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論文

High-field phase diagram of the heavy-fermion metal CeIn$$_3$$; Pulsed-field NMR study on single crystals up to 56 T

徳永 陽; Orlova, A.*; Bruyant, N.*; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 比嘉 野乃花; et al.

Physical Review B, 99(8), p.085142_1 - 085142_5, 2019/02

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

CeIn$$_3$$は正方晶の結晶構造を持ち、圧力下で反強磁性秩序が抑えられ、同時にその近傍で超伝導が出現する代表的な重い電子系超伝導体の一つである。本研究ではパルス強磁場NMRを用いて、強磁場下で出現する磁場誘起量子臨界点近傍の電子状態の微視的研究を行った。その結果、45テスラ以上の磁場領域においても基本的な磁気構造には変化がないことが微視的観点から初めて確認された。

論文

New insights into the Cs adsorption on montmorillonite clay from $$^{133}$$Cs solid-state NMR and density functional theory calculations

大窪 貴洋*; 岡本 拓也*; 河村 雄行*; Gu$'e$gan, R.*; 出口 健三*; 大木 忍*; 清水 禎*; 舘 幸男; 岩舘 泰彦*

Journal of Physical Chemistry A, 122(48), p.9326 - 9337, 2018/12

 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

モンモリロナイトに吸着したCsの吸着構造を核磁気共鳴法(NMR)によって調査した。Cs置換率や含水率の異なるCs型モンモリロナイトのNMRスペクトルを測定するとともに、Cs吸着構造とNMRパラメータの関係を明らかにするために、第一原理計算に基づいてNMRパラメータを評価した。NMR実験と第一原理計算との比較の結果、Cs置換率が低いモンモリロナイトでのCs吸着形態は4面体シートでAl置換されたサイトの近傍に吸着したCsであること、Cs置換率と含水率が高い条件においてもCsの一部は脱水和状態で吸着していることを明らかにした。

論文

Occupation sites and valence states of Co dopants in (La, Co)-codoped M-type Sr ferrite; $$^{57}$$Fe and $$^{59}$$Co nuclear magnetic resonance studies

酒井 宏典; 服部 泰佑; 徳永 陽; 神戸 振作; 植田 浩明*; 谷奥 泰明*; 道岡 千城*; 吉村 一良*; 高尾 健太*; 下田 愛子*; et al.

Physical Review B, 98(6), p.064403_1 - 064403_10, 2018/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:59.26(Materials Science, Multidisciplinary)

La, Coを共置換した六方晶SrフェライトにおけるCo置換子の占有サイトと価数、スピン状態を$$^{57}$$Feと$$^{59}$$Co核磁気共鳴(NMR)法によって調べた。単結晶、多結晶試料のゼロ磁場、外部磁場NMRを測定した。フェリ磁性体M型Srフェライトには、上向きスピンをもつ$$12k$$, $$2a$$, $$2b$$,の3つのFeサイトと 下向きスピンの$$4f_1$$, $$4f_2$$の2つのFeサイトがある。NMRスペクトルの比較の結果、La$$^{3+}$$とCo$$^{2+}$$の電荷補償が効いて、大部分のCo$$^{2+}$$$$4f_1$$サイトに入っていて、未消失の小さな軌道磁気モーメントを有している一方、残りの少量Co$${2+}$$イオンは、大きな起動磁気モーメントを有し、$$12k$$, $$2a$$, $$4f_2$$の八面体サイトに分布していると考えられる。

論文

Magnetization, specific heat, $$^{17}$$O NMR, and $$^{237}$$Np M$"o$ssbauer study of U$$_{0.15}$$Np$$_{0.85}$$O$$_2$$

Martel, L.*; Hen, A.*; 徳永 陽; Kinnart, F.*; Magnani, N.*; Colineau, E.*; Griveau, J.-C.*; Caciuffo, R.*

Physical Review B, 98(1), p.014410_1 - 014410_8, 2018/07

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

U$$_{0.15}$$Np$$_{0.85}$$O$$_2$$混晶系化合物の磁気,電子状態を磁化,比熱,核磁気共鳴,メスバウアーの各手法を用いて行った。同化合物はT$$_{N}$$=17Kで反強磁性に転移する。異なる測定手法を複合的に用いることで、(1)空間的に変調した磁気モーメント、(2)微小なNpモーメントの出現、7.4Kでの比熱の異常などが明らかになった。本結果をもとにUO$$_2$$とNpO$$_2$$の特性について議論する。

論文

Easy-plane XY spin fluctuations in the cycloidal magnet UPtGe studied via field orientation-dependent $$^{195}$$Pt NMR

徳永 陽; 仲村 愛*; 青木 大*; 清水 悠晴*; 本間 佳哉*; 本多 史憲*; 酒井 宏典; 服部 泰佑; 神戸 振作

Physical Review B, 98(1), p.014425_1 - 014425_5, 2018/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:59.26(Materials Science, Multidisciplinary)

UPtGeはUCoGeおよびURhGeと類似の結晶構造を持ち、ウラン系では唯一、サイクロイド型の特異な磁気秩序を示す。さらに強磁場磁化過程において多段の磁化異常が存在することが最近報告されている。磁気転移温度は50Kで、秩序したウランの磁気モーメントの大きさも大きく、UCoGeやURhGeよりも、ウランの5f電子はより局在的な性質を持っていると考えられる。一方、超伝導は今のところ見つかっていない。本研究では、UPtGeの単結晶を用いて角度方向分解Pt-NMR実験を行った。その結果、この系の磁気ゆらぎが得意な容易面XY型の異方性を持つことが明らかになった。これは強磁性超伝導体UCoGeやURhGeのIsing型の磁気揺らぎと大きく異なっている。

論文

Interplay between quantum fluctuations and reentrant superconductivity with a highly enhanced upper critical field in URhGe

徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 酒井 宏典; 服部 泰佑; 神戸 振作; et al.

Physical Review B, 93(20), p.201112_1 - 201112_5, 2016/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:43.79(Materials Science, Multidisciplinary)

強磁性超伝導体URhGeでは磁場を($$ab$$)面内に印可した場合に上部臨界磁場が大きく増大することが知られていた。本研究では10%のCoを置換したURhGeにおいて30Tまでの強磁場下でNMR実験を行い、このような超伝導の特異な振る舞いが三重臨界点近傍の磁気揺らぎの強い異方性に起因していることを明らかにした。すなわちこの臨界揺らぎはc軸方向に磁場をかけた場合には急激に抑制されるが、a軸方向の磁場成分にはまったく影響を受けない。このような超伝導と揺らぎの強い相関は量子臨界揺らぎによる超伝導の機構を実験的に強く支持するものである。

論文

Incommensurate to commensurate antiferromagnetism in CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$; An $$^{27}$$Al NMR study

酒井 宏典; 服部 泰佑; 徳永 陽; 神戸 振作; Ghimire, N. J.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review B, 93(1), p.014402_1 - 014402_9, 2016/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.02(Materials Science, Multidisciplinary)

反強磁性近藤格子系CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$の単結晶を用いて、$$^{27}$$Al核核磁気共鳴(NMR)実験を行った。この化合物は、ゼロ磁場で$$T_{rm N1}$$=14 Kと$$T_{rm N2}$$=9 Kで反強磁性転移をする。常磁性状態において、斜方対称をもつAlサイトのナイトシフト、四重極周波数、非対称パラメーターを決定した。移行超微細結合定数も決定した。$$T_{rm N2}$$以下の反強磁性秩序が格子整合していること、$$T_{rm N2}$$以上、$$T_{rm N1}$$以下の反強磁性は非整合であることを示した。スピン格子緩和率の温度依存性から、$$T_{rm N1}$$以上で、4f電子が局在的になっていることも示した。

論文

Reentrant superconductivity driven by quantum tricritical fluctuations in URhGe; Evidence from $$^{59}$$Co NMR in URh$$_{0.9}$$Co$$_{0.1}$$Ge

徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 荒木 新吾*

Physical Review Letters, 114(21), p.216401_1 - 216401_5, 2015/05

 被引用回数:24 パーセンタイル:10.5(Physics, Multidisciplinary)

ウラン化合物URhGeでは、磁場でいったん壊された超伝導が、ある特定の方向にさらに強い磁場かけると、再び出現するという特異な超伝導現象が見つかっていたが、その詳細なメカニズムはこれまでわかっていなかった。今回の研究では、物質にかける磁場の強さと方向を変えながら、核磁気共鳴法を用いてCoを一部置換したURhGeの電子状態の変化を調べた。その結果、超伝導が出現する約13Tの臨界磁場領域において、物質内部の磁気的ゆらぎが著しく増大していることが明らかになった。この結果は、強い磁場が量子相転移の三重臨界点近傍において物質内の磁化のゆらぎを増大させ、その増大によって超伝導状態が安定化されていることを示している。強い磁場は超伝導を壊してしまうため、これまで超伝導の応用にとっては好ましくないものでしかなかったが、今回見つかったメカニズムでは、むしろ強い磁場が超伝導を誘起している。今後、磁場で制御するウラン化合物の新たな機能性の解明や、強磁場下で動作する超伝導デバイスへの応用が期待される。

論文

Rotational Doppler effect and Barnett field in spinning NMR

中堂 博之; 針井 一哉; 松尾 衛; 家田 淳一; 小野 正雄; 前川 禎通; 齊藤 英治

Journal of the Physical Society of Japan, 84(4), p.043601_1 - 043601_4, 2015/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:28.51(Physics, Multidisciplinary)

We report the observation of the rotational Doppler effect using nuclear magnetic resonance (NMR). We have developed a coil-spinning technique that enables measurements by rotating a detector and fixing a sample. We found that the rotational Doppler effect gives rise to NMR frequency shifts equal to the rotation frequency. We formulate the rotational Doppler effect and the Barnett field using a vector model for the nuclear magnetic moment. This formulation reveals that, with just the sample rotating, both effects cancel each other, thereby explaining the absence of an NMR frequency shift in conventional sample-spinning NMR measurements.

論文

NMR chemical shifts of $$^{15}$$N-bearing graphene

Wang, X.*; Hou, Z.*; 池田 隆司; 寺倉 清之*

Journal of Physical Chemistry C, 118(25), p.13929 - 13935, 2014/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:65.42(Chemistry, Physical)

グラフェンの端と欠陥での可能な窒素含有部のNMR化学シフトを第一原理計算により調べた。我々の計算結果はピリジン様窒素とグラファイト様窒素が$$^{15}$$N NMRにより容易に同定できることを示しており、これは実験と一致している。一方、ピリジニウム様窒素とピロール様窒素を識別することはこれらの$$^{15}$$N核のNMRシグナルが重なるために困難である。しかしながら、我々はシミュレーションから$$^{1}$$H NMRがこれらを区別するのに有用であることを示した。すなわちピリジニウム様窒素とピロール様窒素に直接結合している$$^{1}$$HのNMR化学シフトは0.8と10.8ppmと見積もられた。我々が考慮した様々な端部の$$^{15}$$N NMRシグナルはピリジン様窒素を除き欠陥でのものとほぼ同じであった。一方、アームチェアー端と欠陥サイトでのピリジン様窒素はその凝集の程度により敏感に$$^{15}$$N NMRの化学シフトが変化することがわかった。

論文

Self-radiation effects and glassy nature of magnetic transition in AmO$$_2$$ revealed by $$^{17}$$O-NMR

徳永 陽; 西 剛史; 中田 正美; 伊藤 昭憲*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 本間 佳哉*; 本多 史憲*; 青木 大*; Walstedt, R. E.*

Physical Review B, 89(21), p.214416_1 - 214416_8, 2014/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:58.6(Materials Science, Multidisciplinary)

AmO$$_2$$の低温の磁気相転移の起源を$$^{17}$$O NMR法により調べた。この相転移については帯磁率では8.5K付近で明確な異常が観測されるが、中性子やメスバウアー分光測定では磁気双極子の秩序は観測されていない。このためNpO$$_2$$と同じ高次多極子の秩序の可能性も指摘されていた。今回我々は新たに$$^{17}$$O核を置換したAmO$$_2$$試料を準備し、それをできる限り短時間でNMR実験サイトへと運び測定を行った。これにより自己照射効果がほぼ存在しない場合の電子状態を確認することができた。さらに同試料を極低温状態に一ヶ月保管することで、自己損傷効果が急激に進み、それによって短時間で試料内の電子状態に変化していく様子を観測することができた。さらにNMRスペクトルの温度依存性と核磁気緩和時間の測定から、AmO$$_2$$の磁気相転移がスピン-グラス的な特徴を持つことも明らかになった。

論文

Observation of ferromagnetic and antiferromagnetic correlations in UIr$$_{3}$$B$$_{2}$$

藤本 達也; 酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Walstedt, R. E.; 池田 修悟; 松田 達磨; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.113 - 115, 2006/08

低次元電子系は、その異方性に起因して豊かな電子物性を示す。たとえば三角格子反強磁性体では共鳴原子価状態が期待されているし、一次元金属では金属-絶縁体転移(Peierls転移)が普遍的に起こることが知られている。これまで低次元物性の研究は、おもに酸化物や有機物を対象として行われ、希土類-アクチノイド化合物ではほとんど例がない。そこで今回は$$c$$軸方向に強い$$f$$電子相関を持つと考えられるUIr$$_3$$B$$_2$$に着目し、核磁気共鳴法から低次元物性の探索を行った。その結果、50K以上の温度域では強磁性相関の存在が観測されたが、50K以下になると強磁性相関の発達はほとんど変化しない一方で反強磁性相関が新たに出現することがわかった。今回得られた結果を説明する有力なモデルは1次元Fermi面におけるnesting効果が考えられ、UIr$$_3$$B$$_2$$が1次元の束縛を受けた$$f$$電子物性を研究するうえで数少ない化合物の一つであると期待される。

論文

Anomalous magnetic correlations in heavy fermion Pauli paramagnet UIr$$_3$$B$$_2$$; $$^{11}$$B NMR study

藤本 達也; 酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Walstedt, R. E.; 池田 修悟; 松田 達磨; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.997 - 998, 2006/05

 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

UIr$$_3$$B$$_2$$の電子相関を明らかにするため、われわれは純良単結晶を用いた$$^{11}$$B原子核のFourier変換NMRを行った。Knightシフト及び核スピン-格子緩和時間の解析から、$$T^{*} simeq 50$$K以上の温度領域で強磁性相関が発達していることを明らかにした。また、$$T^{*}$$以下の温度になると、磁気ダイナミックスの様相が変化し、高温で見られた強磁性相関が抑制される一方で反強磁性相関が新たに出現することがわかった。基底状態における強磁性相関と反強磁性相関の共存を説明するために、われわれは結晶構造の特異性に由来する1次元f電子物性の可能性を提案した。

論文

Symmetry lowering in NpO$$_2$$; $$^{17}$$O-NMR study

徳永 陽; 本間 佳哉*; 神戸 振作; 青木 大*; 酒井 宏典; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 塩川 佳伸; Walstedt, R. E.; 安岡 弘志

Physica B; Condensed Matter, 359-361, p.1096 - 1098, 2005/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:62.34(Physics, Condensed Matter)

NpO$$_2$$の低温で出現する奇妙な秩序相は発見から半世紀たった今でもその本質的な解明にはいたっていない。われわれはこの低温秩序相の本質を明らかにするため、世界で最初のNMR測定を行った。その結果、$$^{17}$$O-NMRスペクトルの温度依存性から、この秩序相では微視的な環境の異なる2つの酸素サイトが出現していることがわかった。このことはNpO$$_2$$の秩序相において対称性の低下が引き起こされていることを明らかにしたものである。

論文

NMR evidence for triple-$$overrightarrow{q}$$ multipole structure in NpO$$_2$$

徳永 陽; 本間 佳哉*; 神戸 振作; 青木 大*; 酒井 宏典; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 塩川 佳伸; Walstedt, R. E.; 安岡 弘志

Physical Review Letters, 94(13), p.137209_1 - 137209_4, 2005/04

 被引用回数:70 パーセンタイル:9.15(Physics, Multidisciplinary)

NpO$$_2$$の低温での相転移は、比熱に大きな跳びが観測されるにもかかわらず、明確な磁気双極子モーメントが存在しないことから、その秩序変数は長い間謎であった。ところが最近、この秩序相が八重極モーメントによる新しい秩序状態である可能性が指摘され注目を集めている。そこで本研究では、この秩序相の起源を明らかにすべくNpO$$_2$$におけるNMR測定を行った。その結果、秩序相において2つの異なる酸素サイトが出現すること、さらにこのとき観測される特異な超微細磁場が、縦triple-q型反強四極子構造を反映した磁場誘起反強磁性モーメントによるものであることを示した。これらの結果は共鳴X線散乱の結果ともよく一致しており、この系における縦triple-q型多極子秩序の存在を微視的観点から強く支持するものである。

論文

$$^{31}$$P-NMR study of the uranium-based filled skutterudite compound UFe$$_4$$P$$_{12}$$

徳永 陽; 松田 達磨; 酒井 宏典; 加藤 治一*; 神戸 振作; Walstedt, R. E.; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦; 安岡 弘志

Physical Review B, 71(4), p.045124_1 - 045124_5, 2005/01

 被引用回数:10 パーセンタイル:52.87(Materials Science, Multidisciplinary)

UFe$$_4$$P$$_{12}$$は、良質な単結晶の得られる唯一のU系充填スクッテルダイト化合物であり、低温で電気抵抗は絶縁体的な温度依存性を示し、帯磁率は3Kにおいて強磁性転移を示す。本研究はこの新しいスクッテルダイト化合物の電子状態を微視的観点から明らかにするため、この物質における初めてのNMR測定を行った。単結晶試料を用いてP核の位置における超微細磁場の磁場角度依存性を詳細に測定し、その結果がウランの5f電子の局在状態を仮定した双極子磁場の計算結果とよく一致することを示した。さらにスピン-格子緩和時間を測定し、その温度及び磁場依存性が局在的な5f電子の描像で定性的に理解できることを示した。

論文

核磁気共鳴技術

安岡 弘志

核磁気共鳴技術(岩波講座 物理の世界), 80 Pages, 2002/11

核磁気共鳴(NMR)は物質を微視的にしかも原子や分子、さらには、種々の物性や機能を醸し出している電子系の動的な情報をも研究できる強力な研究手段として発展し、現在では物理の分野のみならず工学や薬学,医学等の多くの分野で応用されている。特に、最近になって医学の分野で画期的な診断手法となった核磁気共鳴断層撮影法(MRI)はその顕著な例で、ガンの早期発見や従来のX線診断では不可能であった人体内部の画像化が可能となっている。物性物理の分野では、特に磁性や超伝導の起源の解明に威力を発揮しており、例えば高温超伝導酸化物をはじめとする新しい物質系を舞台として、その卓越した微視的実験情報がそれぞれの物性解明の核心に迫ろうとしている。このように、NMR法は固体電子物性の研究のみならず科学技術全体の進展に輝かしい足跡を残してきている。本分冊では、NMRの原理と物理情報を概説した後、磁性体,超伝導体への応用を中心として、最近の研究を紹介しながら、NMR法の特徴を浮き彫りにする。

論文

Nuclear magnetic resonance in the vanadium-hydrogen system

別役 広; 高木 豊; 別役 安子*

Journal of the Physical Society of Japan, 19(6), p.1089 - 1090, 1964/00

 被引用回数:13

抄録なし

口頭

U(Rh$$_{1-x}$$Co$$_{x}$$)GeのNMRによる研究

徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 酒井 宏典; 神戸 振作

no journal, , 

ウラン化合物の強磁性超伝導では、同じウランの遍歴5f電子が強磁性と超伝導を同時に担っている。このことは強磁性揺らぎを媒介とした非BCS型の超伝導機構の存在を直感的に示唆している。またURhGeでは磁場によって誘起される新しい超伝導相も確認されている。さらに超伝導のみならずURhGeとUCoGeの遍歴強磁性はそれ自体が非常に興味深い研究対象である。我々は両者の混晶系U(Rh$$_{1-x}$$Co$$_{x}$$)GeにおいてNMR研究を行い、微視的観点から磁性と超伝導の関係を探っている。講演ではその最新の成果について報告する。

口頭

Self-radiation effects on the electronic ground state of AmO$$_2$$ studied by $$^{17}$$O-NMR

徳永 陽; 西 剛史; 中田 正美; 伊藤 昭憲*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 本間 佳哉*; 本多 史憲*; 青木 大*; Walstedt, R. E.*

no journal, , 

AmO$$_2$$の電子基底状態に対する自己損傷効果の微視的研究を行った。AmO$$_2$$の電子基底状態についてはNpO$$_2$$と同じ高次多極子の秩序の可能性が指摘されていた。今回我々は新たに$$^{17}$$O核を置換したAmO$$_2$$を準備し、それをできる限り短時間でNMR実験サイトへと運び測定を行った。これにより自己照射効果がほぼ存在しない場合の電子状態を確認することができた。さらに同試料を極低温状態に一ヶ月保管することで、自己損傷効果が急激に進み、それによって非常に短時間で磁気秩序相のNMRスペクトルが変化していく様子を観測することができた。本研究により初期の自己損傷効果を微視的に評価をすることができた。講演ではこれらの結果を基にAmO$$_2$$の磁気相転移の起源について議論する予定である。

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