Incommensurate helimagnetic structure of Ba(FeSc)O determined by single-crystal neutron diffraction

田中 誠也*; 鬼柳 亮嗣; 石川 喜久*; 天児 寧*; 飯山 拓*; 二村 竜祐*; 丸山 建一*; 内海 重宣*

Physical Review Materials (Internet), 7(1), p.014403_1 - 014403_11, 2023/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.7.014403

Sc-substituted hexagonal ferrite Ba(FeSc)O has an incommensurate helimagnetic structure. However, the incommensurate helimagnetic structure has not been sufficiently determined, and the mechanism via which the helimagnetism develops has not been studied. Time-of-flight single-crystal neutron diffraction measurements were performed on single-crystal samples of Ba(FeSc)O with Sc concentrations of x = 0, 0.128, 0.153, and 0.193. The magnetic structure analyses revealed that the helimagnetic structure of Ba(FeSc)O is a cone type whose base is in the ab plane and height is in the c-axis direction. The magnetic moments of Fe2(4), Fe4(4), and Fe5(12) are aligned with distinct angles, leading to the helimagnetic structure of Ba(FeSc)O, and can be explained by assuming that there is an antiferromagnetic superexchange interaction between Fe2(4) and Fe5(12) that is negligible in the x = 0 crystal. The shorter bond distance of Fe2-O1 in Sc-rich crystals revealed by the crystal structure analyses enhances the superexchange interaction . The relatively strong leads to competition among the three superexchange interactions, , , and , resulting in the development of the helimagnetic structure. These findings facilitate the understanding of the essentials of the basic magnetic material BaFeO.

Magnetic phase diagram of helimagnetic Ba(FeSc)O (0 x 0.2) hexagonal ferrite

丸山 建一*; 田中 誠也*; 鬼柳 亮嗣; 中尾 朗子*; 森山 健太郎*; 石川 喜久*; 天児 寧*; 飯山 拓*; 二村 竜祐*; 内海 重宣*; et al.

Journal of Alloys and Compounds, 892, p.162125_1 - 162125_8, 2022/02

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.162125

Hexagonal ferrite Ba(FeSc)O is an important magnetic oxide material in both science and engineering because it exhibits helimagnetism around room temperature (300 K). In this study, the magnetic phase diagram of Ba(FeSc)O consisting of ferri-, heli-, antiferro-, and paramagnetic phases has been completed through magnetization and neutron diffraction measurements. The magnetic phase transition temperature to paramagnetism decreases with the increase in x, and the temperature at which the magnetization reaches a maximum, which corresponds to the magnetic phase transition from heli- to ferrimagnetism, is determined for low x crystals. The temperatures at which helimagnetism appears are precisely determined by observing the magnetic satellite reflection peaks in neutron diffraction at various temperatures, which characterize helimagnetism. Based on these results, the magnetic phase diagram of the Ba(FeSc)O system is constructed in the T-x plane. Helimagnetism appears at x 0.06, and magnetism with antiferromagnetic components appears as the extension phase of helimagnetism at x 0.19 through the coexistence region. The turn angle of the helix for each x crystal is calculated from the relationship, , where is the incommensurability. The turn angle decreases with the increase in temperature for the same x crystal, and increases with the increase in x at the same temperature. Furthermore, it is found that there are clear thresholds at which cannot take values between 0 < < 90 and 170 < < 180.

TRAIL-R2 superoligomerization induced by human monoclonal agonistic antibody KMTR2

玉田 太郎; 新見 大輔*; 池田 昌弘*; 米澤 悌*; 片岡 之郎*; 黒木 良太; 森 英治*; 元木 一宏*

Scientific Reports (Internet), 5, p.17936_1 - 17936_12, 2015/12

https://doi.org/10.1038/srep17936

完全ヒトモノクローナル抗体KMTR2は、腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド受容体2(TRAIL-R2)に対して強いアゴニスト単体活性(架橋剤無しでアポトーシス細胞死を誘導)を示す。KMTR2によるアゴニスト単体活性発現メカニズムを明らかにすることを目的として、TRAIL-R2の細胞外領域とKMTR2のFabフラグメント(KMTR2-Fab)の複合体結晶構造を2.1分解能で決定した。結晶中において、KMTR2-Fab2分子は結晶学的2回対称に基づき軽鎖のCDR2領域間で会合していたが、この会合がTRAIL-R2重合を促進していると着想した。この着想を実証するために、CDR2間に存在するAsn53をArgに置換した変異体を作製し、種々の機能解析を実施した。その結果、Arg変異体は抗原結合能を保持したまま、アポトーシス誘導活性を失うことが判明した。よって、着想したとおり、結晶学的2回対称に基づくKMTR2の二量体化が核となることでTRAIL-R2の超重合状態が惹起され、腫瘍細胞の細胞死を誘導するアゴニスト活性を発現していることを明らかにした。

Phase transitions and hydrogen bonding in deuterated calcium hydroxide; High-pressure and high-temperature neutron diffraction measurements

飯塚 理子*; 小松 一生*; 鍵 裕之*; 永井 隆哉*; 佐野 亜沙美; 服部 高典; 後藤 弘匡*; 八木 健彦*

Journal of Solid State Chemistry, 218, p.95 - 102, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.jssc.2014.06.010

重水素化したカルシウム水酸化物(Ca(OD))の高圧その場中性子散乱実験を、J-PARCのパルス中性子を用い、パリ-エジンバラプレスとマルチアンビルプレスを用いて行った。常圧には回収できない、高圧常温相の水素位置を含めた原子位置を初めて求めた。高圧下において水素結合が曲がっていることが明らかになり、これはラマン分光の結果と調和的である。高温高圧相に関しては、先行研究の常圧下に回収して求められた構造と一致した。これらの観測結果から、高圧下における相転移はCaO多面体で構成される層のスライドと、Ca原子の変位、Ca-O再構成と水素結合の配向の変化によりおこることが明らかとなった。

X線結晶構造解析プログラムの並列化

渡部 弘*; 南 正雪*; 山本 昭二*

JAERI-Data/Code 97-038, 24 Pages, 1997/10

JAERI-Data-Code-97-038.pdf:0.95MB

X線結晶構造解析プログラムのベクトル化及び並列化について報告する。ベクトル化ではベクトル長の長い多次元離散フーリエ変換ルーチンを開発導入し、オリジナル版の12.0倍の高速化を達成した。さらに上記ルーチンをSX-4のマイクロタスク機能により、共有メモリ内での並列化を行った。その結果、14並列でさらに3.0倍の高速化が図られた。オリジナル版の経過時間と14並列版の経過時間を比べると、35.9倍の高速化に成功している。

Tetragonal and orthorhombic phases of LaNiO

梶谷 剛*; 北垣 康成*; 平賀 賢二*; 細谷 正一*; 福田 承生*; 山口 泰男*; 和田 信二*; 水貝 俊治*; 森井 幸生; 渕崎 員弘; et al.

Physica C, 185-189, p.579 - 580, 1991/00

https://doi.org/10.1016/0921-4534(91)92092-P

LaNiO(0≦y≦0.1)について10Kから900KにわたってX線および中性子線を使った結晶構造解析を行い、正方晶、斜方晶(1)、斜方晶(2)の相図を作成した。さらにLaNiOにおいて室温の斜方晶(1)で構造要素であるNiO八面体がbc面内(bca設定)で傾くことや、70K以下の斜方晶(2)で磁気散乱ピーク(011)が巾広くなることが判明した。

電子リニアックによる熱中性子散乱装置

本橋 治彦; 坂本 正誠

JAERI-M 7581, 31 Pages, 1978/03

JAERI-M-7581.pdf:1.34MB

固体及び液体による中性子回折の研究を行うために、パルス中性子源として原研リニアックを使用し、TOF型中性子分光器を設置した。ここでは装置の概要と特性について述べる。モデレータの工夫により、観測された中性子の波長範囲は0.4であり、時間分解能(t/t)=510の値を得ることに成功した。この値はNi多結晶体及びhiF単結晶の中性子回折図形から得た。

Phase transition and internal crystal structure of superprotonic conductor, RbKH(SeO)

鬼柳 亮嗣; 松尾 康光*; 大原 高志; 川崎 卓郎; 及川 健一; 金子 耕士; 田村 格良; 花島 隆泰*; 宗像 孝司*; 中尾 朗子*; et al.

no journal, , 

MH(XO)(M=アルカリ金属、X=Se, S)で表わされる一連の物質群は比較的低温において高いプロトン伝導性を示すことが知られており、低い温度でも動作可能な電池やセンサーなどの応用材料として注目を集めている。高いプロトン伝導性は構造相転移とともに発現するが、その相転移温度はMやXの元素種によって変化する。本研究では元素種の変化によりなぜ相転移温度が変化するのかを明らかにするため、Mの元素としてRbとKを入れた物質を対象として相転移温度と内部構造の変化の関係を調べた。伝導度や示唆熱の測定により、K原子の濃度が濃くなるにつれて相転移温度が低下することが明らかとなったが、その変化はK原子の濃度に対して線形ではないことがわかった。中性子構造解析の結果、K原子は2つのMサイトのうちの一つを優先的に占有することがわかった。また、K原子の濃度が増えるにつれてSeO四面体のひずみが大きくなっていることがわかり、この歪が相転移温度の決定に大きな役割を果たしていることが示唆された。

High-temperature neutron diffraction experiment above 15 GPa using MA6-8

佐野 亜沙美; 服部 高典; 舟越 賢一*; 阿部 淳*; 町田 真一*

no journal, , 

中性子回折実験は高圧下における構造解析において、軽元素の位置など、X線にはない重要な情報を与えてくれる重要なツールである。しかし10GPaを超えた圧力での高温実験は、中性子実験に充分な試料サイズの確保と、高温発生に必要な断熱の確保という相反する要請のためにこれまで成功していなかった。この問題を解決するために、今回、8つの2段目アンビルにより試料を加圧する6-8式加圧を中性子回折実験に初めて適用した。実験はJ-PARC MLF内のPLANETに導入されたマルチアンビルプレスを用いて行った。NaClを内部標準物質として用いた試験では、16GPaの圧力発生を確認した。また珪灰石を出発物質として用いた実験では、16GPaで1100Cでの3時間の加熱後、CaSiOペロブスカイトの合成を確認した。本結果はMA6-8の高温高圧中性子回折実験における有用性を示したものであるといえる。

MA分離試薬TPENとその誘導体を用いた希土類錯体の合成

村山 達哉*; 渡邉 雅之; 藤澤 清史*

no journal, , 

本研究では、抽出剤であるN,N,N',N'-Tetrakis(2-pyridylmethyl)ethylenediamine(TPEN)に加え、エチレン鎖上にメチル基を導入した誘導体N,N,N',N'-Tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,2-propanediamine(MeTPEN)を配位子として用いて、希土類元素であるユウロピウム(Eu)の錯体を合成し、それらの分子構造や各種物性を様々な分光分析を駆使して比較した。