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論文

Field-induced insulator-metal transition in EuTe$$_2$$

竹内 徹也*; 本多 史憲*; 青木 大*; 芳賀 芳範; 木田 孝則*; 鳴海 康雄*; 萩原 政幸*; 金道 浩一*; 軽部 皓介*; 播磨 尚朝*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 93(4), p.044708_1 - 044708_10, 2024/04

https://doi.org/10.7566/JPSJ.93.044708

Electrical and magnetic properties of divalent europium antiferromagnet EuTe$$_2$$ are studied on single crystals grown from Te-flux method. Antiferromagnetism occurs at 11 K with an insulating ground state. Application of magnetic field induces a sudden resistance drop leading to a phase transition to metallic state. Energy band calculations reveal the appearance of a Fermi surface pocket with Te-5p character induced by the polarized Eu moments.

論文

Quantum critical behavior of the hyperkagome magnet Mn$$_3$$CoSi

山内 宏樹; Sari, D. P.*; 安井 幸夫*; 坂倉 輝俊*; 木村 宏之*; 中尾 朗子*; 大原 高志; 本田 孝志*; 樹神 克明; 井川 直樹; et al.

Physical Review Research (Internet), 6(1), p.013144_1 - 013144_9, 2024/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.6.013144

$$beta$$-Mn-type family alloys Mn$$_3$$$$TX$$ have three-dimensional antiferromagnetic (AFM) corner-shared triangular network. The antiferromagnet Mn$$_3$$RhSi shows magnetic short-range order (SRO) over a wide temperature range of approximately 500 K above the N$'{e}$el temperature $$T_{rm N}$$ = 190 K. Mn$$_3$$CoSi has the smallest lattice parameter and the lowest $$T_{rm N}$$ in the family compounds. The quantum critical point (QCP) from AFM to the quantum paramagnetic state is expected near a cubic lattice parameter of 6.15 $AA. Although $T_N$$ of Mn$$_3$$CoSi is only 140 K, quantum critical behavior is observed in Mn$$_3$$CoSi as the enhancement of the electronic specific heat coefficient $$gamma$$. We study how the magnetic SRO appears in Mn$$_3$$CoSi by using neutron scattering, $$mu$$SR, and physical property measurements. The experimental results show that the neutron scattering intensity of the magnetic SRO does not change much regardless of the suppressed magnetic moment in the long-range magnetic ordered state compared to those of Mn$$_3$$RhSi. The initial asymmetry drop ratio of $$mu$$SR above $$T_{rm N}$$ becomes small, and the magnetic SRO temperature $$T_{SRO}$$ is suppressed to 240 K. The results suggest that the Mn$$_3$$CoSi is close to the QCP in the Mn$$_3$$$$TX$$ system.

論文

Elucidation of solid particle interfacial phenomena in liquid sodium; Magnetic interactions on liquid metal and solid atoms at the solid interface

Tei, C.; 大高 雅彦; 桑原 大介*

Chemical Physics Letters, 829, p.140755_1 - 140755_6, 2023/10

https://doi.org/10.1016/j.cplett.2023.140755
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)

固体金属粒子の界面に付着した液体ナトリウムの核磁気共鳴(NMR)信号を初めて検出することに成功した。本研究では、液体ナトリウムと液体ナトリウム中に浮遊する金属粒子との相互作用の違いによる緩和時間の違いを確認した。その結果、微小チタン粒子表面と液体金属ナトリウムは化学的ではなく物理的に相互作用していることが明らかとなった。

論文

Spontaneous topological Hall effect induced by non-coplanar antiferromagnetic order in intercalated van der Waals materials

高木 寛貴*; 高木 里奈*; 見波 将*; 野本 拓也*; 大石 一城*; 鈴木 通人*; 柳 有起*; 平山 元昭*; Khanh, N.*; 軽部 皓介*; et al.

Nature Physics, 19(7), p.961 - 968, 2023/07

https://doi.org/10.1038/s41567-023-02017-3
 被引用回数：8 パーセンタイル：96.03(Physics, Multidisciplinary)

In ferromagnets, electric current generally induces a transverse Hall voltage in proportion to the internal magnetization. This effect is frequently used for electrical readout of the spin up and down states. While these properties are usually not expected in antiferromagnets, recent theoretical studies predicted that non-coplanar antiferromagnetic order with finite scalar spin chirality - meaning a solid angle spanned by neighboring spins - can induce a large spontaneous Hall effect even without net magnetization or external magnetic field. This phenomenon, the spontaneous topological Hall effect, can potentially be used for the efficient electrical readout of the antiferromagnetic states, but it has not been experimentally verified due to a lack of appropriate materials hosting such magnetism. Here, we report the discovery of all-in-all-out type non-coplanar antiferromagnetic order in triangular lattice compounds CoTa$$_{3}$$S$$_{6}$$ and CoNb$$_{3}$$S$$_{6}$$. These compounds are reported to host unconventionally large spontaneous Hall effect despite their vanishingly small net magnetization, and our analysis reveals that it can be explained in terms of the topological Hall effect that originates from the fictitious magnetic field associated with scalar spin chirality. These results indicate that the scalar spin chirality mechanism offers a promising route to the realisation of giant spontaneous Hall response even in compensated antiferromagnets, and highlight intercalated van der Waals magnets as a promising quasi-two-dimensional material platform to enable various nontrivial ways of electrical reading and possible writing of non-coplanar antiferromagnetic domains.

論文

Short-range spin order in paramagnetic AgCrSe$$_{2}$$

中村 惇平*; 川北 至信; 岡部 博孝*; Li, B.*; 下村 浩一郎*; 末益 崇*

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 175, p.111199_1 - 111199_8, 2023/04

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2022.111199
 被引用回数：1 パーセンタイル：15.7(Chemistry, Multidisciplinary)

Muon spin rotation ($$mu$$SR) experiments were performed to directly investigate the temperature dependence of the short-range order or correlations of chromium spins in the paramagnetic phase of AgCrSe$$_{2}$$. The detailed investigation of the $$mu$$SR spectra over a wide temperature range from low to high temperatures revealed that the short-range spin correlations developed below about 184 K. It also confirmed no short-range correlations at high temperatures, which had been controversial in previous quasi-elastic neutron scattering studies. In addition, the muon spin relaxation was qualitatively changed and showed large missing asymmetry below about 89 K, where the correlation clearly implied short-range spin order. There could be a preparative phenomenon of the phase transition or an anisotropic short-range spin correlation.

論文

Ferromagnetic crossover within the ferromagnetic order of U$$_{7}$$Te$$_{12}$$

Opletal, P.; 酒井 宏典; 芳賀 芳範; 常盤 欣文; 山本 悦嗣; 神戸 振作; 徳永 陽

Journal of the Physical Society of Japan, 92(3), p.034704_1 - 034704_5, 2023/03

https://doi.org/10.7566/JPSJ.92.034704
 被引用回数：1 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)

U$$_{7}$$Te$$_{12}$$の単結晶の物理的性質を調べた。U$$_{7}$$Te$$_{12}$$が3つの非等価な結晶ウランサイトを持つ六方晶構造を持つことを確認した。常磁性モーメントは、すべてのサイトで一様なモーメントを仮定すると、ウランサイトあたり約1$$mu_{B}$$と推定される。強磁性相転移は$$T_{rm C}$$=48Kで発生し、面内磁化は急激に増加するが、面外成分はあまり増加しない。磁場冷却条件下で温度がさらに$$T_{rm C}$$以下に低下すると、面外成分はT$$^{star}$$=26K付近で急激に増加する。対照的に、T$$^{star}$$付近で面内成分はほとんど変化しない。比熱測定では、T$$^{star}$$付近に$$lambda$$型の異常がないことが示されているため、これらの振る舞いは、秩序した磁気モーメントの再配向、もしくは複数のウランサイトの連続した逐次磁気転移を示唆している。

論文

Magnetic properties of single crystalline Tb$$_5$$Sb$$_3$$

北折 暁*; 金澤 直也*; 木田 孝則*; 鳴海 康雄*; 萩原 政幸*; 金道 浩一*; 竹内 徹也*; 仲村 愛*; 青木 大*; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 92(2), p.024702_1 - 024702_6, 2023/02

https://doi.org/10.7566/JPSJ.92.024702
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic properties of Tb$$_5$$Sb$$_3$$ are reported. Unlike previous investigations on a polycrystal showing multiple phase transitions, the present single crystal sample shows a single transition 133 K. It is also shown that the magnetic hysteresis increases at low temperatures.

論文

Characteristic Fermi surface properties in $$f$$-electron systems

大貫 惇睦*; 摂待 力生*; 芳賀 芳範; 竹内 徹也*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*

Quantum Science; The Frontier of Physics and Chemistry, p.21 - 63, 2022/10

https://doi.org/10.1007/978-981-19-4421-5_2

Fermi surfaces of $$f$$-electron systems and the novel physical properties related with crystal symmetry, electronic correlations and magnetic interactions are reviewed. The key materials are CeRhIn$$_5$$, CeIr$$_3$$, EuCu$$_2$$Ge$$_2$$ and EuPtSi.

論文

Development of a miniature electromagnet probe for the measurement of local velocity in heavy liquid metals

有吉 玄; 大林 寛生; 佐々 敏信

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1071 - 1088, 2022/09

https://doi.org/10.1080/00223131.2022.2030824
 被引用回数：1 パーセンタイル：31.61(Nuclear Science & Technology)

液体重金属中の局所流速計測において、電磁誘導を用いた計測手法は効果的手法の一つである。永久磁石を利用した流速計として、Ricou and Vives' probeやVon Weissenfluh's probeが広く知られているが、これらの流速計は液温上昇に伴う永久磁石の熱減磁により、流速感度および計測体積が低下することが問題点として挙げられる。特に、永久磁石のキュリー温度を超える温度域では流速検出不能となる。そこで本研究では、流速計が持つ温度依存性の解消を目的とし、小型電磁石を内蔵する流速計を開発した。開発された流速計の直径は6mm、長さは155mmである。流速計の基本性能は、室温環境下における矩形管内水銀流れの局所流速分布計測を通して確認され、流速感度および計測体積が評価された。計測された局所流速分布は数値計算によりその妥当性が確認された。

論文

Single crystal growth and magnetic properties of $$alpha$$-Mn and $$beta$$-Mn

大貫 惇睦*; 青木 大*; 仲村 愛*; 松田 達磨*; 中島 美帆*; 芳賀 芳範; 竹内 徹也*

Journal of the Physical Society of Japan, 91(6), p.065001_1 - 065001_2, 2022/06

https://doi.org/10.7566/JPSJ.91.065001
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)

Single crystals of $$alpha$$-Mn and $$beta$$-Mn are successfully grown. Non-Fermi-liquid relations of the low-temperature resistivity and specific heat are found in the spin-liquid state of $$beta$$-Mn. On the other hand, $$alpha$$-Mn exhibits antiferromagnetic transition.

論文

Single crystal growth and magnetic properties of noncentrosymmetric antiferromagnet Mn$$_3$$IrSi

大貫 惇睦*; 金子 良夫*; 青木 大*; 仲村 愛*; 松田 達磨*; 中島 美帆*; 芳賀 芳範; 竹内 徹也*

Journal of the Physical Society of Japan, 91(6), p.065002_1 - 065002_2, 2022/06

https://doi.org/10.7566/JPSJ.91.065002
 被引用回数：2 パーセンタイル：28(Physics, Multidisciplinary)

Single crystals of Mn$$_3$$IrSi were grown using Bridgman method. Mn$$_3$$IrSi shows a remarkable increase of the electrical resistivity below antiferromagnetic transition temperature accompanied by a large jump of specific heat.

論文

Precise magnetization measurements down to 500 mK using a miniature $$^3$$He cryostat and a closed-cycle $$^3$$He gas handling system installed in a SQUID magnetometer without continuous-cooling functionality

島村 一利*; 輪島 裕樹*; 牧野 隼士*; 阿部 聡*; 芳賀 芳範; 佐藤 由昌*; 河江 達也*; 吉田 靖雄*

Japanese Journal of Applied Physics, 61(5), p.056502_1 - 056502_7, 2022/05

https://doi.org/10.35848/1347-4065/ac5bb0
 被引用回数：1 パーセンタイル：17.38(Physics, Applied)

We have conducted precise magnetization measurements down to 500 mK using a commercial magnetometer. The gas handling system contains two sorption pumps filled with granular charcoals. $$^3$$He gas is pressurized up to ambient pressure for liquification at 3 K and the vapor is pumped for cooling. We demonstrate the performance of the system by observing the Meissner effect of aluminum below the superconducting transition temperature.

論文

Abrupt change in electronic states under pressure in new compound EuPt$$_3$$Al$$_5$$

小泉 尭嗣*; 本多 史憲*; 佐藤 芳樹*; Li, D.*; 青木 大*; 芳賀 芳範; 郷地 順*; 長崎 尚子*; 上床 美也*; 金子 良夫*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 91(4), p.043704_1 - 043704_5, 2022/04

https://doi.org/10.7566/JPSJ.91.043704
 被引用回数：2 パーセンタイル：46.35(Physics, Multidisciplinary)

A new ternary europium compound EuPt$$_3$$Al$$_5$$ is reported. It orders antiferromagnetically at 12.4 K. Application of hydrostatic pressure varies the transition temperature and the compound becomes non-magnetic above the critical pressure 9 GPa. The pressure-temperature phase diagram is indicative of a possible valence crossover at the critical pressure.

論文

Magnetic Bragg peak enhancement under ultrasound injection

社本 真一*; 赤津 光洋*; 松浦 直人*; 河村 聖子; 針井 一哉*; 小野 正雄*; Chang, L.-J.*; 伊藤 孝; 根本 祐一*; 家田 淳一

Physical Review Research (Internet), 4(1), p.013245_1 - 013245_7, 2022/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.013245

イットリウム鉄ガーネットの磁気ブラッグピークに対する超音波注入効果を、準弾性中性子散乱によって研究した。磁気ブラッグピークは、温度の低下とともに大幅に強化さる。エネルギー幅は、超音波注入によって引き起こされる試料温度上昇の平方根に比例して増加した。磁気ブラッグピークは格子振動によって増強されることから、この増強はスピン-格子結合と密接に関連していると予想される。縦波モードで100Kを超えると観測された急激な散乱信号の低下は、スピン-格子結合の劣化を示唆している。これは、温度が100Kを超えるとスピンゼーベック効果が低下することと一致しており、スピン-格子結合による劣化メカニズムに証明を与えている。

論文

MT法時系列データ処理における連続ウェーブレット変換の最適な計算設定の提案

小川 大輝; 濱 友紀*; 浅森 浩一; 上田 匠*

物理探査, 75, p.38 - 55, 2022/00

https://doi.org/10.3124/segj.75.38

地磁気地電流(MT)法電磁探査では、時系列を周波数スペクトルに変換することで得られる見掛比抵抗・位相曲線から、地下の比抵抗構造を把握する。短時間フーリエ変換に代わる新しいスペクトル変換手法として、窓関数に相当するウェーブレットを周波数に応じて拡縮し、広帯域の非定常信号の処理に適する連続ウェーブレット変換(CWT)がよく知られている。しかし、ウェーブレットの形状を決定する基底関数やパラメータには任意性がある。そのため、不適切なCWTの計算設定により自然電磁場の真の応答から乖離したスペクトルの値が算出されてしまう可能性があるが、時系列から周波数スペクトルに変換する際の数値誤差がMT法データ処理結果に与える影響が詳細に検証された例は無い。本研究では、0.001Hz-1Hz程度の帯域を対象とし、スペクトル変換に伴う数値誤差を抑制する観点から、MT法データ処理におけるCWTの最適な計算設定を検討した。その結果、提案する計算設定によるCWTを種々のMT法実データに適用することで、自然電磁場の真値を良く反映した見掛比抵抗・位相曲線が得られやすくなり、特に観測データのS/N比が低い場合にその優位性が示唆された。以上により、提案する計算設定は自然電磁場に対する時間・周波数両領域での分解能を良く両立でき、信頼性の高いMT応答を得るのに有効であることを確認した。

論文

Experimental analysis on dynamics of liquid molecules adjacent to particles in nanofluids

橋本 俊輔*; 中島 健次; 菊地 龍弥*; 蒲沢 和也*; 柴田 薫; 山田 武*

Journal of Molecular Liquids, 342, p.117580_1 - 117580_8, 2021/11

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.117580
 被引用回数：3 パーセンタイル：27(Chemistry, Physical)

エチレングリコール水溶液中に二酸化ケイ素(SiO$$_{2}$$)ナノ粒子を分散したナノ流体の準弾性中性子散乱測定(QENS)およびパルス磁場勾配核磁気共鳴分析(PFGNMR)を行った。研究目的は、このナノ流体の熱伝導率が理論値を超えて増加するメカニズムを解明することだった。得られた実験結果は、SiO$$_{2}$$ナノ粒子の周りの液体分子の運動が非常に制限されているため、SiO$$_{2}$$ナノ粒子の添加により、エチレングリコール水溶液中の液体分子の自己拡散係数が低下していることを示す。そして温度一定の条件で、SiO$$_{2}$$ナノ流体中で、液体分子の自己拡散係数が減少するにつれて、熱伝導率が増加した。

論文

Half-integer Shapiro steps in strong ferromagnetic Josephson junctions

Yao, Y.*; Cai, R.*; Yang, S.-H.*; Xing, W.*; Ma, Y.*; 森 道康; Ji, Y.*; 前川 禎通; Xie, X.-C.*; Han, W.*

Physical Review B, 104(10), p.104414_1 - 104414_6, 2021/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.104414
 被引用回数：2 パーセンタイル：7.92(Materials Science, Multidisciplinary)

We report the experimental observation of half-integer Shapiro steps in the strong ferromagnetic Josephson junction (Nb-NiFe-Nb) by investigating the current-phase relation under radio-frequency microwave excitation. The half-integer Shapiro steps are robust in a wide temperature range from T = 4 to 7 K. The half-integer Shapiro steps could be attributed to co-existence of 0- and $$pi$$-states in the strong ferromagnetic NiFe Josephson junctions with the spatial variation of the NiFe thickness. This scenario is also supported by the high-resolution transmission electron microscopy characterization of the Nb/NiFe/Nb junction.

論文

Probing the long-range structure of the $$T^{+}_{cc}$$ with the strong and electromagnetic decays

Meng, L.*; Wang, G.-J.*; Wang, B.*; Zhu, S.-L.*

Physical Review D, 104(5), p.L051502_1 - L051502_8, 2021/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.L051502
 被引用回数：52 パーセンタイル：98.27(Astronomy & Astrophysics)

最近発見された$$T^+_{cc}$$状態の長距離構造をその強い相互作用と電磁相互作用による崩壊の分岐の様子から推定することが可能であることを示した。その結果、$$T_{cc}$$の主成分は$$D^{*+}D^0$$であることがわかった。

論文

Dependence of charge-exchange efficiency on cooling water temperature of a beam transport line

山本 風海; 畠山 衆一郎; Saha, P. K.; 守屋 克洋; 岡部 晃大; 吉本 政弘; 仲野谷 孝充; 藤来 洸裕; 山崎 良雄; 菅沼 和明

EPJ Techniques and Instrumentation (Internet), 8(1), p.9_1 - 9_9, 2021/07

https://doi.org/10.1140/epjti/s40485-021-00067-6

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は最大1MWの高出力陽子ビームを中性子ターゲットに供給している。稼働率を向上し実験成果の最大化を図るために、RCSではさまざま運転パラメータの履歴を記録しているが、そのデータのうち入射効率と入射ビームラインの磁石を冷却している冷却水温度が同期していることを発見した。RCS入射時に、入射負水素(H$$^{-}$$)ビームは炭素薄膜を通過し陽子に変換されるので、入射効率が変動しているという事は陽子への変換効率が冷却水温度に依存していることを示している。ビーム形状,薄膜の条件等から、入射ビームのフォイルへの入射位置が0.072mm程度振動していて、それが磁石磁場の変動に換算して1.63$$times$$10$$^{-5}$$となることを求めた。この値は、単純に磁石が冷却水の温度変動に従って伸び縮みするとして評価した結果とファクタ程度で一致し、変換効率の変動の主要因は磁場変動であることが確認できた。

論文

Anisotropic physical properties of layered antiferromagnet U$$_2$$Pt$$_6$$Ga$$_{15}$$

松本 裕司*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 竹内 徹也*; 三宅 厚志*; 徳永 将史*

Journal of the Physical Society of Japan, 90(7), p.074707_1 - 074707_6, 2021/07

https://doi.org/10.7566/JPSJ.90.074707
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)

A uranium intermetallic compound U$$_2$$Pt$$_6$$Ga$$_{15}$$ was successfully synthesized. This compound crystallizes in the hexagonal Sc$$_{0.6}$$Fe$$_2$$Si$$_{4.9}$$-type structure. Antiferromagnetic transition with highly magnetic anisotropy was established by the physical property measurements.

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