンを照射し、高分解能ラザフォード後方散乱(RBS)法によってそのスパッタリング収量を評価した結果、およそ5000atoms/ionであった。一方、弾性衝突によるスパッタリングを模擬するSRIMコードで計算すると約80atoms/ionである。このことは、本研究で考えるスパッタリングが単純な弾性衝突によるスパッタリングでは説明できないことを示している。また、SiNの電子的阻止能が540keV Cイオンに対する値(8keV/nm)よりも大きい19keV/nmの100MeV Xe
によるスパッタリング収量を同様の方法で測定すると、C照射に比べて非常に小さくなり、電子的阻止能のみによる単純な電子的スパッタリングでも、540keV Cによるスパッタリング収量は説明できない。そこで、本発表では電子的阻止能と核的阻止能の相乗効果により説明が可能であることを議論する。
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。
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.
大西 弘明
no journal, ,
バナジウム酸化物CaV
O
は、
=1ジグザグスピン鎖の候補物質と考えられていたが、最近の実験で軌道自由度が低温物性に寄与している可能性が指摘されている。本研究では、バナジウム酸化物でどのようなスピン軌道状態が実現するのかを明らかにするために、バナジウム酸化物に対する有効多軌道模型の基底状態を数値的手法を用いて解析した。縮退軌道の結晶場分裂により軌道状態が変化して、その軌道状態に応じて、スピン状態は単純な有効スピン模型に基づいて理解できる。特に、正方晶結晶場の場合は強磁性
-反強磁性
の-ハイゼンベルグ鎖(CaVOの高温相に対応)、斜方晶結晶場の場合は反強磁性梯子格子系(CaVOの低温相に対応)とみなせることが分かった。講演では、磁場効果によるスピン軌道状態転移についても議論する。
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。