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論文

Continuum excitation and pseudospin wave in quantum spin-liquid and quadrupole ordered states of Tb$$_{2+x}$$Ti$$_{2-x}$$O$$_{7+y}$$

門脇 広明*; 脇田 美香*; F${aa}$k, B.*; Ollivier, J.*; 河村 聖子; 中島 健次; 高津 浩*; 玉井 元健*

Journal of the Physical Society of Japan, 87(6), p.064704_1 - 064704_6, 2018/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:14.47(Physics, Multidisciplinary)

フラストレートしたパイロクロア酸化物Tb$$_{2+x}$$Ti$$_{2-x}$$O$$_{7+y}$$についての非弾性中性子散乱実験を行った。相転移を示さず量子スピン液体になる系($$x = -0.007 < x_{c} < sim -0.0025$$)と、二つの四重極秩序を起こす系($$x = 0.000, 0.003$$)の単結晶試料を調べた。量子スピン液体の系は弾性散乱の他に0.1meV程度の連続励起を持ち、$$x$$が増加すると連続励起領域から四重極のスピン波が分かれてくる。これは、粉末試料の結果と同じであり、試料の$$x$$の制御がよくできている証拠である。

論文

Effect of rattling motion without cage structure on lattice thermal conductivity in LaOBiS$$_{2-x}$$Se$$_x$$

Lee, C. H.*; 西田 篤弘*; 長谷川 巧*; 西当 弘隆*; 國岡 春乃*; 河村 聖子; 中村 充孝; 中島 健次; 水口 佳一*

Applied Physics Letters, 112(2), p.023903_1 - 023903_4, 2018/01

 被引用回数:9 パーセンタイル:6.81(Physics, Applied)

LaOBiS$$_{2-x}$$Se$$_x$$の低エネルギーフォノンを中性子非弾性散乱によって調べた。主にBi原子の振動に関連すると思われる分散のないフラットなフォノンが、比較的低いエネルギー$$E = 6 sim 6.7$$meVに観測された。このフォノンは、S原子よりも原子質量の大きいSeをドープし格子が膨張することによってソフト化する。同時に、Seドープにより格子熱伝導率が減少する。これらの結果は、LaOBiS$$_{2-x}$$Se$$_x$$が籠状構造を持たないにもかかわらず、Bi原子のラットリングが籠状化合物のラットリングのようにフォノンを散乱しうるということを示唆しており、それが熱電特性を向上させるのに寄与していると考えられる。

論文

Vibrational states of atomic hydrogen in bulk and nanocrystalline palladium studied by neutron spectroscopy

古府 麻衣子; 橋本 直樹*; 秋葉 宙*; 小林 浩和*; 北川 宏*; 飯田 一樹*; 中村 充孝; 山室 修*

Physical Review B, 96(5), p.054304_1 - 054304_7, 2017/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:43.58(Materials Science, Multidisciplinary)

中性子分光法を用いて、バルク及びナノ結晶パラジウム中の水素原子の振動状態を、広いエネルギー領域($$0 le hbar omega le 300$$meV)について調べた。バルクのパラジウム水素化物では、水素の振動励起は量子調和振動子(QHO)で大まかに記述された。一方、直径8nmのナノ結晶パラジウム水素化物では、付加的な振動励起が80meV以上のエネルギー領域に観測された。この付加的な振動励起のエネルギーと強度はQHOでは説明できず、非調和性の強いトランペット型ポテンシャルにおける振動と記述された。この付加的な励起は、表面効果により安定化されたサブ表面(表面下2-3層)の正四面体サイトに配置された水素原子の振動だと考えられる。本研究は、金属ナノ粒子中の水素の振動を明瞭に検知した初めての実験的研究である。

論文

Magnetic excitations in heavy-fermion superconductor PrOs$$_{4}$$Sb$$_{12}$$

桑原 慶太郎*; 岩佐 和晃*; 神木 政史*; 金子 耕士; 荒木 新吾; 目時 直人; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 佐藤 英行*

Journal of the Physical Society of Japan, 73(6), p.1438 - 1441, 2004/06

 被引用回数:58 パーセンタイル:11.66(Physics, Multidisciplinary)

初めてのPr系重い電子系超伝導体PrOs$$_{4}$$Sb$$_{12}$$について中性子非弾性散乱による研究を行った。単結晶試料について測定したところ、色々な散乱波数において約0.7meVの位置に第一励起を観察した。これは以前粉末試料を用いて行われた研究結果と矛盾しない。非弾性スペクトルの磁場依存性の測定からこの物質の結晶場準位が$$Gamma$$$$_{1}$$一重項基底状態,$$Gamma$$$$_{4}$$三重項第一励起状態を伴うことを明らかにした。第一励起ピークは、この物質における磁場誘起反強四極秩序ベクトルQ=(100)付近で準弾性散乱的になっており、重い電子状態を担う準粒子が第一励起を介して生じると考えられる。弾性散乱の結果から、この準粒子間の相互作用は四極子相互作用が本質的であることが以前のわれわれの研究から明らかになっている。超伝導状態における低エネルギー励起の減少は、この準粒子が重い電子系超伝導を担っている証拠と考えられ、軌道揺らぎによって媒介されている可能性を示唆している。

論文

Vibronic mechanism of high-${it Tc}$ superconductivity

立木 昌*; 町田 昌彦; 江上 毅*

Physical Review B, 67(17), p.174506_1 - 174506_12, 2003/05

 被引用回数:45 パーセンタイル:12.89(Materials Science, Multidisciplinary)

高温超伝導体に対して最近中性子非弾性散乱やSpring8等で実験が行われ、フォノン分散の異常(ソフトニング)が発見されている。また、光電子分光の実験でも電子構造に平坦なバンド構造が見られ、極めて異常な様相が明らかになってきた。本研究では、これらの実験結果をもとに、電荷揺らぎが低エネルギー(60meV程度まで)領域にまでソフト化し、電荷のオーバースクリーニングが起こるという条件を仮定することで、フォノンが非常に強く電子系と結合し、高温超伝導を引起こす強い電子間引力を与えることを発見した。また、その機構のもと、エリアシュベルク方程式を数値的に解き、超伝導ギャップ波動関数を求めた。結果は高温超伝導の特質を再現したため、上記機構が高温超伝導の本質であると結論づけた。

論文

X線非弾性散乱によるフォノン測定

福田 竜生

波紋, 13(1), p.43 - 46, 2003/01

近年、シンクロトロン放射光X線の発生・測定技術の向上により、従来中性子非弾性散乱(INS)実験でしか出来ないと思われていたフォノン測定等の実験が、X線非弾性散乱(IXS)実験でも可能となってきている。現在、高エネルギー分解能非弾性散乱実験装置の一つであるSPring-8 BL35XUでLa$$_{2-x}$$Sr$$_x$$CuO$$_4$$のフォノン測定を進めており、IXSやこの装置の紹介とともに以前行なっていたINS実験との比較を通してのIXS実験の特徴を述べる。

論文

Detailed magnetic structure of the coupled edge-sharing CuO$$_{2}$$ chains in Ca$$_{2+x}$$Y$$_{2-x}$$Cu$$_{5}$$O$$_{10}$$

松田 雅昌; 加倉井 和久; 山口 博隆*; 伊藤 利充*; Lee, C.-H.*; 岡 邦彦*

Applied Physics A, 74(Suppl.1), p.S637 - S639, 2002/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:86.25(Materials Science, Multidisciplinary)

Ca$$_{2+x}$$Y$$_{2-x}$$Cu$$_{5}$$O$$_{10}$$は辺共有CuO$$_{2}$$鎖を有する物質であり、低温において反強磁性相転移を示す。スピン構造は鎖内で強磁性的,鎖間で反強磁性的である。Ca$$_{2}$$Y$$_{2}$$Cu$$_{5}$$O$$_{10}$$において詳細な中性子非弾性散乱実験を行ったところ、鎖方向にはゾーン中心では鋭い磁気励起が観測されるが、中心から離れるに従って磁気励起のピーク幅の増加が見られるという古典スピン波理論では説明不可能な新しい現象を見いだした。またこの化合物のスピン構造を詳細に調べたところ、強磁性CuO$$_{2}$$鎖におけるCuとOの強い電子軌道混成により、Cuスピンの非局在化(Cu位置のみに局在せずに3割程度はO位置に拡がって存在)が見られることを示した。

論文

Neutron inelastic scattering study of densified GeO$$_{2}$$ glass

鈴谷 賢太郎; 柴田 薫*; 梅咲 則正*; 北村 直之*; 小原 真司*

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.256 - 258, 2001/05

ガラス・非晶質物質の(結晶と比しての)特異性は、その動的構造・ダイナミックスにあると言われる。しかし、周期構造を有していない非晶質物質のダイナミックスの構造的起源を解明することは難しい。そこで、われわれは、配化物ガラスに高圧力を加えて圧縮し高密度ガラスを作製し、高密度化することによって中性子非弾性散乱スペクトルが、ノーマルなガラスからどのように変化したかを知ることによって、ダイナミクスの構造的起源を探った。その結果、E$$<$$20MeVの領域の低エネルギー励起の強度が低下し、ピークが高エネルギー側にシフトすること、E$$>$$20MeVの領域のGe-O-Geに対応する光学振動モードが、その角度($$theta$$=LGe-O-Ge)が小さくなる方向にそれぞれシフトすることを見いだした。これらは、GeO$$_{4}$$四面体間の角度$$theta$$の減少によって圧縮がおこっており、同時に構造的な局所ゆらぎ(中距離構造)が小さくなったことを示している。

論文

Elastic neutron scattering observation on non-gaussian behavior for highly aligned copolyester glass

小泉 智

Physica B; Condensed Matter, 241-243, p.973 - 975, 1998/00

 パーセンタイル:100

研究に用いた液晶性コポリエステルポリマーは、融点以下の低温で完全な結晶化をせず、分子配向を保持したまま異方性ガラスを形成する。このような異方構造をもつ高分子に対して中性子非弾性散乱実験を行い、デバイワーラー因子から水素の局所運動の平均自乗変位とノンガウシアンパラメータを評価した。波数ベクトルが分子軸と直行する方向では、各温度でノンガウシアンパラメータが重要で、温度の低下とともに増大する。他方、平行となる方向ではノンガウシアンパラメータは各温度で小さく、温度に依存しない。両光学系について平均自乗変位は温度に比例して増大する。分子軸と平行の方向では、共有結合が局所構造を拘束するのに対して、分子軸と直行する方向では分子軸周りの回転の自由度が存在し、これは周辺の分子が作る「異方的Cage」から拘束を受けているものと思われる。この異方的Cageの中の分子の局所運動は、デバイワーラー因子の非調和性に大きく寄与し、温度の低下とともにガラス化の指標とするノンガウシアンパラメータの増大をもたらしている。

論文

[110]TA$$_{1}$$ phonon branch and anomalous 2/3[110] elastic peak in Heusler and B2 phases of a AuCuZn$$_{2}$$ alloy

永澤 耿*; 山内 理恵*; 喜多 和枝*; 牧田 知子*; 森井 幸生

Journal of the Physical Society of Japan, 63(3), p.995 - 1000, 1994/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:79.44(Physics, Multidisciplinary)

AuCuZn$$_{2}$$合金の[110]TA$$_{1}$$フォノンをbcc相、B2相、ホイスラー相において詳細に測定した結果、18R型マルテンサイト相へと関連して行く格子振動不安定性はホイスラー相のみが有する特徴であることが判明した。またホイスラー相における2/3[110]弾性散乱ピークの温度変化の測定から、このピークが[110]TA$$_{1}$$フォノンの2/3Q$$_{max}$$にあらわれる異常と関連しているのではなく、B2相に特徴的に存在する空孔に起因していることが明らかになった。

論文

Magnons in two magnetic phases in Mn$$_{3}$$Pt

山口 泰男*; 安井 祐之*; 舩橋 達; 山田 玄彦*; 大橋 正義*; 金子 武次郎*

Physica B; Condensed Matter, 180-181, p.235 - 237, 1992/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:64.03

Mn$$_{3}$$Ptは483K以下の温度で、スピンが反平行に配列した反強磁性秩序が生じるが、415K以下では三角配置に転移する。これら2つの磁気相で、中性子非弾性散乱によって測定したスピン波の実験について報告する。三角配置では、波動ベクトルqが0のところで、2つの音響型スピン波を観測した。理論的には3つの分枝があるが、q=0で2つが縮退している。これらの対応から2つのモードの交換硬度定数を求めた。反平行配列では、音響型と光学型の2つの分枝があるが、エネルギーの低い音響型分枝だけが観測でき、これに対応する交換硬度定数を求めた。これらの結果から磁気相転移の機構等について論ずる。

論文

核・放射線による分析、生物学・医学・薬学・農学・理工学への応用,6; 中性子を利用した分析

富永 洋

Radioisotopes, 35(3), p.148 - 157, 1986/03

RI,加速器及び原子炉の中性子を用い、その透過,透過分光,減速・熱化、ならびに非弾性散乱に伴う$$gamma$$線、捕獲に伴う$$gamma$$線及び生成放射能を利用して行う元素(又は核種)の分析法について、基礎的,体系的な解説を行った。(講座「核・放射線による分析-生物学・医学・薬学・農学・理工学への応用-」12回シリーズの第6回にあたる)

論文

即発$$gamma$$線を利用した分析法

富永 洋

ぶんせき, 1982(4), p.217 - 223, 1982/00

中性子及び荷電粒子の核反応により生ずる即発$$gamma$$線を利用した分析法として、中性子捕獲$$gamma$$線分析及び中性子非弾性散乱$$gamma$$線分析、ならびに荷電粒子励起$$gamma$$線分析について、その方法及び応用の最近の動向を紹介し今後の展望を試みた。前二者の中性子励起$$gamma$$線分析は、大体積不均質物の平均値分析法として、工業原料の流れのオンストリーム分析などに、また他方、荷電粒子励起$$gamma$$線分析は、微小試料部分の濃度プロフィル測定などに効果的に用いられるので、今後の開発、応用が期待される。

報告書

中性子非弾性散乱研究会報告,第2回

物理研究室; 構造解析研究室

JAERI 1157, 144 Pages, 1968/03

JAERI-1157.pdf:8.64MB

中性子の非弾性散乱に関する研究会が昭和42年11月20日から22日まで、日本原子力研究所東海研究所においておこなわれた。この報告はその際の講演と討論をまとめたものである。

論文

中性子非弾性散乱による物性の研究

国富 信彦

日本結晶学会誌, 4(1), 2 Pages, 1962/00

抄録なし

口頭

Neutron scattering study on dynamics of hydration water around muscle contractile proteins

松尾 龍人; 荒田 敏昭*; 小田 俊郎*; 藤原 悟

no journal, , 

筋肉収縮は、F-アクチンとミオシンというタンパク質の相互作用によって生じる。この相互作用は、溶媒の熱揺らぎをタンパク質が積極的に利用して行われると考えられている。溶媒分子の中でも特に、水和水の存在がタンパク質の正常な機能発現に必要不可欠である。本研究では、F-アクチンとミオシンの水和水ダイナミクスを中性子準弾性散乱を用いて解析した。J-PARCのBL14 AMATERASを用いてF-アクチン溶液とミオシン溶液(共に、H$$_{2}$$O又はD$$_{2}$$Oバッファーの両方を調製)準弾性散乱測定を行った。水和水由来のスペクトルを抽出し、ローレンツ関数によるフィッティングによって、水分子の並進拡散係数及び滞留時間を算出した。現段階の解析では、ミオシンの並進拡散係数はバルク水よりも小さく、同時に滞留時間はバルク水よりも長いことが分かった。このことは、ミオシン水和水の運動性がバルク水よりも抑制されているという一般的なタンパク質水和水の特徴を示している。一方、F-アクチン水和水の並進拡散係数と滞留時間はバルク水に近く、F-アクチン水和水の運動性が通常のタンパク質水和水とは異なる可能性を示唆している。

口頭

銅酸化物高温超伝導体におけるスピン格子相関

脇本 秀一

no journal, , 

銅酸化物高温超伝導体であるLa$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$では、砂時計型磁気励起の15meVと50meV付近でスピン揺らぎが増大する。このうち、50meVの増大については砂時計型磁気励起のくびれ部分に位置するため、状態密度の増加と考えられるが、15meVの増大はそお起源が不明である。特に15meV付近はフォノンが磁気励起を横切っており、両者の結合により磁気揺らぎが増大する可能性が考えられる。本研究ではMLFに設置されたチョッパー分光器四季を用いてフォノンとマグノンの詳細を測定した。その結果、15meVの磁気揺らぎの増大がフォノンとの結合に起因することを示唆する結果を得た。

口頭

Difference in dynamics between F-actin and myosin S1 measured by neutron scattering

松尾 龍人; 荒田 敏昭*; 小田 俊郎*; 藤原 悟

no journal, , 

中性子準弾性散乱を用いて、F-アクチン及びミオシンS1タンパク質のダイナミクスを調べた。J-PARCのAMATERASにおいて、F-アクチン及びミオシンS1の溶液試料を用いて実験を行った。ミオシンS1構成原子の運動の相関時間は、ヘモグロビン等他のタンパク質と同程度であったが、F-アクチンの相関時間はS1よりも小さいことが分かった。また、F-アクチン構成原子はS1よりも大きな空間を揺らぐことが分かった。これらの結果は、F-アクチンがミオシンS1よりも柔軟であることを示唆している。

口頭

Transformation of S(Q,E) to G(r,t) with MEM

菊地 龍弥

no journal, , 

中性子非弾性散乱実験により直接得られるS(Q,E)は、散乱ベクトルQとエネルギー遷移Eで表される関数である。近年、電池材料の分野などにおいてQやEで表せないダイナミクスの研究が重要になってきている。S(Q,E)はvan Hoveの時空相関関数G(r,t)のフーリエ変換で表される。このG(r,t)は実空間・実時間の関数であり、分子原子の局所的なダイナミクスを表すことができるので非常に需要である。しかしながら、G(r,t)の計算は理論的には容易であるが、高分解能で広い領域のデータが必要であり、ほとんど行わせてこなかった。近年、中性子源と分光器が進化し高分解能で広領域の測定が容易になりつつある。我々はJ-PARCのAMATERAS分光器で高分解能S(Q,E)を測定し、G(r,t)計算を試みている。また、計算可能なG(r,t)の範囲を広げるために最大エントロピー法(MEM)を使用し、打切り誤差を減らすことも行った。

口頭

中性子非弾性散乱から見た鉄系超伝導体FeSeのスピンネマティック感受率

社本 真一; 梶本 亮一; 石角 元志*; 山川 洋一*; 綿重 達哉*; 笠原 成*; 中村 充孝; 紺谷 浩*; 芝内 孝禎*; 松田 祐司*

no journal, , 

FeSeはバルクでは磁気秩序がなく、構造相転移のみ示すことが特徴の超伝導体である。光電子分光や電気抵抗から電子ネマティック感受率が発散することが見つかっており、軌道とスピンとの関連からスピンネマティック感受率との関連に興味が持たれている。今回は中性子非弾性散乱実験の結果から、そのスピンネマティック感受率について検討したので報告する。

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