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Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 中野 敬太; 前川 藤夫; 明午 伸一郎
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 25(8), p.080101_1 - 080101_17, 2022/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.04(Physics, Nuclear)加速器駆動未臨界システム(ADS)の運転では、加速器の高い信頼性と可用性を確保すること重要となり、原子力研究開発機構(JAEA)では、熱出力800MW級の未臨界炉に核破砕反応によって中性子を供給する30MW級の超伝導陽子線加速器(リニアック)を設計している。ADSリニアックの大きな課題は、未臨界炉の構造物に熱応力による疲労の抑制のために、ビーム停止時間の最小化とその頻度の抑制のための制御となる。本研究では、ホットスタンバイと局所補償を組み合わせて、高速なビームリカバリーを実現した。超伝導空洞や電磁石の故障に対する局所補償について、リニアックにおけるラティスの耐性を総合的に検討した。独立したクライオモジュール内の複数の空洞を同時の補償により、リニアックの信頼性を大幅に向上できることを示した。さらにビームダイナミクスの検討を行い、リニアックの健全性を確保できることを示し、ターゲットへのビーム輸送輸送部およびビーム窓において必要なビーム安定性などを補償できることを示した。
永井 佑紀
Physical Review B, 106(6), p.064506_1 - 064506_10, 2022/08
準結晶とは並進対称性と持たない固体である。近年、Al-Zn-Mg準結晶が超伝導となることが報告された。準結晶では、系に並進対称性がないために、運動量が良い量子数とならず、通常の一様系のBCS理論のような波数kと-kのCooperペアを考えることができない。その結果、準結晶中での超伝導状態は本質的に空間的に非一様な超伝導状態であることが知られている。本発表では、2次元準結晶の模型であるPenrose格子とAmmann-Beenker格子に対して、オンサイト引力相互作用を導入しBogoliubov-de Gennes (BdG)方程式を自己無撞着に解くことで超伝導磁束状態を調べた。その際、近年我々が開発したLocalized-Krylov BdG法を用いた。特に、従来よく格子生成に使われるinflation-deflation法ではなく、Dual-Grid法を使うことで、n回回転対称中心を持たない系を生成した。これにより、超伝導磁束が非一様な超伝導体のどこに存在するかを調べることができるようになった。本論文発表では、超伝導体応用の際に重要となる磁束のピン留め効果が準結晶中でどういう振る舞いをするかについて報告する。
-
hybridization intertwined with anomalous ground state formation in the van der Waals itinerant magnet Fe
GeTe
山神 光平*; 藤澤 唯太*; Markel, P.-A.*; Barnaby, S.*; 角田 一樹; 竹田 幸治; 岡田 佳憲*
Physical Review B, 106(4), p.045137_1 - 045137_8, 2022/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)FeGeTe is a van der Waals (vdW) coupled unconventional ferromagnetic metal with a high Curie temperature (
), exceeding 300 K. The formation of an anomalous ground state far below has attracted great interest, leading to a need to understand the spin-polarized electronic state near the Fermi energy (
) at low temperature. Despite recent extensive study, a microscopic understanding of the spin polarized electronic structure around has not been established yet due to the intrinsic complexity of both the crystal and band structures. In this work, we investigate the temperature dependence of element-specific soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). Systematic temperature evolution in the XMCD signal from both magnetic Fe and its ligand Te is clearly observed. Importantly, the enhancement of the hybridization between Fe 3 and Te 5 states in the zero-magnetic field limit has been revealed. In light of the possible emergence of an exotic ground state, we discuss the temperature and magnetic field evolution of the element specific XMCD results.
仲田 光樹; 大沼 悠一*; Kim, S. K.*
Physical Review B, 105(18), p.184409_1 - 184409_7, 2022/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)普遍的熱磁気法則「マグノンWiedemann-Franz則」が非線形応答領域において破れることを理論的に解明することに成功した。
Do, S.-H.*; 金子 耕士; 梶本 亮一; 蒲沢 和也*; Stone, M. B.*; Lin, J. Y. Y.*; 伊藤 晋一*; 益田 隆嗣*; Samolyuk, G. D.*; Dagotto, E.*; et al.
Physical Review B, 105(18), p.L180403_1 - L180403_6, 2022/05
被引用回数：1 パーセンタイル：75.25(Materials Science, Multidisciplinary)We report inelastic neutron scattering studies of the prototypical kagome magnetic metal FeSn. The spectra display well defined spin waves extending up to 120 meV. Above this energy, the spin waves become progressively broadened, reflecting interactions with the Stoner continuum. Using linear spin wave theory, we determine an effective spin Hamiltonian that explains the measured dispersion. This analysis indicates that the Dirac magnon at the K point occurs on the brink of a region where well defined spin waves become unobservable. Our results emphasize the influential role of itinerant carriers on the topological spin excitations of metallic kagome magnets.
仲田 光樹; 大沼 悠一*
Physical Review B, 105(14), p.144436_1 - 144436_7, 2022/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)直線偏光レーザー照射下の磁性絶縁体接合系で創出されるマグノンスピン流の生成機構を明らかにする。
Mattan, K.*; 小野 俊雄*; 河村 聖子; 中島 健次; 南部 雄亮*; 佐藤 卓*
Physical Review B, 105(13), p.134403_1 - 134403_8, 2022/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)スピン1/2のカゴメ格子反強磁性体Cs
Cu
SnF
の磁気励起について、高分解能飛行時間法中性子非弾性散乱実験によって調べた。フラストレートしたカゴメ格子反強磁性体に特徴的な平坦なモードや低エネルギー側の強い分散を持つモードは線形スピン波理論で記述できる。しかし、一方で、9-14meVの領域にある分散を持つ強度の弱い3つのモードについてはそれが破綻する。この3つのモードについては、ゾーン中心から離れるか温度を上げるかすると自由スピノンに崩壊して連続励起になる2スピノン束縛状態と思われる。
Al
; Impact of the U 
states on the electronic structure of UPdAl藤森 伸一; 竹田 幸治; 山上 浩志; Posp
il, J.*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範
Physical Review B, 105(11), p.115128_1 - 115128_6, 2022/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)The electronic structure of 
, which is isostructural to the heavy fermion superconductor 
, was investigated by photoelectron spectroscopy. The band structure and Fermi surfaces of were obtained by angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES), and the results were well-explained by the band-structure calculation based on the local density approximation. The comparison between the ARPES spectra and the band-structure calculation suggests that the Fermi surface of mainly consists of the 
and 
states with a minor contribution from the 
states. The comparison of the band structures between and 
argues that the 
states form Fermi surfaces in through hybridization with the state in the 
layer, suggesting that the Fermi surface of has a strong three-dimensional nature.
Zhao, Y.*; Suzuki, T.*; Iimori, T.*; Kim, H.-W.*; Ahn, J. R.*; 堀尾 眞史*; 佐藤 祐輔*; 深谷 有喜; Kanai, T.*; Okazaki, K.*; et al.
Physical Review B, 105(11), p.115304_1 - 115304_8, 2022/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)本研究では、時間・角度分解光電子分光を用いて、SiC基板上に作製したグラフェン層におけるキャリアダイナミクスについて調べた。光ポンピング後の準結晶グラフェンのディラックバンドでは、電子ドーピングに層依存性が観測された。また、光誘起キャリア輸送量は基板からの距離に依存することがわかった。フラット基板及びステップ基板上の単層グラフェンの結果から、キャリアの生成源は界面のステップ状態に由来することがわかった。本メカニズムは、密度汎関数計算による電子構造を基にした動的モデルにより記述できる。
and SrLaCuNbO; Spin-
quasi-square-lattice 
-
Heisenberg antiferromagnets渡邊 正理*; 栗田 伸之*; 田中 秀数*; 植野 航*; 松井 一樹*; 後藤 貴行*; 萩原 雅人
Physical Review B, 105(5), p.054414_1 - 054414_12, 2022/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)We report the magnetic properties of the double perovskites SrLaCuSbO (SLCSO) and SrLaCuNbO (SLCNO). The temperature dependence of the magnetic susceptibilities of both com-pounds shows a broad maximum characteristic of an 
= 1/2 square lattice Heisenberg antiferromagnet. Magnetic ordering occurs at 
= 13.6 and 15.7 K for SLCSO and SLCNO, respectively. Neutron powder diffraction measurements reveal contrasting spin structures in both compounds. The spin structures of SLCSO and SLCNO below are N
el antiferromagnetic and collinear antiferromagnetic, respectively. This result demonstrates that the nearest-neighbor interaction is dominant in SLCSO, whereas the next-nearest-neighbor interaction is dominant in SLCNO. The magnitude of the ordered moment was evaluated at 3.5 K to be 
= 0.39(3) 
for SLCSO and 0.29(2) for SLCNO, which are significantly smaller than those calculated using linear spin wave theory. We infer that the small ordered moment is caused by the effect of exchange bond randomness arising from the site disorder of Sr and La ions.
kagome-lattice antiferromagnets CsCuSnF and RbCuSnF齋藤 睦己*; 高岸 龍之介*; 栗田 伸之*; 渡邊 正理*; 田中 秀数*; 野村 竜司*; 福元 好志*; 池内 和彦*; 梶本 亮一
Physical Review B, 105(6), p.064424_1 - 064424_15, 2022/02
被引用回数：2 パーセンタイル：75.25(Materials Science, Multidisciplinary)CsCuSnF is a spin- antiferromagnet on a nearly uniform kagome lattice. This compound undergoes magnetic ordering with the 
= 0 structure and positive chirality, which is mainly caused by the large Dzyaloshinskii-Moriya interaction. RbCuSnF is a spin- antiferromagnet on a modified kagome lattice with a 
enlarged chemical unit cell at room temperature. Its ground state is a pinwheel valence bond solid (VBS) with an excitation gap. Here, we show the structures of magnetic excitations in CsCuSnF and RbCuSnF investigated by inelastic neutron scattering in wide energy and momentum ranges. For CsCuSnF, four single-magnon excitation modes were observed. It was confirmed that the energy of single-magnon excitations arising from the 
point in the extended Brillouin zones is largely renormalized downwards. It was found that the broad excitation continuum without a marked structure spreads in a wide energy range from 
to approximately 
. These findings strongly suggest spinon excitations as elementary excitations in CsCuSnF. In RbCuSnF, singlet-triplet excitations from the pinwheel VBS state and their ghost modes caused by the enlargement of the chemical unit cell were clearly confirmed. It was found that the excitation continuum is structured in the low-energy region approximately below 
and the almost structureless high-energy excitation continuum extends to approximately 
. The characteristics of the high-energy excitation continuum are common to both CsCuSnF and RbCuSnF, irrespective of their ground states. The experimental results strongly suggest that the spin liquid component remains in the ground state as quantum fluctuations in CsCuSnF and RbCuSnF.
topological Fermi superfluids田島 裕之*; 関野 裕太*; 内野 瞬
Physical Review B, 105(6), p.064508_1 - 064508_9, 2022/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)スピントポロジカル・フェルミ超流動体におけるバルクの光学スピン輸送の性質を調べた。具体的には、冷却原子気体の実験で実現可能なp波相互作用する1次元フェルミ系を考えた。弱結合から強結合領域までの系のトポロジカルな性質を描写するためBCS-Leggett理論を適用し、スピン輸送が多体効果をどのように反映するかを示した。我々は光学スピン伝導率を調べることで、トポロジカル転移を検出できることを見つけ、Majoranaゼロモードの低エネルギー有効モデルの有用性も議論した。
Sr
CuO
池内 和彦*; 脇本 秀一; 藤田 全基*; 福田 竜生; 梶本 亮一; 新井 正敏*
Physical Review B, 105(1), p.014508_1 - 014508_7, 2022/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)Spin excitations of layered copper oxide show various characteristic features, depending on the carrier concentration. In this paper, we conducted inelastic neutron-scattering measurements on LaSrCuO (LSCO) with 
= 0, 0.075, 0.18, and 0.30 and LaSrNiO (LSNO) with 1/3 to clarify the origin of the intensity enhancement in the excitation spectrum of LSCO at the energy (
) of 16-19 meV [Phys. Rev. B 
, 224404 (2015), 
, 094416 (2016)]. We confirmed the presence of a peak structure in the dependence of the local spin susceptibility 
of superconducting (SC) LSCO with a peak energy of 16-19 meV where the spin excitations intersect optical phonon branches. A comparable peak structure is not observed in the insulating LaCuO, LSNO, and heavily overdoped LSCO with = 0.30. A dome-shaped dependence of the integrated intensity around the peak energies is revealed for the SC phase by summarizing the present and previously reported results. Furthermore, our phonon calculation on LCO shows the existence of two optical branches at 
19 meV that could stabilize stripe alignment of carriers due to out-of-plane vibrations of Cu or O of the CuO planes. These results indicate the interplay among spin, charge, and lattice dynamics and suggest that the intensity enhancement is associated with their composite excitations.
CoTeO; A Composite system of isolated spin- triangular Heisenberg-like and frustrated honeycomb Ising-like antiferromagnets児島 佑樹*; 栗田 伸之*; 田中 秀数*; 中島 健次
Physical Review B, 105(2), p.L020408_1 - L020408_6, 2022/01
被引用回数：1 パーセンタイル：75.25(Materials Science, Multidisciplinary)二次元性の良いスピン1/2Heisenberg三角格子反強磁性体を含むBaCoTeOの磁気励起を中性子散乱を用いて観測した。BaCoTeOの磁気モデルは2つの独立した二次元系スピン1/2Heisenberg三角格子反強磁性体とIsing的J1-J2-J3ハニカム格子反強磁性体で捉えることができる。三角格子に由来する励起スペクトルは線形スピン波理論の分散関係とは異なり、複数のロトンライクミニマムを持つ。これはフェルミオニックスピノンを用いた計算によって示される結果と類似している。ハニカム格子に由来する分散関係は高エネルギー領域に現われ、線形スピン波理論で捉えることができた。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; 田村 潤
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 24(12), p.120101_1 - 120101_17, 2021/12
被引用回数：1 パーセンタイル：40.81(Physics, Nuclear)日本原子力研究開発機構(JAEA)は、加速器駆動未臨界システム(ADS)におけるビーム出力30MWの連続波(CW)陽子線形加速器(LINAC)の研究開発に取り組んでいる。LINACは主に超伝導空洞を使用し、20mAの陽子ビームを1.5GeVに加速する。未臨界原子炉の熱応力を防ぐために、LINACには高い信頼性が要求され、このため堅牢なビーム光学設計が要求される。ビーム光学の条件の確立のために、誤差のない理想的な条件でシミュレーションを行い、次に要素誤差と入力ビーム誤差を適用し計算を行い、許容誤差を推定した。許容誤差の改善のため、ビーム進行方向と直角方向のビーム重心のオフセットを減少する補正スキームを実装した。大規模な多粒子シミュレーションと110
個の粒子の計算により、目標とした1W/m未満のビーム損失で動作できることを示した。
CuTeOShangguan, Y.*; Bao, S.*; Dong, Z.-Y.*; Cai, Z.*; Wang, W.*; Huang, Z.*; Ma, Z.*; Liao, J.*; Zhao, X.*; 梶本 亮一; et al.
Physical Review B, 104(22), p.224430_1 - 224430_8, 2021/12
被引用回数：1 パーセンタイル：27.76(Materials Science, Multidisciplinary)Dimerized magnets forming alternating Heisenberg chains exhibit quantum coherence and entanglement and thus can find potential applications in quantum information and computation. However, magnetic systems typically undergo thermal decoherence at finite temperatures. Here, we show inelastic neutron scattering results on an alternating antiferromagnetic-ferromagnetic chain compound NaCuTeO that the excited quasiparticles can counter thermal decoherence and maintain strong correlations at elevated temperatures. At low temperatures, we observe clear dispersive singlet-triplet excitations arising from the dimers formed along the crystalline 
-axis. The excitation gap is of 18 meV and the bandwidth is about half of the gap. The band top energy has a weak modulation along the [100] direction, indicative of a small interchain coupling. The gap increases while the bandwidth decreases with increasing temperature, leading to a strong reduction in the available phase space for the triplons. As a result, the Lorentzian-type energy broadening becomes highly asymmetric as the temperature is raised. These results are associated with a strongly correlated state resulting from hard-core constraint and quasiparticle interactions. We consider these results to be not only evidence for strong correlations at finite temperatures in NaCuTeO, but also for the universality of the strongly correlated state in a broad range of quantum magnetic systems.
-type La
Eu
CuO and NdCuO浅野 駿*; 石井 賢司*; 松村 大樹; 辻 卓也; 工藤 康太*; 谷口 貴紀*; 齋藤 真*; 春原 稔樹*; 川股 隆行*; 小池 洋二*; et al.
Physical Review B, 104(21), p.214504_1 - 214504_7, 2021/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)We performed Cu K-edge X-ray absorption fine-structure measurements on -type LaEuCuO (LECO) and NdCuO (NCO) to investigate the variation in the electronic state associated with the emergence of superconductivity due to annealing. The X-ray absorption near-edge structure spectra of as-sintered (AS) LECO are quite similar to those of AS NCO, indicating that the ground state of AS LECO is a Mott insulator. The electron density after annealing 
was evaluated for both superconducting LECO and nonsuperconducting NCO and was found to be 0.40 and 0.05 electron per Cu atom, respectively. In LECO but not in NCO, extended X-ray absorption fine-structure analysis revealed a reduction in the strength of the Cu-O bond in the CuO plane due to annealing, which is consistent with the screening effect on phonons in the metallic state. The origin of the difference in doping processes due to annealing is discussed in relation to the size of the charge-transfer gap.
深谷 有喜; Zhao, Y.*; Kim, H.-W.*; Ahn, J.-R.*; 吹留 博一*; 松田 巌*
Physical Review B, 104(18), p.L180202_1 - L180202_5, 2021/11
被引用回数：1 パーセンタイル：27.76(Materials Science, Multidisciplinary)2層グラフェンはねじれ角に応じて多彩な物性を発現する。30
のねじれ角を持つ2層グラフェンでは、相対論的ディラックフェルミオンを有する二次元準結晶となる。本研究では、陽電子回折を用いて、SiC(0001)基板上に合成したグラフェン準結晶の原子配置を解明した。グラフェン準結晶の層間隔は3.46
であり、通常のAB積層型に比べ0.17広がることがわかった。この値は、グラフェン間のカップリングの強さを決定するうえで重要なパラメーターとなる。
MnGa thin films underneath a protection layer河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 吉川 智己*; Wang, X.*; 角田 一樹; 室 隆桂之*; 後藤 一希*; 桜庭 裕弥*; 梅津 理恵*; 木村 昭夫*
Physical Review B, 104(19), p.195112_1 - 195112_8, 2021/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)軟X線放射光を用いた角度分解光電子分光法を、1nmのAlキャッピング層を有するホイスラー型CoMnGa薄膜に適用した。バルクのフェルミ面とバンド構造は、表面処理を行っていないにもかかわらず、3次元の結晶構造に由来する面外方向の運動量に沿って変化していた。さらに、フェルミ準位付近に交点を持つ特徴的な交差バンド(ワイルコーン)が存在し、計算結果と一致していた。ワイルコーンはバルク由来のもので、高い異常ネルンスト係数と異常ホール係数の原因となっている。CoMnGeとCoMnGaのバンド構造を詳細に比較した結果、両合金とも剛体バンド描像が有効であり、異常伝導性を改善するためにGaをGeに置き換えることでキャリアの微調整が可能であることが示された。
P studied by soft X-ray photoemission spectroscopy川崎 郁斗; 小畠 雅明; 藤森 伸一; 竹田 幸治; 山上 浩志; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*
Physical Review B, 104(16), p.165124_1 - 165124_8, 2021/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)We carried out angle-resolved photoemission (ARPES) experiments using soft X rays to investigate the electronic structure of the intermediate valence compound EuNiP. Both the Eu
and Eu
components arising from the 4
and 4
final states were observed in the valence spectra, directly confirming an intermediate character of Eu ions. The three-dimensional band structure was studied by ARPES measurements, and we found that the ARPES spectra up to just below the Fermi level can well be explained by a calculation based on the density-functional theory for the non-4
reference compound SrNiP. The heavy-fermion bands in EuNiP are thus considered to be formed through the hybridization between the dispersive valence bands, which resemble those for SrNiP, and the Eu components located at the very vicinity of the Fermi level.
