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松本 貴裕*; 杉本 秀彦*; 大原 高志; 徳光 昭夫*; 冨田 誠*; 池田 進*
Physical Review B, 103(24), p.245401_1 - 245401_9, 2021/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)We investigate the quantum entangled state of two protons terminating on a silicon surface. The entangled states were detected using the surface vibrational dynamics of nanocrystalline silicon with inelastic neutron scattering spectroscopy. The protons are identical, therefore the harmonic oscillator parity constrains the spin degrees of freedom, forming strongly entangled states for all the energy levels of surface vibrations. Compared to the proton entanglement previously observed in hydrogen molecules, this entanglement is characterized by an enormous energy difference of 113 meV between the spin singlet ground state and the spin triplet excited state. We theoretically demonstrate the cascade transition of terahertz entangled photon pairs utilizing proton entanglement.
松本 貴裕*; 野又 郁実*; 大原 高志; 金光 義彦*
Physical Review Materials (Internet), 5(6), p.066003_1 - 066003_9, 2021/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)The hydrogen isotope deuterium has attracted special interest for the manufacture of silicon (Si) semiconductors as well as for the synthesis of isotopically labeled compounds. However, the efficient production of D or H deuteride in a controlled manner is challenging, and rational H isotope enrichment protocols are still lacking. Here, we demonstrate a highly efficient exchange reaction from H to D on the surface of nanocrystalline Si. Fourfold enrichment of D termination was successfully achieved by dipping n-Si into a dilute D solution. By determining the surface-localized vibrational modes for H-and D-terminated n-Si using inelastic neutron scattering spectroscopy, we found that the physical mechanism responsible for this enrichment originates from the difference in the zero-point oscillation energies and entropies of the surface-localized vibrations.
nanocubes via precise solvothermal crystal growth and their anomalous surface compositional reconstruction中島 光一*; 小名木 海飛*; 小林 芳男*; 石垣 徹*; 石川 喜久*; 米田 安宏; Yin, S.*; 垣花 眞人*; 関野 徹*
ACS Omega (Internet), 6(14), p.9410 - 9425, 2021/04
被引用回数：9 パーセンタイル：58.45(Chemistry, Multidisciplinary)チタン酸バリウムナノキューブを水熱合成法によって合成することに成功した。ナノキューブを走査型電子顕微鏡、パルス中性子、大型放射光を用いて詳細に調べたところ、表面に酸化チタンの再構成層が形成されていることを見出した。
Ahadi, A.*; 川崎 卓郎; Harjo, S.; Ko, W.-S.*; Sun, Q. P.*; 土谷 浩一*
Acta Materialia, 165, p.109 - 117, 2019/02
被引用回数：53 パーセンタイル：95.19(Materials Science, Multidisciplinary)We report emergence of an unprecedented elastocaloric effect with a decrease of temperature, well below the temperature range of martensitic phase transformation, in a model nanocrystalline NiTi that preserves slim-hysteresis superelasticity at ultra-low temperatures. The new elastocaloric effect emerges at a temperature of about 90 K, exhibits an opposite sign than the conventional elastocaloric effect, and intensifies gradually with a decrease of temperature to 18 K. At 18 K, a large adiabatic temperature change of +3.4 K is measured upon rapid release of tensile stress. The measured adiabatic temperature change are larger and extend over a wider temperature span than the existing electrocaloric, piezocaloric, and barocaloric cryo-refrigeration materials.
松本 貴裕*; 大原 高志; 杉本 秀彦*; Bennington, S. M.*; 池田 進*
Physical Review Materials (Internet), 1(5), p.051601_1 - 051601_6, 2017/10
被引用回数：2 パーセンタイル：7.69(Materials Science, Multidisciplinary)We identified twin split scattering spectra in hydrogen-terminated nanocrystalline silicon by using inelastic neutron scattering spectroscopy. A standard theoretical analysis based on the localized wave function of hydrogen in not sufficient to explain this duality. We show that this duality originates from the cooperative motion of hydrogen and silicon.
中村 俊博*; 安達 定雄*; 藤井 稔*; 杉本 泰*; 三浦 健太*; 山本 春也
Physical Review B, 91(16), p.165424_1 - 165424_8, 2015/04
被引用回数：16 パーセンタイル：56.29(Materials Science, Multidisciplinary)半導体ナノ結晶は量子閉じ込め効果などサイズに起因したユニークな物性を示すことから、その不純物ドーピングによる新たな電気的及び光学的特性の発現が期待される。本研究では、発光素子への応用が期待されているシリコン(Si)ナノ結晶を対象に、イオン注入法によりリン(P)とホウ素(B)を共ドープし、フォトルミネッセンス(PL)特性のサイズ(平均値: 3.5, 4.4, 5.2nm)、ドープ量(0.1-4.5
10
cm
)依存性を調べた。その結果、Siナノ結晶のサイズや不純物のドープ量が増加するとともに、発光ピークの低エネルギー側へのシフトが観測された。したがって、このピークはバンド間遷移による発光と同定でき、サイズやドープ量の変化によりバンドギャップが減少していると考えることができる。このようなバンド間遷移に加え、イオン注入に伴い形成された欠陥を介した発光も見出し、Siナノ結晶における精密な発光特性制御の可能性を示した。
知見 康弘; 岩瀬 彰宏*; 石川 法人; 小檜山 守*; 稲見 隆*; 神原 正*; 奥田 重雄*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 245(1), p.171 - 175, 2006/04
被引用回数：16 パーセンタイル：72.68(Instruments & Instrumentation)金ナノ結晶での欠陥蓄積における高速粒子照射効果を調べた。種々の結晶粒径(23
156nm)の金ナノ結晶箔試料(厚さ35
m)を、ガスデポジション法とその後の熱処理により作製した。60MeV 
Cイオン,3.54GeV 
Xeイオン及び2.0MeV電子線を低温で試料に照射した。照射中の電気抵抗率変化をその場測定することにより、欠陥蓄積挙動を観測した。電気抵抗率変化の照射量依存性を解析した結果、欠陥生成断面積(
)及び欠陥消滅断面積(
)が結晶粒径の減少とともに単調増加することがわかった。このことは、金多結晶よりも弾き出しエネルギーの閾値(E)が低くなっていると考えられる金ナノ結晶での結晶粒界近傍領域の体積分率が大きいことに起因することを示している。また、金ナノ結晶での電子励起効果の可能性についても議論する。
松波 紀明*; 左高 正雄; 岩瀬 彰宏; 稲見 隆*; 小檜山 守*
Journal of Nuclear Materials, 302(2-3), p.206 - 210, 2002/04
被引用回数：8 パーセンタイル：47.85(Materials Science, Multidisciplinary)物質に対する放射線の効果において、結晶粒の大きさと電子励起との2つの効果を調べるために、ナノ結晶の金と多結晶の金について高エネルギー重イオンによるスパッタリング収率の測定を行った。その結果2つの試料に対するスパッタリング収率は有意な差が見られなかった。また、その収率は弾性衝突カスケードによる計算値と一致し、電子励起効果は見えなかった。
知見 康弘; 岩瀬 彰宏; 石川 法人; 小檜山 守*; 稲見 隆*; 奥田 重雄*
Journal of Nuclear Materials, 297(3), p.355 - 357, 2001/09
被引用回数：217 パーセンタイル：98.84(Materials Science, Multidisciplinary)金ナノ結晶に60MeV炭素イオンを照射し、そのときの欠陥の蓄積及び回復挙動について調べた。実験結果から、ナノ結晶中に照射によって生成される欠陥は、熱的に不安定であることがわかった。このことは、ナノ結晶中に非常に多く割合の結晶粒界が存在することで説明できる。今回の結果は、ナノ結晶材料が耐照射材料として利用できる可能性を示唆するものである。
石川 法人; 田口 富嗣*
no journal, ,
本研究では、酸化物セラミックスCeO
に高速重イオンを照射し、照射表面に形成された損傷構造を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。照射表面に形成されたヒロックと呼ばれるナノ構造体の結晶構造と形態を同定することに成功した。さらに、CeOと同じ結晶構造をもつCaFにおいても照射表面のヒロックを観察した結果、CeOと同様に結晶を保ったヒロックが形成されていることが分かったが、CeOと異なり結晶方位の異なるナノ結晶の形態を持つことが分かった。さらに、結晶構造を反映したクリアなファセットを持つことが分かった。同じ結晶構造であっても、酸化物とフッ化物とでは損傷構造の違うことを提示することができた。
Harjo, S.; 川崎 卓郎; Gong, W.*
no journal, ,
Hierarchical analyses to bridge-scale the microstructures and the mechanical or functional properties using pulsed neutron diffraction with time-of-flight method are introduced. Pulsed neutron diffraction is suitable for microscopic structural observation as a bulk average behavior because of the high penetration ability of neutron and the simultaneous measurement of multiple Bragg peaks. Careful analysis of the Bragg peaks in a neutron diffraction pattern can reveal important structural details of a sample material such as internal stresses, phase conditions, dislocations, texture etc. The pulsed neutron diffraction with time-of-flight and some research examples focusing on steels with fine grains are introduced. Researches of in situ observations on TRIP steels, a lath martensitic steel or a pearlitic steel during loading are introduces as well as the observation during heat treatments.
斉藤 淳一; 工藤 淳貴*; 木場 知将*; 松尾 直樹*; Park, S. K.*; 武末 尚久*
no journal, ,
ナトリウムの新しい応用先として酸化物圧電素子が考えられる。ペロブスカイト強誘電体正方晶チタン酸バリウム(BT)はその基盤となる材料である。開発要素として単結晶ナノキューブの集積化と固溶体化が挙げられる。前者は大きな自発分極を与え、後者は大きな圧電応答を与える。本研究では後者を実現するために、BTを類似物質ジルコニウム酸バリウム(BZ)と固溶させ、当固溶体のナノキューブを合成することを目的とした。当固溶を行うにあたっては、BTの原料である酸化チタン(TiO)に対してジルコニア(ZrO)を使用し、BTナノキューブの水熱合成法と同じ方法を試みた。得られた物質の評価には、X線回折および透過電顕を用いた。
斉藤 淳一; 松尾 直樹*; 木場 知将*; 工藤 淳貴*; Park, S. K.*; 武末 尚久*
no journal, ,
ナトリウムの新しい応用先として酸化物圧電素子が考えられる。ペロブスカイト強誘電体正方晶チタン酸バリウム(BT)はその基盤となる材料である。開発要素として単結晶ナノキューブの集積化と固溶体化が挙げられる。前者は大きな自発分極を与え、後者は大きな圧電応答を与える。本研究では後者を実現するために、BTを類似物質ジルコニウム酸バリウム(BZ)ならびにチタン酸カルシウム(CT)と固溶させ、当固溶体のナノキューブを合成することを目的とした。当固溶を行うにあたっては、BTの原料である酸化チタン(TiO)に対してジルコニア(ZrO)を使用し、同じくBTの原料である水酸化バリウム(Ba(OH))に対して水酸化カルシウム(Ca(OH))を使用して、BTナノキューブの水熱合成法と同じ方法を試みた。得られた物質の評価には、X線回折および透過電顕を用いた。
