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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

$$beta$$-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

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

 被引用回数:3 パーセンタイル:25.84(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

Magnetic scattering in the simultaneous measurement of small-angle neutron scattering and Bragg edge transmission from steel

大場 洋次郎*; 諸岡 聡; 大石 一城*; 佐藤 信浩*; 井上 倫太郎*; 足立 望*; 鈴木 淳市*; 土山 聡宏*; Gilbert, E. P.*; 杉山 正明*

Journal of Applied Crystallography, 49(5), p.1659 - 1664, 2016/10

 被引用回数:13 パーセンタイル:66.38(Chemistry, Multidisciplinary)

Pulsed neutron sources enable the simultaneous measurement of small-angle neutron scattering (SANS) and Bragg edge transmission. This simultaneous measurement is useful for microstructural characterization in steel. Since most steels are ferromagnetic, magnetic scattering contributions should be considered in both SANS and Bragg edge transmission analyses. An expression for the magnetic scattering contribution to Bragg edge transmission analysis has been derived. The analysis using this expression was applied to Cu steel. The ferrite crystallite size estimated from this Bragg edge transmission analysis with the magnetic scattering contribution was larger than that estimated using conventional expressions. This result indicates that magnetic scattering has to be taken into account for quantitative Bragg edge transmission analysis. In the SANS analysis, the ratio of magnetic to nuclear scattering contributions revealed that the precipitates consist of body-centered cubic Cu$$_{0.7}$$Fe$$_{0.3}$$ and pure Cu, which probably has 9R structure including elastic strain and vacancies. These results show that effective use of the magnetic scattering contribution allows detailed analyses of steel microstructure.

論文

A-Type antiferromagnetic ordering and the transition of the 5$$f$$ electronic state accompanied by unusual moment reorientation in NpRhGa$$_5$$

浄念 信太郎; 目時 直人; 本多 史憲; 金子 耕士; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 青木 大*; 本間 佳哉*; 塩川 佳伸; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.41 - 43, 2006/08

中性子散乱実験によりNpRhGa$$_5$$はT$$_{N1}$$=36KとT$$_{N2}$$=33Kの二段の磁気転移、q=(0 0 1/2)反強磁性ベクトルを持つA-typeの反強磁性秩序を示すことを明らかにした。この物質の磁気構造は面内では強磁性そしてT$$_{N2}$$$$<$$T$$<$$T$$_{N1}$$でNpの磁気モーメントがc軸方向、T$$<$$T$$_{N2}$$では[1 1 0]に平行であることが、磁気構造解析及び10テスラ高磁場中性子散乱実験によって明らかになった。T$$_{N2}$$において非常に大きな磁気モーメントのとびが生じ、磁気モーメントの方向が変わるとともに5$$f$$電子状態に大きな変化が生じることを明らかにした。磁気形状因子の測定によりNpRhGa$$_5$$の磁性がおもに軌道磁気モーメントによって担われていることを明らかにし、また5$$f$$電子が遍歴性を示していることがわかった。

論文

Resonant magnetic X-ray scattering study of UPd$$_2$$Al$$_3$$

石井 賢司; 葛下 かおり; 村上 洋一; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.102 - 104, 2006/08

UPd$$_2$$Al$$_3$$$$T_N$$=14.5K以下で生じる反強磁性秩序と$$T_c$$=2K以下での超伝導が共存する興味深い物質である。共鳴X線磁気散乱により磁性と超伝導の結合を議論するためにも、$$T_c$$を越える実験の前に、それぞれの吸収端での共鳴の性質を知っておく必要がある。そのために、われわれは$$T_c < T < T_N$$においてUの$$M_1$$から$$M_4$$吸収端までの吸収端での共鳴X線磁気散乱の測定を行った。$$M_4$$吸収端での非常に大きな共鳴に加えて、$$3p_{1/2}$$から$$6d$$への遷移に対応する$$M_2$$吸収端でも共鳴が観測された。一方、$$M_1$$及び$$M_3$$吸収端での共鳴は小さいものであった。

論文

$$R$$-dependence of spin exchange interactions in $$R$$MnO$$_{3}$$ ($$R$$ = Rare-Earth Ions)

梶本 亮一; 望月 秀記*; 吉澤 英樹*; 新谷 寛*; 木村 剛*; 十倉 好紀*

Journal of the Physical Society of Japan, 74(9), p.2430 - 2433, 2005/09

 被引用回数:37 パーセンタイル:79.55(Physics, Multidisciplinary)

A型反強磁性秩序を示すPrMnO$$_{3}$$と長距離磁気秩序を示すTbMnO$$_{3}$$のマグノン励起を中性子非弾性散乱実験によって調べた。LaMnO$$_{3}$$の結果(K. Hirota $textit{et al.}$)も合わせて議論することで$$R$$イオンの違いによるスピン交換相互作用の系統的な変化を明らかにした。$$R$$イオンの半径が小さくなるにつれて$$ab$$面内の最近接サイト間の交換相互作用は急激に減少し、TbMnO$$_{3}$$では有限の次近接サイト間交換相互作用が存在する。対照的に$$c$$軸方向の交換相互作用の$$R$$依存性は非常に小さい。これらの結果は、$$R$$MnO$$_{3}$$における磁気構造の変化は最近接サイト間相互作用と次近接サイト間相互作用の競合によって引き起こされるという説(T. Kimura $textit{et al.}$)と整合している。

論文

Neutron scattering study on 5f itinerant antiferromagnet UPdGa$$_5$$

池田 修悟; 目時 直人; 芳賀 芳範; 金子 耕士; 松田 達磨; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 359-361, p.1030 - 1032, 2005/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:6.21(Physics, Condensed Matter)

われわれはGaフラックス法を用いて、UPdGa$$_5$$の単結晶を育成することに成功した。帯磁率は弱い温度依存性を示すとともに、異方性も小さく、5$$f$$が遍歴的であると考えられる。また$$T_N$$=31Kにおいて、帯磁率とともに電気抵抗が急激に減少することを明らかにした。また中性子回折から、磁気構造が$${Q}$$=[0,0,1/2]で表されることを見いだした。0.33$$mu$$$$_{B}$$の大きさを持つ$$c$$軸に平行なウランの磁気モーメントが、$$c$$面内では強磁性的に、面間では反強磁性的に結合している構造となっている。

論文

High-energy resolution inelastic neutron scattering experiment on magnetic fracton dispersion in near-percolating three-dimensional Heisenberg antiferromagnet, RbMn$$_{0,4}$$Mg$$_{0.6}$$F$$_{3}$$

伊藤 晋一*; 梶本 亮一; Adams, M. A.*

Journal of the Physical Society of Japan, 74(1), p.279 - 282, 2005/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:26.63(Physics, Multidisciplinary)

パーコレーション濃度近傍の三次元ハイゼンベルク反強磁性体RbMn$$_{0.4}$$Mg$$_{0.6}$$F$$_{3}$$の低温($$T=1.5$$K)における磁気フラクトンを高エネルギー分解能($$Delta E=17.5mu$$eV)非弾性中性子散乱実験により研究した。フラクトンの分散は$$hbaromega=q^z$$($$q$$は波数)の分散関係に従うことがわかった。指数$$z$$は2.5と求まり、理論の予測通り三次元系のフラクタル次元 ($$D_f=2.48$$)と良い一致を示している。

論文

Magnetic structure of CoO studied by neutron and synchrotron X-ray diffraction

富安 啓輔*; 稲見 俊哉; 池田 直*

Physical Review B, 70(11), p.184411_1 - 184411_6, 2004/11

 被引用回数:43 パーセンタイル:83.13(Materials Science, Multidisciplinary)

289K以下でCoOは三回軸に平行な伝播ベクトルで表される長距離磁気秩序を示す。しかしながら格子は四回軸と三回軸の混ざった単斜晶にひずむ。この矛盾を明らかにするためにわれわれは中性子回折実験と放射光X線回折実験を単結晶CoOに対して行い、新しい四回軸に平行な伝播ベクトルで表される一連の磁気反射を転移点以下で見いだした。この結果は正方晶と三方晶の伝播ベクトルを持ったCoOの新しい磁気構造を提案するもので、これは単斜晶の対称性を持ち、格子のひずみとも一致する。

論文

Phonon density of states in Sr$$_{2}$$FeCoO$$_{6-delta}$$ and SrBaFeCoO$$_{6-delta}$$; Effects induced by magnetic order and transport coherence

Rykov, A. I.*; 野村 貴美*; 澤田 嗣郎*; 三井 隆也; 瀬戸 誠*; 為ヶ井 強*; 徳永 将史*

Physical Review B, 68(22), p.224401_1 - 224401_7, 2003/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:42.85(Materials Science, Multidisciplinary)

遷移金属酸化物Sr$$_{2}$$FeCoO$$_{6-delta}$$, SrBaFeCoO$$_{6-delta}$$の低温での磁気相転移温度近傍における核共鳴非弾性散乱測定を行った。測定結果では、転移温度(Tc$$sim$$150K)に温度を下げるのにしたがい、非弾性散乱スペクトルの低エネルギー成分(14meV)に見られるピークが顕著に増加し、転移温度以下では分裂することが観測された。また、Tc以下では、20meV近傍のメインバンドエッジ部に顕著なソフトニングも観測された。本論文では、実験結果についての報告と、格子振動のソフトニングが、材料の磁気相転移発現時の超交換相互作用の変調効果によるものであることを示す。

論文

Single crystal growth and magnetic properties of 5$$f$$-itinerant antiferromagnet UPdGa$$_5$$

池田 修悟; 目時 直人; 芳賀 芳範; 金子 耕士; 松田 達磨; 大貫 惇睦; Galatanu, A.

Journal of the Physical Society of Japan, 72(10), p.2622 - 2626, 2003/10

 被引用回数:16 パーセンタイル:65.59(Physics, Multidisciplinary)

Gaの自己フラックス法により、ウラン3元化合物UPdGa$$_5$$の単結晶育成を行った。磁化率は、5$$f$$電子の遍歴性と一致するような小さな温度依存性と異方性を示した。私達は、電気抵抗と磁化率測定において、ネール点31K以下に明らかな異常を確認した。磁気構造は、中性子散乱測定によって研究された。その結果、伝播ベクトル$$Q$$=[0,0,1/2]の反強磁性ピークを観測した。ウラン5fの磁気モーメントは、$$c$$軸に平行で、大きさは0.33$$mu_{rm B}$$/Uであり、$$c$$面内は強磁性的で、$$c$$軸方向に沿って反強磁性的に配列していることがわかった。

論文

Magnetic resonant X-ray scattering in KCuF$$_{3}$$

高橋 学*; 薄田 学; 五十嵐 潤一

Physical Review B, 67(6), p.064425_1 - 064425_7, 2003/02

 被引用回数:21 パーセンタイル:68.18(Materials Science, Multidisciplinary)

KCuF$$_{3}$$におけるCuのK端での磁気共鳴X線散乱スペクトルを第一原理計算から求めた。フルポテンシャルLAPW法を用いて、格子歪みは実験から得られたものを入力した。スピン軌道相互佐用を考慮することで、磁気秩序に対応する超格子点でのブラッグ強度の実験結果を良く再現する結果を得た。また、軌道秩序に対応する超格子点でのブラッグ強度もよく再現でき、その強度が格子歪から来ていることを明らかにすることができた。

論文

Simulation study on collisionless loss of runaway electrons by magnetic perturbations in a tokamak

徳田 伸二; 芳野 隆治

Nuclear Fusion, 39(9), p.1123 - 1132, 1999/09

 被引用回数:21 パーセンタイル:56.36(Physics, Fluids & Plasmas)

シミュレーションによって、ディスラプション時に予想される幅をもつ磁気島は相対論的電子の無衝突損失を引き起こし、その損失率は逃走電子発生を回避・抑制するのに十分に高いことが確認された。これは、ディスラプション時の磁場揺動に対しては、トロイダル運動量保存の破れによる閉じ込め損失が相対論的電子に働く位相平均効果による閉じ込め改善を上回るためである。このシミュレーション結果は、逃走電子発生を回避するプラズマ緊急停止に関するJT-60U実験結果に対して強い裏付けを与える。

論文

Neutron scattering study of the antiferromagnetic ordering in UPt$$_{3}$$ at mK-temperatures

小池 良浩*; 目時 直人; 木村 憲彰*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦*; 前沢 邦彦*

Physica B; Condensed Matter, 259-261, p.662 - 663, 1999/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:22.8(Physics, Condensed Matter)

重い電子系超伝導体UPt$$_{3}$$は5Kで、数百$AA$程度のスピン相関を持つ反強磁性に転移することが中性子散乱等によって示されているが、NMRや比熱等の実験ではその温度で異常は観察されず、ダイナミカルに揺らいでいる秩序状態ではないかと考えられていた。また超低温における比熱、熱膨張率の実験では20mK近傍で異常が観察され磁気転移の可能性が示唆されていた。そこで、UPt$$_{3}$$の反強磁性秩序について超低温での中性子散乱実験を行った。(0.501)反強磁性ピークの温度変化をmKの領域まで観察したところ、高温では5Kから300$AA$程度のスピン相関を持つ反強磁性状態ピークが観察され、さらに50mK以下で磁気ピークがシャープになり20mKで、resolution limitの反強磁性ピークが観察された。このことは20mKでスピンの反強磁性相関がlong rangeになっていることを示している。

論文

Long range antiferromagnetic ordering observed below 20 mk in the heavy fermion superconductor UPt$$_{3}$$

小池 良浩*; 目時 直人; 木村 憲彰*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦*; 前沢 邦彦*

Journal of the Physical Society of Japan, 67(4), p.1142 - 1145, 1998/04

 被引用回数:24 パーセンタイル:85.82(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体UPt$$_{3}$$は5Kで、数百$AA$程度のスピン相関を持つ反強磁性に転移することが中性子散乱等によって示されているが、NMRや比熱等の実験ではこの温度で異常は観察されず、ダイナミカルに揺らいでいる秩序状態ではないかと考えられていた。また超低温における比熱、熱膨張率の実験では20mK近傍で異常が観察され磁気転移の可能性が示唆されていた。そこで、UPt$$_{3}$$の反強磁性秩序について超低温での中性子散乱実験を行った。(0.501)反強磁性ピークの温度変化をmKの領域まで観察したところ、高温では5Kから300$AA$程度のスピン相関を持つ反強磁性状態ピークが観察され、さらに50mK以下で磁気ピークがシャープになり20mKで、resolution limitの反強磁性ピークが観察された。このことは20mKで長距離反強磁性状態に転移したことを意味する。

論文

Neutron scattering study of the magnetic structure of DyCu$$_{2}$$

小池 良浩*; 目時 直人; 森井 幸生; 吉田 良行*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦*

Journal of the Physical Society of Japan, 66(12), p.4053 - 4054, 1997/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:47.57(Physics, Multidisciplinary)

DyCu$$_{2}$$は帯磁率などの測定からT$$_{N}$$=31.5Kで磁気秩序を示す。熱膨張率の測定では約20Kにも異常が見られ、この温度で磁気転移が存在することが示唆されていた。そこで中性子散乱実験により磁気構造の変化を調べた。その結果20Kでの磁気転移の存在を確認した。低温相(T$$<$$20K)はa軸方向に3倍周期の磁気構造を持ち、(i)(h$$pm$$1/30l)(h+lが偶数)と(i')(h0l)(h+lが奇数)、で表される位置に磁気散乱が観察され、それぞれ別の磁気秩序変数のように振る舞い、(1/300)と(000)の2つの反強磁性ベクトルが存在することがわかった。高温相(20K$$<$$T$$<$$30K)では磁気散乱ピークがincommensurateな位置(i')(h$$pm$$[1/3+$$delta$$]0l)(h+lが偶数、$$delta$$~0.012)に観察された。一方、20前後で(200)及び(002)核散乱ピークの位置、及び強度になんら温度変化は観測されず、この温度で結晶構造に大きな変化が生じていないことがわかった。以上の実験結果から、高温相で非常に長周期のincommensurateな磁気構造が安定であることが明らかとなった。

論文

Polarization analyzing system for X-ray magnetic kerr rotation in X-ray magnetic resonant scattering

森 浩一*; 並河 一道*; 舟橋 聖義*; 東 保男*; 安藤 正海*

Review of Scientific Instruments, 64(7), p.1825 - 1830, 1993/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:52.9(Instruments & Instrumentation)

X線の共鳴磁気散乱には、磁気旋光性が付随する。これは、X線磁気ファラデー効果やX線磁気カー効果なる現象として現われる。後者は、試料で回折されたX線における偏光主軸の回転現象である。この様な現象は、磁性研究に応用することができる。我々は、X線磁気カー回転角を測定する偏光解析システムを開発した。この装置の基本構成は、2軸回折計で、偏光子、電磁石、検光子から成る。入射X線に45゜直線偏光X線を用いた、希土類強磁性体ガドリニウムのL$$_{3}$$吸収端における測定を行った。最大の回転角は、約2゜で、測定精度は、0.2゜~0.3゜であった。

論文

Observation of X-ray magnetic Kerr rotation at Gd L absorption edges

森 浩一; 並河 一道*; 小山 泰城*; 安藤 正海*

Japanese Journal of Applied Physics, 32(Suppl.32-2), p.323 - 325, 1993/00

磁気的なX線の共鳴散乱には、磁気旋光性が付随している。試料に入射する直接偏光X線を右回り円偏光と左回り円偏光X線の和として考えた場合、散乱後にそれぞれの円偏光の振幅と位相に差が生じると、はじめの直線偏光の向きから傾いた主軸を持つ楕円偏光X線になる。この様な現象は、回折X線においては、X線磁気カー効果として観測される。双極子近似の下では、回転の大きさは電子非占有準位のスピン偏極度のエネルギー微分値に比例する。測定は、ポーラライザー、電磁石、アナライザーを搭載した2軸回折計で行った。水平面内で直線偏光した放射光X線をポーラライザーにより45°直線偏X線とし、入射光とした。希土類強磁性体ガドリニウムのL$$_{2}$$, L$$_{3}$$吸収端近傍での回転の様子は、およそ理論から予想される結果と一致した。しかし、L$$_{3}$$吸収端の5eV低エネルギー側には、予想されない回転が現われ、新たな研究課題を得た。

論文

Magnetic substate population in $$^{1}$$$$^{2}$$C+$$^{1}$$$$^{2}$$C inelastic scattering

杉山 康治; 鹿園 直基; 冨田 芳明; 池添 博; 立川 敏樹*; 竹腰 英子; 久保野 茂*; 田中 雅彦*

Phys.Lett.,B, 159(2-3), p.90 - 94, 1985/00

$$^{1}$$$$^{2}$$C+$$^{1}$$$$^{2}$$C非弾性散乱で励起された$$^{1}$$$$^{2}$$Cの2$$^{+}$$状態のスピンがどの方向に向いているかを知ることは、核反応機構を解明するために重要である。今回の実験は、反応後放出された$$^{1}$$$$^{2}$$Cの2$$^{+}$$状態の運動量が、$$gamma$$崩壊によってどう変わるかを測定することによって、2$$^{+}$$状態のスピンの向きを求めた。この実験は測定器として高運動量分解能が必要であり、原研で製作された重イオンスペクトロメータ「ENMA」で始めて可能になった。2$$^{+}$$状態のスピンの向きが入射エネルギーや散乱角度によってどう変わるかを詳しく測定した。その結果はDWBA法というモデル計算によって良く再現できた。

論文

Critical magnetic scattering of neutrons in chromium

濱口 由和; YORIHIKO.TSUNODA*; NOBUHIKO.KUNITOMI*

Journal of Applied Physics, 39(2), p.1227 - 1228, 1968/00

 被引用回数:5

抄録なし

論文

Sum rules relating coherent X-ray scattering data to the diamagnetic nuclear shielding constant and to the self-energy of the charge distribution of the scatterer

小幡 行雄*; J.N.Silverman*

Journal of Chemical Physics, 38(5), p.1254 - 1255, 1963/00

抄録なし

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