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論文

Experimental evidence for the significance of optical phonons in thermal transport of tin monosulfide

Wu, P.*; 村井 直樹; Li, T.*; 梶本 亮一; 中村 充孝; 古府 麻衣子; 中島 健次; Xia, K.*; Peng, K.*; Zhang, Y.*; et al.

New Journal of Physics (Internet), 25(1), p.013032_1 - 013032_11, 2023/01

https://doi.org/10.1088/1367-2630/acb3ed
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)

The understanding of the lattice dynamics is essential for engineering the thermal transport properties in quantum materials. Based on the canonical point of view, acoustic phonons are believed to be the principal thermal carriers in heat flow. Here, in this work, optical phonons are elucidated to play a pivotal role in determining the lattice thermal conductivity in thermoelectric material SnS by using the state-of-the-art inelastic neutron scattering technique combined with first-principles calculations. Additionally, in contrast to acoustic phonons, optical phonons are observed to exhibit pronounced softening and broadening with temperature. Our observations not only shed light on the significance of the optical phonons in thermal transport but also provide a vital clue to suppress the propagation of optical phonons to optimize the thermoelectric performance of SnS.

論文

Strong lattice anharmonicity exhibited by the high-energy optical phonons in thermoelectric material

Wu, P.*; Fan, F.-R.*; 萩原 雅人*; 古府 麻衣子; Peng, K.*; 石川 喜久*; Lee, S.*; 本田 孝志*; 米村 雅雄*; 池田 一貴*; et al.

New Journal of Physics (Internet), 22(8), p.083083_1 - 083083_9, 2020/08

https://doi.org/10.1088/1367-2630/aba98f
 被引用回数：8 パーセンタイル：58.58(Physics, Multidisciplinary)

熱電材料SnSeは、過去数年間で世界的な関心を呼び、その固有の強い格子非調和性は、その優れた熱電性能の重要な要素と見なされている。一方、SnSeにおける格子非調和性の理解は、特にフォノンダイナミクスがこの動作によってどのように影響を受けるかに関して、依然として不十分である。そのため、中性子全散乱,非弾性中性子散乱,ラマン分光法、および凍結フォノン計算により、Na$$_{0.003}$$Sn$$_{0.997}$$Se$$_{0.9}$$S$$_{0.1}$$の格子力学の包括的な研究を行った。格子非調和性は、対分布関数,非弾性中性子散乱、およびラマン測定によって確かめられた。熱膨張と多重フォノン散乱の影響を分離することにより、後者は高エネルギー光学フォノンモードで非常に重要であることがわかった。フォノンモードの強い温度依存性は、この系の非調和性を示している。さらに、我々のデータは、Sドーピングにより、高エネルギー光学フォノンの線幅が広がることを明らかにした。私たちの研究は、SnSeの熱電性能は、フォノンエンジニアリングを介して格子熱伝導率への高エネルギー光学フォノンモードの寄与を減らすことによってさらに強化できることを示唆する。

論文

Effects of surface plasmons on spin currents in a thin film system

大上 能悟*; 松尾 衛

New Journal of Physics (Internet), 22(3), p.033040_1 - 033040_7, 2020/03

https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab764c
 被引用回数：11 パーセンタイル：70.32(Physics, Multidisciplinary)

We propose and analyze surface-plasmon-driven electron spin currents in a thin metallic film. The electron gas in the metal follows the transversely rotating electric fields of the surface plasmons (SPs), which leads to a static magnetization gradient. We consider herein SPs in a thin-film insulator-metal-insulator structure and solve the spin diffusion equation in the presence of a magnetization gradient. The results reveal that the SPs at the metal interfaces generate spin currents in the metallic film. For thinner film, the SPs become strongly hybridized, which increases the magnetization gradient and enhances the spin current. We also discuss how the spin current depends on SP wavelength and the spin-diffusion length of the metal. The polarization of the spin current can be controlled by tuning the wavelength of the SPs and/or the spin diffusion length.

論文

Validating polarization effects in $$gamma$$-rays elastic scattering by Monte Carlo simulation

Omer, M.; 羽島 良一*

New Journal of Physics (Internet), 21(11), p.113006_1 - 113006_10, 2019/11

AA2019-0407.pdf:0.73MB

https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab4d8a
 被引用回数：5 パーセンタイル：42.69(Physics, Multidisciplinary)

Nuclear resonance fluorescence (NRF) is a promising technique for nondestructive assay (NDA) of nuclear materials. Its strength is improved when polarized $$gamma$$-ray beams are used as probes because the polarized $$gamma$$-rays provide an asymmetry in the intensity of the scattered photons. Nonetheless, NRF interaction takes place with other interactions such as elastic scattering of $$gamma$$-rays. These interactions are unavoidable background which may limit the sensitivity of the NRF technique. Therefore, estimating polarization effects of elastic scattering is a significant factor in assessing the NRF method. Here, we implement a new Monte Carlo simulation to account for polarization effects of the elastic scattering. The simulation is based on explicit expressions driven in the Stokes parameters formalism. The scattering amplitudes of Rayleigh, nuclear Thomson, and Delbr${"u}$ck scattering processes have been superimposed into a two-orthogonal set of complex amplitudes. This set is then exploited to construct the core of the simulation in a way such that the simulation could handle arbitrary polarization states of the incoming beam and correspondingly generate polarization states for the outgoing beam. This work was supported by the subsidiary for promotion of strengthening nuclear security or the like of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT), Japan.

論文

Magnetic-impurity-induced modifications to ultrafast carrier dynamics in the ferromagnetic topological insulators Sb$$_{2-x}$$V$$_{x}$$Te$$_{3}$$

角田 一樹*; 鹿子木 将明*; Reimann, J.*; Nurmamat, M.*; 後藤 伸一*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; Kokh, K. A.*; Tereshchenko, O. E.*; G$"u$dde, J.*; et al.

New Journal of Physics (Internet), 21(9), p.093006_1 - 093006_8, 2019/09

https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab3ac6
 被引用回数：11 パーセンタイル：65.02(Physics, Multidisciplinary)

We systematically investigate the magnetic, structural and electronic properties and the ultrafast carrier dynamics in a series of V-doped Sb$$_{2}$$Te$$_{3}$$ samples of composition Sb$$_{2-x}$$V$$_{x}$$Te$$_{3}$$ with x = 0, 0.015 and 0.03. Element specific X-ray magnetic circular dichroism signifies that the ferromagnetism of V-doped Sb$$_{2}$$Te$$_{3}$$ is governed by the p-d hybridization between the host carrier and the magnetic dopant. Time- and angle-resolved photoemission spectroscopy has revealed that the V impurity induced states underlying the topological surface state (TSS) add scattering channels that significantly shorten the duration of transient surface electrons down to 100 fs scale. This is in a sharp contrast to the prolonged duration reported for pristine samples though the TSS is located inside the bulk energy gap of the host in either magnetic or non-magnetic cases. It implies the presence of a mobility gap in the bulk energy gap region of the host material.

論文

Cesiated surface H$$^{-}$$ ion source; Optimization studies

上野 彰

New Journal of Physics (Internet), 19(1), p.015004_1 - 015004_15, 2017/01

https://doi.org/10.1088/1367-2630/aa52e3
 被引用回数：12 パーセンタイル：64.28(Physics, Multidisciplinary)

0.25$$pi$$mm$$cdot$$mrad程度の小さな横方向規格化rmsエミッタンスを持つ負水素イオンビームに対する高エネルギー$$cdot$$高強度陽子加速器の継続的に上昇する更なる高強度への要求を満たすため、再現性のある結果を得るために行われた根気強い実験の過程で見付かったエミッタンスを減少させる可能性のある多様なパラメータの最適化を行った。プラズマ電極形状や温度、低電力CW点火プラズマ用の高周波(RF)整合回路、フィルター磁場強度と分布、ビーム取り出し領域の軸磁場、セシウム(Cs)添加方法と密度、不純物元素の最適化等をJapan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC)用の負水素イオン源で行った。一つ一つのパラメーターを順次最適化することで、J-PARC Cs添加型RF駆動負水素イオン源で、95%ビームの横方向規格化rmsエミッタンス($$varepsilon$$$$_{95%nrmsx/y}$$)0.24$$pi$$mm$$cdot$$mradで強度66mAという世界最高級輝度のビームの生成に成功した。

論文

High order harmonics from relativistic electron spikes

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T. A.*; 河内 哲哉; 匂坂 明人; et al.

New Journal of Physics (Internet), 16(9), p.093003_1 - 093003_30, 2014/09

https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/9/093003
 被引用回数：30 パーセンタイル：81.06(Physics, Multidisciplinary)

We present a detailed description of our discovery of a new regime of high-order harmonic generation, including experimental data, simulations, and description of new harmonic generation mechanism. The harmonics are generated by multi-terawatt relativistic-irradiance ($$>$$ 10$$^{18}$$ W/cm$$^2$$) femtosecond ($$approx$$ 30-50 fs) lasers focused to gas jet targets. According to our model, the harmonics are produced by sharp, structurally stable, oscillating electron spikes at the joint of boundaries of wake and bow waves excited by the laser pulse.

論文

Microscopic properties of the heavy-fermion superconductor PuCoIn$$_5$$ explored by nuclear quadrupole resonance

Koutroulakis, G.*; 安岡 弘志; 中堂 博之; Tobash, P. H.*; Mitchell, J. N.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

New Journal of Physics (Internet), 16, p.053019_1 - 053019_12, 2014/05

https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/5/053019
 被引用回数：6 パーセンタイル：44.89(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体PuCoIn$$_5$$において、0.29K $$leq Tleq$$75Kの温度領域で$$^{115}$$In核四重極共鳴(NQR)測定を行ったので報告する。結晶学的に異なるInサイトのNQRパラメーターを決定し、その温度依存性を調べた。超伝導転移温度以下においてNQR周波数が温度に比例してシフトすることを明らかにし、これは複合対形成模型からの予想と一致する。核スピン格子緩和率$$T_1^{-1}(T)$$は$$T_c simeq $$2.3Kで超伝導転移を示し、$$T_c$$近傍においてab面内の異方的揺らぎが大きな強結合系超伝導であることを示している。$$T_1^{-1}$$の解析はPuCoIn$$_5$$は強結合系d波超伝導体であることを示している。

論文

Generation and application of multi-path cat states of light

石田 夏子*; 太田 幸宏; 山本 喜久*

New Journal of Physics (Internet), 11, p.033007_1 - 033007_15, 2009/03

https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/3/033007
 被引用回数：1 パーセンタイル：10.99(Physics, Multidisciplinary)

光子を利用した新しい量子状態,多径路猫状態を生成するスキームを提案する。この量子状態は$$N$$個の光子による$$N$$個の異なる光学的径路の伝播により表現される。われわれのスキームでは、$$N$$個の異なる単一光子源と線形光学を利用し、標的となっている量子状態を高忠実度で生成できる。さらに、光子数に関する量子非破壊測定を組合せることで、その忠実度は飛躍的に向上することを示す。

論文

Nuclear magnetic relaxation and superfluid density in Fe-pnictide superconductors; An Anisotropic $$pm s$$-wave scenario

永井 佑紀*; 林 伸彦; 中井 宣之; 中村 博樹; 奥村 雅彦; 町田 昌彦

New Journal of Physics (Internet), 10(10), p.103026_1 - 103026_17, 2008/10

https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/10/103026
 被引用回数：76 パーセンタイル：90.84(Physics, Multidisciplinary)

鉄系超伝導体に対して、Kurokiらが提唱する5バンドモデル(Phys. Rev. Lett. 101, 087004 (2008))に基づき、核磁気緩和率と超流動密度を理論的に議論した。その結果、それら物理量の実験結果が、ギャップが全面に開いた異方的$$pm s$$波超伝導によって整合的に説明できることが示され、その$$pm s$$波超伝導ギャップが超伝導対称性の有力な候補であることがわかった。また、対象とする現象論では、逆格子空間内M点まわりの電子的$$beta$$フェルミ面上の超伝導ギャップが、異方的であると仮定した。その異方的ギャップの最大値は、最小値に対し約4倍大きく設定される。

論文

Local electronic structure of Cr in the II-VI diluted ferromagnetic semiconductor Zn$$_{1-x}$$Cr$$_x$$Te

小林 正起*; 石田 行章*; Hwang, J. I.*; Song, G. S.*; 藤森 淳; Yang, C. S.*; Lee, L.*; Lin, H.-J.*; Huang, D.-J.*; Chen, C. T.*; et al.

New Journal of Physics (Internet), 10, p.055011_1 - 055011_15, 2008/05

https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/5/055011
 被引用回数：15 パーセンタイル：64.38(Physics, Multidisciplinary)

The electronic structure of the Cr ions in the diluted ferromagnetic semiconductor Zn$$_{1-x}$$Cr$$_x$$Te ($$x$$=0.03 and 0.15) thin films has been investigated using X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and photoemission spectroscopy (PES). The line shape of the Cr $$2p$$ XMCD spectra is independent of $$H$$, $$T$$, and $$x$$, indicating that the ferromagnetism is originated from the same electronic states of the Cr ion. Cluster-model analysis indicates that the ferromagnetic XMCD signal is originated from Cr ions substituted for the Zn site. The Cr $$3d$$ partial density of states extracted using Cr $$2p to 3d$$ resonant PES shows a broad feature near the top of the valence band, suggesting strong $$s$$,$$p$$-$$d$$ hybridization. Based on these findings, we conclude that double exchange mechanism cannot explain the ferromagnetism in Zn$$_{1-x}$$Cr$$_{x}$$Te.

論文

Electronic properties of transuranium compounds with HoCoGa$$_5$$-type tetragonal crystal structure

眞榮平 孝裕*; 堀田 貴嗣; 上田 和夫*; 長谷川 彰*

New Journal of Physics (Internet), 8(2), p.24_1 - 24_20, 2006/02

https://doi.org/10.1088/1367-2630/8/2/024
 被引用回数：16 パーセンタイル：64.65(Physics, Multidisciplinary)

相対論的バンド計算手法を用いて、NpTGa$$_5$$, PuTGa$$_5$$, AmCoGa$$_5$$(Tは遷移金属原子)のエネルギーバンド構造及びフェルミ面を調べた。これらの物質に共通の性質として、フェルミ準位近傍のエネルギーバンドは、5f電子とGaの4p電子の大きな混成によって生じる。PuCoGa$$_5$$(T=Co, Rh, Ir)に対しては、大きな体積を持つ複数枚の円筒状フェルミ面が得られた。NpFeGa$$_5$$, NpCoGa$$_5$$, NpNiGa$$_5$$のフェルミ面はそれぞれ、細かい点を別にすれば、UCoGa$$_5$$, UNiGa$$_5$$, PuCoGa$$_5$$のそれに形状がよく似ている。AmCoGa$$_5$$のフェルミ面は、大きな体積を持つ円筒状の電子フェルミ面と小さな閉じたホール面から構成されるが、これはPuCoGa$$_5$$のフェルミ面構造とよく似ている。これらの類似性は、バンド構造が物質ごとにほとんど変化しないままフェルミ準位のみが変化する、という描像で理解される。

論文

An orbital-based scenario for the magnetic structure of neptunium compounds

大西 弘明; 堀田 貴嗣

New Journal of Physics (Internet), 6(1), p.193_1 - 193_16, 2004/12

アクチノイド化合物の複雑な磁気構造を微視的観点から理解するために、軌道自由度の重要な役割について議論する。ここで取り上げる典型的な物質はUTGa$$_5$$及びNpTGa$$_5$$(Tは遷移金属イオン)である。アクチノイド化合物における軌道とスピンの意味を明らかにするために、まず、$$LS$$結合描像と比較しながら、$$j$$-$$j$$結合描像に基づく局所的な$$f$$-電子状態の構成について議論する。そして、アクチノイド化合物の磁気構造を調べるために、$$j$$-$$j$$結合描像に基づく軌道縮退ハバード模型を与える。厳密対角化法によってこのモデルハミルトニアンを解析して、さまざまな磁気構造を含む相図を得る。UNiGa$$_5$$とUPtGa$$_5$$では、異なる反強磁性磁気構造が実験で見いだされているが、軌道自由度に基づくシナリオによってその違いを理論的に説明する。また、NpTGa$$_5$$(T=Fe, Co, Ni)における3種類の反強磁性相(C-, A-, G-型)の出現についても議論をする。

論文

Slablike ion temperature gradient driven mode in reversed shear tokamaks

井戸村 泰宏; 徳田 伸二; 岸本 泰明

New Journal of Physics (Internet), 4(1), p.101.1 - 101.13, 2002/12

ジャイロ運動論的トロイダル粒子コードを用いて反転磁気シアトカマクにおけるイオン温度勾配駆動(ITG)モードを解析した。反転磁気シア配位においてはITGモードはスラブモードとトロイダルモードが結合したモード構造をとることがわかった。この性質は、特に、$$q_{min}$$領域において顕著に表れる。また、$$eta_i=L_n/L_{ti}$$及び$$L_{ti}$$という勾配パラメータによってモード構造はスラブモードからトロイダルモードへと変化する。これらの結果から、反転磁気シアトカマクにおけるITGモードはスラブITGモードとトロイダルITGモードの競合により決まっていることが明らかになった。

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