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論文

Inelastic neutron scattering study of phonon anomalies in La$$_{1.5}$$Sr$$_{0.5}$$NiO$$_{4}$$

梶本 亮一; 藤田 全基*; 中島 健次; 池内 和彦*; 稲村 泰弘; 中村 充孝; 今里 拓朗*

Journal of Physics; Conference Series, 502(1), p.012056_1 - 012056_5, 2014/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:60.31

We studied spin and lattice dynamics in this highly hole-doped region of $$R_{2-x}$$Sr$$_{x}$$NiO$$_{4}$$ to investigate how they are modified compared with the lower hole-concentration region. We performed inelastic neutron scattering experiments on La$$_{1.5}$$Sr$$_{0.5}$$NiO$$_{4}$$ and Pr$$_{1.3}$$Sr$$_{0.7}$$NiO$$_{4}$$ on the chopper-type neutron spectrometer 4SEASONS at J-PARC. We observed magnetic excitations below $$sim$$60 meV for both compounds, which are consistent with a previous study on La$$_{1.5}$$Sr$$_{0.5}$$NiO$$_{4}$$. Furthermore, we observed softening of a phonon mode, which is similar to the one observed in a nickelate with a much lower hole concentration, La$$_{1.69}$$Sr$$_{0.31}$$NiO$$_{4}$$. We will show the details of data and discussions on the roles of holes in the presentation.

論文

Local structure analysis of NaNbO$$_3$$

米田 安宏; Fu, D.*; 小原 真司*

Journal of Physics; Conference Series, 502(1), p.012022_1 - 012022_4, 2014/04

 被引用回数:10 パーセンタイル:97.97

斜方晶ペロブスカイト構造を有する物質は、強誘電体や磁性体に多く見られるが、Pb(Zr,Ti)O$$_3$$やLaMnO$$_3$$などでは、温度変化や圧力変化に伴う相転移を理解するために、従来的な結晶構造解析だけでなく、局所構造解析を併用することによって相転移発現機構が正しく理解されることが示されている。今回、われわれは室温において斜方晶構造を持つNaNbO$$_3$$の局所構造解析を高エネルギーX線を用いた2体相関分布関数法で行った。その結果、NaNbO$$_3$$は200Kで典型的な秩序-無秩序型の相転移を起こしていることがわかった。NaNbO$$_3$$は定温領域で2相共存状態があるという報告もあるが、このような複雑な相転移的機構は秩序-無秩序型の相転移的によって引き起こされている。

論文

Bond cleavages of adenosine 5'-triphosphate induced by monochromatic soft X-rays

藤井 健太郎; 成田 あゆみ; 横谷 明徳

Journal of Physics; Conference Series, 502(1), p.012034_1 - 012034_4, 2014/04

軟X線照射によって誘発されるアデノシン三リン酸(ATP)分子の分子結合切断をX線吸収分光により明らかにした。ATP薄膜に炭素,窒素および酸素K殻イオン化閾値よりも高いエネルギーの軟X線を照射し、照射前後のX線吸収端近傍微細構造(XANES)スペクトルを測定した。その結果、照射によって、糖部位のペントース環内のC-O結合が切断すること、塩基あるいはアデノシン一リン酸(AMP)が遊離することが明らかになった。

論文

Nitrogen $$K$$-edge soft X-ray natural circular dichroism of histidine thin film

泉 雄大; 田中 真人*; 谷川 能章*; 田邊 真依子*; 桃木 洋平*; 岩井 美樹*; 武中 駿*; 石山 公啓*; 黒木 美沙*; 室 隆桂之*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 502(1), p.012038_1 - 012038_4, 2014/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:60.31

We report natural circular dichroism (NCD) spectrum of an amino acid, L-histidine, thin film in the nitrogen $$K$$-edge energy region. Three positive NCD peaks were observed at 399.9, 401.5, and around 407 eV. The first two peaks were assigned to the 1$$s$$ $$rightarrow$$ $$pi$$$$^{*}$$ transition of the nitrogen atoms in imidazole ring and the other was assigned to the 1$$s$$ $$rightarrow$$ $$pi$$$$^{*}$$ transition of the nitrogen atoms in imidazole ring and amino group. Imidazole ring and amino group are positioned at the side chain distant from and next to the asymmetric carbon, respectively. This result suggests that NCD spectroscopy in the soft X-ray region can selectively pick up the information on local structure around specific atoms, regardless of the position of atoms in molecules. It is interesting in view of application of NCD spectroscopy in the soft X-ray region to investigation of protein structures

論文

DNA damage by soft X-ray exposure at oxygen K-edge

菅谷 雄基; 成田 あゆみ; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

Journal of Physics; Conference Series, 502(1), p.012040_1 - 012040_4, 2014/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.07

In order to obtain detailed insights into the physicochemical mechanism of DNA damage induction in terms of photoabsorption modes, we have prepared thin DNA films of closed circular plasmid (pUC18) on a cover slip without any additives. Using this film, we have performed preliminary experiments by exposing to soft X-rays with energies around oxygen K-shell ionization threshold. The DNA damage yields of strand breaks and base lesions or AP sites were quantified by biochemical treatments. We confirmed that the DNA film can work as a specimen irradiation. The DNA damage yields induced by $$pi$$$$^{*}$$ excitation of a K-shell electron of oxygen atoms in DNA were significantly greater than those for oxygen K-ionization.

口頭

Magnetic excitations of spin-1/2 frustrated anisotropic ferromagnetic chain in magnetic field

大西 弘明

no journal, , 

We investigate dynamical spin structure factors of a spin-1/2 one-dimensional $$J_{1}$$-$$J_{2}$$ XXZ model with competing ferromagnetic $$J_{1}$$ and antiferromagnetic $$J_{2}$$ in a magnetic field by numerical methods. In a high-field phase, the formation of two-magnon bound states leads to a quadrupole state, the so-called spin nematic state. The longitudinal spin and quadrupole correlations are quasi-long-ranged, while the transverse spin correlation is short-ranged. Regarding the spin dynamics, we can see a difference in dynamical spin structure factors between longitudinal and transverse components: The longitudinal compoment exhibits a gapless mode, while the transverse one shows a gapped mode, since a finite energy is required to break the two-magnon bound state. We will report detailed analyses of the dependence on exchange couplings, anisotropy, and magnetic field. We will discuss possible relevance of the numerical results to real compounds such as LiCuVO$$_{4}$$.

口頭

Observation of atomic configuration of topmost surface layer with total reflection positron diffraction

深谷 有喜; 望月 出海*; 前川 雅樹; 和田 健*; 兵頭 俊夫*; 河裾 厚男

no journal, , 

陽電子が低視射角で結晶表面に入射すると全反射が起こるため、反射高速陽電子回折(RHEPD)は、表面に極めて敏感な手法である。これまでに、$$^{22}$$Na陽電子線源ベースのRHEPD装置を用いて、様々な表面構造や表面相転移を解明してきた。最近我々は、RHEPD装置を高度化するために、電子線形加速器から発生した高強度陽電子ビームを用いた新たなRHEPD装置を開発した。この新たな装置を用い、全反射条件下における結晶表面からの鮮明な陽電子回折パターンの観測に成功した。動力学的回折理論に基づいて全反射条件下の回折パターンを計算したところ、全反射陽電子回折パターンは最表面の原子配置のみを反映していることが分かった。この特徴を利用すると、バルクを排除した表面層のみの原子配置を直接的に決定できる可能性がある。

口頭

Materials science at the KEK slow positron facility

和田 健*; 望月 出海*; 兵頭 俊夫*; 小菅 隆*; 斉藤 裕樹*; 濁川 和幸*; 設楽 哲夫*; 大澤 哲*; 池田 光男*; 白川 明広*; et al.

no journal, , 

高エネルギー加速器研究機構(KEK)物質構造科学研究所の低速陽電子実験施設では、専用電子線形加速器(linac)を用い、高強度のパルス低速陽電子ビームを提供している。低速陽電子の生成ユニットは35kVまで印加可能である。陽電子ビームは接地されたビームライン中を磁場輸送され、各実験ホールに振り分けられる。現在、3つの実験ステーションが稼働中である。ポジトロニウム負イオン(Ps$$^{-}$$)では、エネルギー可変(0.3-1.9keV)のポジトロニウム(Ps)ビームの発生に成功している。Psビームは、絶縁体の表面回折実験に利用される予定である。ポジトロニウム飛行時間(Ps-TOF)測定では、表面状態の情報を得ることができる。反射高速陽電子回折(RHEPD)は、最表面構造を決定することができる。RHEPDは、反射高速電子回折(RHEED)の陽電子版である。電子の場合とは対照的に、陽電子の結晶ポテンシャルは正であるため、ある臨界角以下の視射角で入射した場合、陽電子は物質表面で全反射される。最近、Si(111)-$$7times7$$表面からの全反射陽電子回折パターンが最表面原子のみの情報を含むことが分かった。

口頭

Rare earth substitution effects in multiferroic RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ (R: rare earths)

吉井 賢資; 松村 大樹; 遠藤 成輝; 齋藤 寛之; 米田 安宏; 西畑 保雄; 船江 岳史*; 江尻 宏紀*; 狩野 旬*; 小林 達生*; et al.

no journal, , 

マルチフェロイックRFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ (R: Y, Ho-Lu)の新規相を探索するために、Rサイトに大きい希土類を入れた系の探索を行った。固相反応法で作成した、10-20%程度の大きい(例えばDy$$^{3+}$$)希土類が入った試料のX線回折パターンからは、試料は単相であった。これを確かめるため、SPring-8の原子力機構ビームラインBL14B1にて、放射光吸収分光によるEXAFS測定を行ったところ、置換した希土類はRFe$$_{2}$$O$$_{4}$$のRサイトに入っていることを確認した。磁化測定からは、磁気転移温度が220-250K付近であることを観測した。

口頭

Effects of impurity in a two-leg spin ladder

杉本 貴則; 森 道康; 遠山 貴己; 前川 禎通

no journal, , 

Recent study has shown an impurity-induced magnetic order in a two-leg spin-ladder system BiCu$$_{2}$$PO$$_{6}$$. They experimentally and numerically investigated effects of non-magnetic impurity by using NMR, and quantum Monte Carlo simulation. The effect can be understood with the picture of local spin freezing emerging in low-dimensional spin-gapped system, e.g. CuGeO$$_{3}$$ and SrCu$$_{2}$$O$$_{3}$$. However, inelastic neutron scattering for BiCu$$_{2}$$PO$$_{6}$$ has shown that a strong frustration shifts a wave number of the lowest excitation from commensurate to incommensurate, in contrast with the compounds CuGeO$$_{3}$$ and SrCu$$_{2}$$O$$_{3}$$. Thus, the impurity-induced magnetic order may also have an incommensurate wave number. We numerically study effects of impurity on the magnetic excitations in a frustrated two-leg spin-ladder system, in which all magnetic exchange interactions. The dynamical density-matrix renormalization-group method is used to calculate the excitation spectrum in the incommensurate rung-singlet phase. The incommensurate wave number can be observed using inelastic neutron scattering for Zn-doped BiCu$$_{2}$$PO$$_{6}$$.

口頭

SANS study of static structure of Double-Network polymers

富永 大輝; 高田 慎一; 鈴木 淳市*; 相澤 一也; 瀬戸 秀紀; 新井 正敏

no journal, , 

生命科学を進めるうえでソフトマターは重要な物質系である。この分野の発展や複雑多相系・多成分系,非平衡系などの研究の進展には、中性子小角散乱法は大変有用だが、さらに高い空間分解能や時間分解能での高効率測定という機能が求められるようになってきている。このような科学的要請及び中性子源性能の向上という技術的背景の下、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)でパルス中性子小中角散乱装置「大観」の開発が進められている。白色パルス中性子ビームを利用するパルス中性子小角散乱法は単色定常中性子ビームを利用する定常中性子小角散乱法と比べて広いq領域の同時測定の点で有利とされる。これを活かした広いq領域(約1$$times$$10$$^{-2}$$ 10A$$^{-1}$$)の同時測定を高効率かつ高精度に実現する「大観」の開発について、ソフトマターに主眼を置いて、高強度ダブルネットワークハイドロゲルの網目に水がどのように吸着していくかを中性子散乱の研究をもとに発表する。

口頭

Melting of 3d transition metal-hydrogen systems under high pressure

片山 芳則; 齋藤 寛之; 青木 勝敏

no journal, , 

3d遷移金属水素合金の融解と液体の構造を調べるために、高温高圧下で水素化Ti, V, Mn, Fe, Co, NiのX線回折実験を行った。実験はSPring-8のビームラインBL14B1に設置されたキュービック型マルチアンビルプレスを用いた。出発物質は、TiとVについてはTiH$$_{2}$$とVH$$_{2}$$、Mn, Fe, Co, Niに関しては純金属である。試料を熱分解窒化ホウ素のカプセルに入れ、それをさらに水素源とともにNaCl製のカプセルに入れた。これを約4GPaまで加圧し、加熱した。TiH$$_{2}$$とVH$$_{2}$$については、明確な融解を確認できなかったが、Mn, Fe, Co, Niについては融解を観測することができ、Fe, Co, Niについては融点降下が確認された。金属原子間の最近接距離は、水素化によって伸びた。

口頭

X-ray and neutron diffraction studies of metal hydrides under high pressure; Fundamental research on advanced hydrogen storage materials

町田 晃彦; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 大下 英敏*; 池田 一貴*; 大友 季哉*

no journal, , 

SPring-8の放射光とJ-PARCの中性子を利用して金属水素化物の構造研究を、特に水素-金属間相互作用に着目して実施した。水素-金属間相互作用は高性能水素貯蔵材料の開発に重要な知見を与える。高圧技術はこの相互作用を制御するのに適した手法である。高圧下における放射光及び中性子利用実験により、これまでにランタン2水素化物が高圧力下で高水素濃度相と低水素濃度相へ相分離し、相分離で生成した低水素濃度相がNaCl型構造LaDであることを確認した。このNaCl型構造のLaDの形成は希土類金属水素間物では初めてのことであり、水素-金属間相互作用の水素占有サイト依存性の研究の足がかりとなる。

口頭

Atomic configurations of Ge(001)-Pt and TiO$$_{2}$$(110) surfaces studied by high-brightness reflection high-energy positron diffraction

望月 出海*; 有賀 寛子*; 深谷 有喜; 和田 健*; 兵頭 俊夫*; 朝倉 清高*; 前川 雅樹; 河裾 厚男

no journal, , 

反射高速陽電子回折(RHEPD)は、反射高速電子回折(RHEED)の陽電子版であり、きわめて表面敏感な手法である。電子の場合とは異なり、陽電子の結晶ポテンシャルは正であるため、ある臨界角以下の視射角で入射した陽電子は全反射される。この特徴により、RHEPD法は結晶表面の最上層に非常に敏感な手法となる。最近、高エネルギー加速器研究機構低速陽電子実験施設にて、電子線形加速器ベースの高強度陽電子ビームを用いた新たなRHEPD装置を開発した。輝度増強ユニットを導入し、全反射条件下の結晶表面からの鮮明な回折パターンの観測に成功した。本研究では、この新たな装置を用い、Ge(001)-Ptとルチル型のTiO$$_{2}$$(110)表面の原子配置と表面相転移について研究した。相転移温度前後でRHEPD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から、それぞれの表面での原子配置を決定した。

口頭

Immobilization of alkyl-chain molecules on inorganic surface through functional group

成田 あゆみ; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵; 矢板 毅

no journal, , 

無機表面に分子を固定化して規則正しく配列させた膜は自己組織化単分子膜(Self-assembled monolayer: SAM)と呼ばれ、近年バイオセンサーなどの分野においても注目されている。また有機分子SAM膜を鋳型としてその上にDNAを固定化させることにより無機表面上により生体内に近い状態を再現させることが可能となる。本研究では、直鎖状の有機分子を用いてSAM膜を作成し、界面の化学結合状態および分子配向を詳細に解析した。金およびサファイア単結晶表面に直鎖アルキル基の両端がそれぞれチオール基(-SH)およびシリコンアルコキシド基(-Si(OCH$$_{3}$$)$$_{3}$$)で終端されたメルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTS)分子を固定化させた。測定は放射光X線光電子分光法およびX線吸収微細構造法により行った。その結果、金表面ではイオウ原子と金原子が結合し、MPTS分子はチオール基が下、アルコキシド基が上になった単分子膜を形成していることがわかった。一方、サファイア表面ではMPTS分子の向きは、金表面の場合と反対であった。以上のことからMPTS分子のSAM膜はそれが形成される表面の性質に強く依存することが明らかになった。

口頭

Resonant inelastic X-ray scattering studies of charge excitations

石井 賢司

no journal, , 

Resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) has developed into a powerful spectroscopy to measure electronic excitations. Especially in the last decade, it has achieved significant progress utilizing brilliant X-rays from third-generation synchrotron radiation facilities. One of the scientific fields studied intensively by RIXS is strongly correlated electron systems. In transition metal oxides, RIXS has been performed mostly at the transition metal K and L-edges. Generally, charge excitations, which occur by the Coulomb interaction with a core hole in the intermediate state, are prominent in the K-edge RIXS spectra. Therefore K-edge RIXS gives us unique capablity to observe momentum-resolved and element-selective charge excitations and I have applied the K-edge RIXS to high-Tc superconducting cuprates. Because electronic orbitals near the Ferm energy is limitted, electronic structure of the cuprates are suitable for studying the electronic correlation in the materials. I will present here two results on the K-edge RIXS of the cuprates.

口頭

Disordered materials studies with high intensity total diffractometer at J-PARC

鈴谷 賢太郎; 大下 英敏*; 大友 季哉*; 池田 一貴*; 瀬谷 智洋*; 金子 直勝*; 藤崎 布美佳*

no journal, , 

J-PARC物質生命科学実験施設のNOVA分光器は、ヘリウム3検出器900本とGEM型検出器(初期ビームモニターと透過モニター)を備えた高強度全散乱装置である。水素貯蔵材料のような乱れた結晶構造を持つ物質やガラスや液体のような構造不規則系物質の構造解析に適している。たとえば、シリカガラス(円柱状、長さ20mm, 直径7mm)の試料では、Q=15(1/${AA}$)まで十分な統計精度のデータを得るのに1秒、35(1/${AA}$)まででも20秒で測定できる。したがって、これまでは不可能であった構造不規則系物質の構造の動的変化を秒単位で観察することが可能である。当日は、非晶質材料のいくつかの成果を中心にNOVAの性能について報告する。

口頭

Perspectives of neutron scattering in the future viewing from the experiences of J-PARC

新井 正敏

no journal, , 

J-PARC物質生命科学実験施設は1MWの核破砕中性子源であり、時間平均強度は世界最強の原子炉ILLの1/4であるものの、パルスピーク強度は100倍に達する。現在の加速器強度は300kWであるが、非常に安定(94%)に運転されている。利用者は成果を出しつつある。この夏以降の線形加速器の増強により、再稼働時期には500kWとなる。20の実験装置が予算化され、うち16台は利用に供されている。2012年には実験日数は180日であり、550もの一般課題が900人の利用者により実施された。Liバッテリーから、生命科学に及ぶ広範な研究分野で、世界的な成果が創出されてつつある。海外からの利用が1割、産業界から3割もの利用がある。このようなことを見ても、中性子利用がこの21世紀に非常に変化しつつあることが分かる。技術的にも大きな変革があり、これまでにない実験や手法が展開している。講演では、このような点を踏まえ中性子散乱の今後について議論する。

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