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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。
松原 章浩; 藤田 奈津子; 西澤 章光*; 三宅 正恭*
no journal, ,
加速器質量分析(Accelerator Mass Spectrometry: AMS)では、測定目的である核種と等しい比電荷を持つ核種(主として同重体)は電磁界フィルターでは分別されず、目的核種と同様にガスカウンターに入射する。このため、双方のエネルギースペクトルの差を利用して両者を分別している。本研究では分別性能の向上を目指し、そのスペクトルの基になるパルストレースに及ぼす同重体入射の影響を実験的に調べた。観測の結果、ガスセルのガス圧を下げ、入射エネルギーを増加させるとパルストレースのベースラインが著しく揺らぐことが分かった。その揺らぎは、
Bの多重入射によってガスカウンター内に正電荷が蓄積するが、その損失過程に介在するある不安定性によって発生すると考えられる。不安定性として蓄積した電荷に閾値を持つ緩和振動に着目している。
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。
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Bi
Se
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。
安立 裕人; 前川 禎通
no journal, ,
近年、強磁性(絶縁体も可)のスピンダイナミクスを用いて電流を伴わない純スピン流をターゲットに注入する「スピンポンプ」という手法が、電荷移動を必要としない有効なスピン注入法として急速に普及している。スピンポンプは振動磁場を用いたスピン源の強磁性共鳴)により駆動される。しかしごく最近、可視光を用いて金微粒子(スピン源であるイットリウム鉄ガーネットに埋め込んである)の表面プラズモン共鳴を引き起こし、この表面プラズモン共鳴が駆動するスピンポンプ現象が観測された。講演では、マグノン・ラマン散乱を介したプラズモン・スピンポンプのプロセスを中心に議論する。
大西 弘明
no journal, ,
バナジウム酸化物CaVO
は、
=1ジグザグスピン鎖のギャップレスカイラル相が実現する候補物質として研究されたが、最近の実験でその可能性は除外され、この物質の磁性を理解する上で軌道自由度の重要性が指摘されている。つまり、各サイトで三重縮退した
軌道に二個電子が詰まってスピン=1を形成するため、軌道自由度が低温物性に寄与する。本研究では、バナジウム酸化物の軌道自由度を取り込んだ有効多体電子模型を構築して、その基底状態を数値的手法を用いて解析する。軌道がクエンチしている場合は、軌道状態に対して磁場は二次の摂動でしか効かないが、軌道が縮退している場合は、磁場により軌道状態が顕著に変化する。軌道の空間異方性を反映して、磁場方向に応じて異なる軌道状態の変化が生じることが分かった。
IrGeの合成と磁性山内 宏樹; 社本 真一; 近藤 啓悦; 石角 元志*
no journal, ,
近年、結晶構造と磁性とが密接に結びついた特異な物理現象が数多く報告されている。カイラル結晶格子系におけるカイラルな磁気秩序はその一例である。B20型立方晶構造を取るらせん磁性体MnSi, Fe
Co
Si, FeGe等や同じ空間群
213に属する構造を取るCuOSeOは、いずれも中心対称性のないカイラルな結晶構造であり、これらで確認されているスカーミオンと呼ばれる渦状の新しいスピン状態は、非常に高い関心を集めている。このような空間群213の結晶における磁気カイラリティの存在は、Dzyaloshinskii-守谷相互作用に由来するものであり、強磁性交換相互作用との競合で新奇な磁性を発現する可能性が極めて高いことを示している。こうした背景を踏まえ、我々は新たに空間群213に属する化合物MnIrGeを合成し、磁性の評価を試みた。試料は、アーク溶解または1100
C焼結の後、900Cアニール処理を経て合成した。SEM/EDXによる試料分析の結果、ほぼMn:Ir:Ge=3:1:1組成比の化合物が得られていることがわかった。また、粉末X回折で空間群213に属する構造を持つほぼ単一相の多結晶試料が得られていることを確認した。得られた試料で行った磁化
-温度
測定では、225Kに反強磁性秩序を示すカスプを観測し、1Tまでの磁化(
)-磁場(
)曲線(4.2K, 100K, 200K)では、いずれも零から印加磁場に比例する直線的な磁化の振る舞いを観測した。
髭本 亘; 伊藤 孝; 高畠 敏郎*; 末國 晃一郎*
no journal, ,
カゴ状構造を有する化合物におけるカゴ内部のゲスト原子の運動は、熱電変換物質の変換効率を上げる機構という観点からも重要であり、近年大きく理解が進んだ。本研究では、微視的な実験手法であるミュオンスピン緩和法を用いて、I型クラスレート化合物Ba
Ga
Si
の局所運動の研究を行ったのでその結果について報告する。
SR法で探るペロブスカイト型酸化物中の不純物水素状態,2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等における格子間水素の電子状態を微視的な観点から調べるために正ミュオンと電子の束縛状態であるミュオニウムを用いて実験を行った。ミュオニウムは水素の軽い同位体と見なせるため、ミュオニウムの電子構造から格子間水素のそれを類推することができる。実験の結果、BaTiO, SrTiO、およびLaAlOにおけるミュオニウムの不純物準位が明らかになり、BaTiOおよびSrTiOにおいては浅いドナー準位を、一方LaAlOにおいては深い不純物準位を形成することがわかった。これらの結果に基づき、ペロブスカイト酸化物におけるミュオニウムおよび水素準位のユニバーサリティについて議論する。
松尾 衛; 家田 淳一; 針井 一哉; 大沼 悠一*; 横井 直人*; 前川 禎通
no journal, ,
本講演では、結晶中の転移(刃状転移、螺旋転移)のスピン流へ の影響を調べ、転移によってスピンホール効果が引き起こされるこ とを理論的に示す。転移のある結晶格子のダイナミクスは、ゲージ場として記述でき ることが知られており、刃状転移や螺旋転移はカルタンの捩率 とよばれる幾何学量によって表される。我々は、このゲージ場中の 電子の基礎方程式を導き、捩率とスピンが相互作用することを示す。
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。
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。
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。
Co
)GeのNMRによる研究徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr
mer, S.*; Berthier, C.*; Horvati
, M.*; 酒井 宏典; 神戸 振作
no journal, ,
ウラン化合物の強磁性超伝導では、同じウランの遍歴5f電子が強磁性と超伝導を同時に担っている。このことは強磁性揺らぎを媒介とした非BCS型の超伝導機構の存在を直感的に示唆している。またURhGeでは磁場によって誘起される新しい超伝導相も確認されている。さらに超伝導のみならずURhGeとUCoGeの遍歴強磁性はそれ自体が非常に興味深い研究対象である。我々は両者の混晶系U(RhCo)GeにおいてNMR研究を行い、微視的観点から磁性と超伝導の関係を探っている。講演ではその最新の成果について報告する。