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中川 洋; 片岡 幹雄
no journal, ,
蛋白質の水和研究のモデル蛋白質である、スタフィロコッカルヌクレアーゼを用いて、0.1
0.6(g水/g蛋白質)のいくつかの水分量で、分子シミュレーションと中性子非弾性散乱を行い、水和水の水素結合ダイナミクスや拡散を調べた。その結果、水和水の個々の水素結合ダイナミクスは、水分量に関係なく局所的な水素結合の形成パターンによって決まることが分かり、また蛋白質表面での水和水のパーコレーション転移によって、水和水全体のダイナミクスが劇的に変化することが分かった。このパーコレーション転移に伴う水和水ダイナミクスの変化は、中性子非弾性散乱で求めた拡散定数の水分量変化からも確認した。また、水和水の間の水素結合ダイナミクスは、蛋白質と水和水の間の水素結合ダイナミクスと相関があり、両者は動的にカップルしていることが分かった。水和水の水素結合ネットワークのパーコレーション転移は、水和水の物理化学的特性を決定付ける重要な要因であるとともに、生理的機能発現に重要とされる蛋白質の熱揺らぎを誘導していると考えられる。
池田 隆司
no journal, ,
土壌からCs-137等の放射性同位元素を効率的に分離回収する技術の開発は、福島の本格除染を実施する上で喫緊の技術課題となっている。本研究では、土壌から放射性セシウムをより効率的に分離回収するための技術開発に資することを目的に、第一原理分子動力学に基づいた化学反応シミュレーションにより、福島の土壌に豊富に含まれる放射性セシウムが吸着しやすい粘土鉱物へのセシウムイオンの吸脱着過程等を原子・分子レベルで調べている。本講演ではバーミキュライトの層間水の構造と層間に含まれるイオン種との関係等について報告する。
安居院 あかね; 櫻井 浩*; 鈴木 宏輔*
no journal, ,
磁気コンプトン散乱とSQUID・VSM等の測定と組み合わせた、スピン選択磁気ヒステリシス曲線(SSMH)および軌道選択磁気ヒステリシス曲線(OSMH)の測定が報告されている。さらに、我々は磁気コンプトンプロファイル)を解析し、元素選択磁気ヒステリシス曲線(ESMH)を測定する手法を開発した。これまでに希土類-遷移金属薄膜について行ったSSMH, OSMHおよびESMHの測定結果を報告する。
SiでのFermiと非Fermi液体状態神戸 振作; 酒井 宏典; 徳永 陽; Lapertot, G.*; 松田 達磨*; Flouquet, J.*; Knebel, G.*; Walstedt, R. E.*
no journal, ,
最近、強相関電子系金属でのT=0Kの量子相転移(QCPT)に対する関心が強くなっている。初期の実験的な結果から、近藤格子系YbRhSiのQCPTは、Ce系で観察される普通のスピン密度波(SDW)不安定性でなく、新しい局所的QCPTと考えられている。ここで報告される新しい観察において、共存している静的フェルミ液体(FL)と非フェルミ液体(NFL)の共存がYbRhSiのQCPTの鍵となる特徴であることがわかった。そのような共存相はCe系の場合は、短い時間スケールのために隠されていると考えられる。共存層の相対比率に関して見いだされた新しいスケーリング則は、近藤格子システムに広く適用できると考えられる。
(
=Al, Ga)で実現する対照的な基底状態金子 耕士; 川崎 卓郎; 仲村 愛*; 茂吉 武人*; 宗像 孝司*; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; 鬼柳 亮嗣; 大原 高志; 及川 健一; et al.
no journal, ,
価数揺動など多彩な物性を示すEuT
化合物の母物質であるEuX
(=Al,Ga)では、Euは2価の電子状態を取り、S=7/2で記述される物性を示す。EuGaでは、T
=16Kの反強磁性転移を示すのに対し、EuAlは、基底状態に至るまでに5つの転移点を持つ、複雑な物性を示す。この両者における各転移の詳細な描像に関して、単結晶中性子回折を用いて明らかにしたので、報告する。
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された高分子試料の時間分解反射率に、60-100ps周期の振動が観測された。周期がプローブ光波長に正比例する等の理由から、この振動は試料表面と非熱効果により生じた膜上剥離体における反射波の干渉と結論つけた。本結果は熱耐性が非常に低い高分子においても非熱効果が重要な役割を担うことを示す。
久保 勝規
no journal, ,
重い電子系の磁性状態を考えるために、周期アンダーソンモデルを調べる。本研究では変分モンテカルロ法を用いて、基底状態を調べる。変分波動関数としては、常磁性, 反強磁性, 強磁性状態を考える。それぞれの磁性状態に対して、モンテカルロ法によってエネルギーを計算し、エネルギーが最低になる変分パラメーターを決める。計算の結果、ハーフフィルド近傍では反強磁性状態、ハーフフィルドから離れたサイトあたりの電子数がn=1.5の場合には強磁性状態が広いバラメーター領域で実現することがわかった。それぞれの反強磁性相内、強磁性相内でフェルミ面が変化する相転移があることも見出した。
筒井 健二; 森 道康; 遠山 貴巳*
no journal, ,
銅酸化物高温超伝導体における銅L吸収端共鳴非弾性X線散乱スペクトルを、ハバード模型の有限サイズのクラスターに対する数値的厳密対角化法により計算し、ホールドープ系と電子ドープ系での電荷励起に起因する散乱スペクトル強度の違いを議論する。
家田 淳一
no journal, ,
近年、厚さ数原子層からなる強磁性超薄膜の特異なスピン状態に注目が集まっている。強磁性超薄膜の垂直磁気異方性(PMA)の発現とその電界制御の根本メカニズムの解明は、材料開発の指針を得るために重要である。これまでに様々な角度から理論的説明が試みられているが、特に高電界下のPMAの挙動は統一的な理解がまだ得られていない。これまでに提案されたモデルは、以下の3つに大別される。(モデル1)強磁性超薄膜界面へのドーピング効果:強磁性超薄膜界面へのドーピングによってバンドの占有率が変わるため、PMAも変化するというモデル。(モデル2)強磁性超薄膜のバンド分裂効果:高電界下では、強磁性超薄膜のバンドが分裂するために、その変化に伴いPMAも変化するというモデル。(モデル3)強磁性超薄膜界面におけるラシュバ効果:界面のラシュバ効果が強磁性体の交換分裂と競合することでPMAが発現し、ラシュバ効果の電界依存性を通じてPMAが変化するというモデル。本講演では、我々が見いだした第3のモデルについて、ラシュバスピン軌道相互作用と強磁性のストーナー模型に基づいた理論とそのポイントを紹介する。
Siにおける磁気揺らぎ異方性,2酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; 松本 裕司*; 芳賀 芳範
no journal, ,
重い電子系反強磁性体CeRhSiは、常圧で約36Kで反強磁性秩序を示し、約1GPaの圧力で反強磁性が抑制され、超伝導が誘起されることが知られている。前回に引き続き、単結晶を用いて
Si核NMR実験を行い、磁気揺らぎ異方性の圧力依存性を調べている。講演では、最新の実験結果を報告し議論したい。
太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*; 松本 秀樹*
no journal, ,
超伝導は、その巨視的コヒーレンスに代表されるような特異な電子状態の性質を有し、その新規デバイス応用は盛んに研究されている。本研究では、層状銅酸化物超伝導体Bi
SrCaCuO
によるテラヘルツ発振について、接合数に対する発振特性を解明するための、マルチスケールシミュレーションの実装に焦点をあてる。従来の発振シミュレーションでは、超伝導メサの
軸方向に周期境界条件を課すため、接合数に応じた発振特性の分析が困難であった。この問題を解決すべく、超伝導メサ内における超伝導位相ダイナミックスにおいて境界からの寄与を陽に加えることで、メサ内で軸方向に非一様性の生成が許される、より現実的なシミュレーションを可能とする手法を開発した。得られた手法をもとに、接合数を20, 100, 200, 500と変化させて、発振ピーク強度やその角度分解の挙動を精査した。
Ru
AlPospisil, J.; 芳賀 芳範; 立岩 尚之; 山本 悦嗣
no journal, ,
UCoAl and URuAl remain paramagnetic at temperatures at least down to 30 mK. At He temperatures, UCoAl shows a metamagnetic transition at a magnetic field of 0.6 T applied along the c-axis. Despite the paramagnetism of parent compounds a huge dome of stable ferromagnetism exists over a wide concentration range of pseudoternary UCoRuAlcompounds. For x 
0.4, there seems to exist two ferromagnetic phases depending on temperature. We have grown three single crystals of the representative composition x = 0.56, 0.70 and 0.78, respectively, and investigated the character and temperature range of stability of the two ferromagnetic phases. A scenario will be discussed considering different coherence of the two magnetically ordered phases.
とURhGeの強磁性転移に伴う臨界現象について立岩 尚之; 芳賀 芳範; 松田 達磨*; 山本 悦嗣; Fisk, Z.
no journal, ,
ウラン強磁性超伝導物質UGeとURhGeの強磁性転移に伴う臨界現象を磁化測定により調べた。スケーリング理論等を用いた解析からこれらウラン系強磁性超伝導物質の臨界現象は非従来型であることが明らかになった。その起源について議論する。
Al
(T:遷移金属)の物質探索と電子状態芳賀 芳範; 松本 裕司*; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; Fisk, Z.; 播磨 尚朝*; 本間 佳哉*; 本多 史憲*; 青木 大*
no journal, ,
UTAl(T:遷移金属)は立方晶CeCrAl型結晶構造をとる。我々はT=Cr, Ti, Mo, Wについて単結晶育成に成功し、その物性を調べた。これらの物質は全てパウリ常磁性を示し、磁気秩序は持たないことがわかった。このことは、ウランサイトが多数のAlに取り囲まれ、その結果混成が大きく、5f電子が遍歴電子となっていることを意味している。
永井 佑紀; 篠原 康*; 二村 保徳*; 太田 幸宏; 櫻井 鉄也*
no journal, ,
銅酸化物高温超伝導体に代表される非従来型超伝導体は、原子力分野をはじめとして、さまざまな産業への応用も期待され世界中で盛んに研究されているが、これらの超伝導体を利用したマイクロデバイスを設計するためには量子力学的挙動も含めて正確に取り扱うことが必要である。本研究では、上記課題に対し、スペクトル直交多項式展開とSakurai-Sugiura法を併用した並列性の極めて高い数値計算手法を開発したことを報告する。なお、上記課題の解決にあたっては、その並列計算性能を示すために、スーパーコンピュータBX900に最適化した超大規模並列計算コードを開発することに成功した。これらの結果は、超伝導体のシミュレーションのみならず、実空間第一原理計算等の巨大な系を扱える手法の一つとしても有用であり、さまざまな系に適用可能であり、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。
永井 佑紀; 太田 幸宏; 町田 昌彦
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、従来と異なった電磁応答や熱応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれる物質群が注目を集めており、その基礎物性を調べることは重要である。本発表では、トポロジカル絶縁体BiSe
に銅を導入して作成される超伝導体の不純物に対する耐性を調べた。上記課題の解決にあたり、トポロジカル超伝導体の不純物耐性が銅の導入量によって大きく変化することを見いだし、数値計算によってその振る舞いを確かめた。これらの結果は、超伝導体の基礎物性を明らかにするのみならず、良い物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。
森林 健悟
no journal, ,
電場による脳腫瘍の治療の臨床実験が行われたが、その治療のメカニズムとして電場が細胞中の極性分子を活発に運動させるためと考えられている。そこで、重粒子線照射で強い電場が生じることを以前のシミュレーション研究で明らかにしたが、この電場も極性分子に影響与える可能性があると考え、極性分子の運動の研究を行うことにした。最初の研究として、極性分子のうち細胞中に最も多い水分子を取り扱い、重粒子線照射で生じる水分子イオンのクーロン爆発及び水分子イオンが作りだす電場による中性分子の回転、並進運動のシミュレーションを行った。その結果、イオンの運動では、照射後100フェムト秒程度で移動をはじめ、電場は重粒子線の軌道付近では減少させるが、軌道から1nm以上離れた場所では、変化しないことがわかった。また、中性の水分子は重粒子線の軌道方向に運動すること及び軌道付近において中性の水分子の密度が増加することもわかった。すなわち、重粒子線で生じる電場は、極性分子に大きな影響を与える可能性があることを明らかにした。
深谷 有喜; 圓谷 志郎; 境 誠司; 前川 雅樹; 望月 出海*; 和田 健*; 兵頭 俊夫*; 河裾 厚男
no journal, ,
グラフェンは、現在最も注目されている新物質であり、その物性評価が精力的に進められている。これまでに様々な基板上で、グラフェンの合成が試みられているが、その物性に大きくかかわる基板との距離を実験的に決定した例は意外と少ない。本研究では、全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法を用いて、Cu(111)表面上のグラフェンの原子配置を決定した。ロッキング曲線の測定と動力学的回折理論に基づく強度解析から、グラフェンとCu基板との間隔を3.3Aと決定した。解析においては、グラフェンのバックリングの効果も考慮に入れたが、計算結果に優位な改善は見られなかった。したがって、グラフェンは平坦な構造であり、そのCu基板との間隔は、グラファイトの層間距離に近いことがわかった。
Asの磁気形状因子の面内異方性樹神 克明; 石角 元志*; 脇本 秀一; 木方 邦宏*; Lee, C.-H.*; 伊豫 彰*; 永崎 洋*; 社本 真一
no journal, ,
鉄系超伝導体の母相における磁気形状因子の面内異方性を調べる目的で、双晶構造をもたないBaFeAs単結晶を用いて中性子回折実験を行った。反強磁性状態における磁気散乱強度から見積もられた磁気形状因子は、3d
軌道の電子が40%、それ以外の4つの3d軌道の電子が15%ずつ磁気モーメントに寄与するとして説明できる。このような磁気形状因子の面内異方性は、これまで鉄系超伝導体の母相の反強磁性相で観測されてきた異方的ふるまいの理解につながるものと考えられる。
前川 雅樹; Zhou, K.*; 深谷 有喜; Zhang, H.; Li, H.; 河裾 厚男
no journal, ,
陽電子ビームの入射エネルギーを数十eV以下の低速に制御して物質に入射すると、表面電子と水素原子様の結合状態(ポジトロニウム)を形成し真空側に再放出されることが知られている。スピン偏極低速陽電子ビームを用いると、再放出ポジトロニウムの3光子消滅率の磁場依存性から表面電子スピンを検出することができる。ポジトロニウムの形成においては、その仕事関数に相当する準位幅にある電子のみがポジトロニウムの形成に寄与するため、ポジトロニウムの速度分布は電子状態密度に関する知見を与える。すなわち、スピン偏極陽電子ビームを使った表面放出ポジトロニウムの飛行時間測定を行うことで、物質表面の電子状態密度のスピン偏極状態を測定することが可能になると期待される。現在、これまでに我々のグループが開発したスピン偏極陽電子ビームを用いて、スピン偏極ポジトロニウム飛行時間測定(SP-PsTOF)装置の構築を進めている。