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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

Electronic structure and magnetic properties of the half-metallic ferrimagnet Mn$$_{2}$$VAl probed by soft X-ray spectroscopies

永井 浩大*; 藤原 秀紀*; 荒谷 秀和*; 藤岡 修平*; 右衛門佐 寛*; 中谷 泰博*; 木須 孝幸*; 関山 明*; 黒田 文彬*; 藤井 将*; et al.

Physical Review B, 97(3), p.035143_1 - 035143_8, 2018/01

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

フェリ磁性体Mn$$_{2}$$VAl単結晶の電子構造を軟X線吸収磁気円二色性(XMCD)、軟X線共鳴非弾性散乱(RIX)によって調べた。全ての構成元素のXMCD信号を観測した。Mn L$$_{2,3}$$ XMCDの結果は、密度汎関数理論を基にしたスペクトル計算により再現でき、Mn 3$$d$$状態の遍歴的性質が明らかとなった。V L$$_{2,3}$$XMCDの結果はイオンモデル計算によって定性的に説明され、V 3$$d$$電子はかなり局在的である。この描像は、V L$$_{3}$$ RIXSで明らかとなった局所的な$$dd$$遷移と矛盾しない。

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

Identification of the $$K^pi=11/2^+$$ isomer in neutron-rich $$^{187}$$W

静間 俊行; 早川 岳人; 御手洗 志郎*; 森川 恒安*; 石井 哲朗

Physical Review C, 71(6), p.067301_1 - 067301_4, 2005/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:55.33(Physics, Nuclear)

深部非弾性散乱反応を用いて、中性子過剰核$$^{187}$$Wの励起状態を生成した。反応チャンネルの選別のため、ビーム様フラグメントをシリコン検出器を用いて測定した。また、ゲルマニウム検出器を用いて、遅延$$gamma$$線の測定を行った。その結果、$$^{187}$$Wにおいて、励起エネルギー411keVに、新たに1.56(28)マイクロ秒の核異性体の観測に成功した。近傍の原子核の準位構造から、この核異性体は、$$11/2^+$$[615]準粒子配位を持つことがわかった。

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

A New isomer in $$^{136}$$Ba populated by deep inelastic collisions

静間 俊行; Gan, Z. G.*; 小川 建吾*; 中田 仁*; 大島 真澄; 藤 暢輔; 早川 岳人; 初川 雄一; 菅原 昌彦*; 宇都野 穣; et al.

European Physical Journal A, 20(2), p.207 - 210, 2004/04

 被引用回数:12 パーセンタイル:28.26(Physics, Nuclear)

深部非弾性散乱反応により$$^{136}$$Baの核異性体の同定に成功した。$$gamma$$線の同時計測データーの解析から、核異性体の励起エネルギーを3357keV、スピン及びパリティを10$$^+$$と決定した。また、$$gamma$$線の時間相関の分析から、核異性体の半減期として、94$$pm$$10nsを得た。さらに、殻模型計算から、核異性体に対して、2つの中性子が$$h_{11}$$軌道をとる配位であることを明らかにした。

論文

Resonant inelastic X-ray scattering at the K edge of Ge

西川 裕規; 薄田 学; 五十嵐 潤一*; 小路 博信*; 岩住 俊明*

Journal of the Physical Society of Japan, 73(4), p.970 - 975, 2004/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:55.77(Physics, Multidisciplinary)

GeのK吸収端のエネルギーは硬X線領域に属する。したがってGeの電子系と電磁場の間での運動量移行は無視できなくなる。そこで共鳴X線非弾性散乱スペクトルの散乱ベクトル依存性の有無が興味の対象となる。以上述べたことを動機としてGeのK吸収端での共鳴X線非弾性散乱の実験とその理論解析を行った。結果として実験結果と理論解析はよい一致を示した。またGeの場合、共鳴X線非弾性散乱スペクトルの散乱ベクトル依存性はほとんど無いことが実験,理論的に確認された。これは内殻電子の寿命幅がGeの伝導バンド幅と等しいことによって共鳴X線非弾性散乱スペクトルが価電子バンドのp電子の状態密度の重ね合わせで書けるという事由によることが理論的にわかった。一般的に言って、硬X線領域での共鳴X線非弾性散乱の実験で価電子バンドの分散を決定するのは難しいと結論した。

論文

Inelasticity effect on neutron scattering intensities of the null-H$$_{2}$$O

亀田 恭男*; 佐々木 基弥*; 臼杵 毅*; 大友 季哉*; 伊藤 恵司*; 鈴谷 賢太郎; 福永 俊晴*

Journal of Neutron Research, 11(3), p.153 - 163, 2003/09

水H$$_{2}$$OのTOF中性子回折におけるH(軽水素)からの非弾性散乱の効果を、D$$_{2}$$O(重水)と混合することで干渉性散乱強度をゼロにして、構造と関係ない非干渉性(-非弾性)散乱のみを観察することで、直接調べた。

論文

Inelastic excitation of $$^{187}$$Re

静間 俊行; 藤 暢輔; 大島 真澄; 菅原 昌彦*; 松田 誠; 早川 岳人; 小泉 光生; 長 明彦; Zhang, Y. H.*; Liu, Z.*

European Physical Journal A, 17(2), p.159 - 165, 2003/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:43.37(Physics, Nuclear)

加速エネルギー500MeVの$$^{82}$$Seビームを$$^{187}$$Reに照射し、非弾性散乱反応により、$$^{187}$$Re原子核の励起状態を生成した。放出$$gamma$$線をゲルマニウム検出器により計測した。その結果、$$5/2^+$$[402]と$$9/2^-$$[514]の準粒子配位をもつ2つの回転バンドについて、それぞれ、$$I^pi=(21/2^+)$$ and $$(21/2^-)$$まで観測でき、そのバンド構造は、回転模型により説明できることを明らかにした。また、励起エネルギー1682keVに、新たに半減期114(23)nsの核異性体を発見した。この核異性体の準粒子配位や、崩壊機構について議論する。

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

Orbital excitations in LaMnO$$_3$$ studied by resonant inelastic X-ray scattering

稲見 俊哉; 福田 竜生; 水木 純一郎; 石原 純夫*; 近藤 浩*; 中尾 裕則*; 松村 武*; 廣田 和馬*; 村上 洋一*; 前川 禎通*; et al.

Physical Review B, 67(4), p.045108_1 - 045108_6, 2003/01

 被引用回数:54 パーセンタイル:10.15(Materials Science, Multidisciplinary)

軌道整列したマンガン酸化物LaMnO$$_3$$を共鳴非弾性X線散乱で研究した。入射X線のエネルギーをMnのK吸収端近傍に持って行くと、スペクトルに3つのピークが現われ、その励起エネルギーは2.5eVと8eV,11eVであった。8eVと11eVのピークは、それぞれ、酸素の2pバンドからマンガンの3dと4s/4pバンドへの遷移と考えられる。一方、2.5eVのピークはモットギャップ間の軌道励起と考えられ、これは、$$d_{3$times$^2-r^2}$$$$d_{3y^2-r^2}$$の軌道対称性を持つ下部ハバードバンドから$$d_{y^2-z^2}$$$$d_{z^2-x^2}$$ の軌道対称性を持つ上部ハバードバンドへの電子励起である。この2.5eVの励起の弱い分散関係と特徴的な方位角依存性は軌道縮重と電子相関を考慮した理論でよく再現された。

論文

Proposal for a chopper spectrometer with very high energy resolution

大山 研司*; 伊藤 晋一*; 大友 季哉*; 長壁 豊隆; 鈴木 淳市; 松田 雅昌; 桑原 慶太郎*; 新井 正敏*

Applied Physics A, 74(Suppl.1), p.S1598 - S1600, 2002/12

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

パルス中性子源に設置されるチョッパー型非弾性散乱中性子分光器に対して、その分解能の計算をモンテカルロシミュレーションにより行った。その結果、大強度陽子加速器計画(原研-KEK統合計画)における非結合型液体水素中性子モデレーターにダブルフェルミチョッパーを組み合わせた場合、0.1%のエネルギー分解能を達成できることが明らかになった。

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

Nuclear resonant inelastic scattering of synchrotron radiation by icosahedral quasicrystal i-Al$$_{62}$$Cu$$_{25.5}$$Fe$$_{12.5}$$ and tetragonal crystal $$omega$$-Al$$_{70}$$Cu$$_{20}$$Fe$$_{10}$$

鈴谷 賢太郎; 柴田 薫*; 瀬戸 誠*; 北尾 真司*; 依田 芳卓*; 柏原 泰治*; Tsai, A.*

Journal of Non-Crystalline Solids, 312-314, p.508 - 512, 2002/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:65.35

X線と中性子による非弾性散乱では、散乱体がそれぞれ電子と原子核と異なっていることに起因して、フォノン振動状態密度(VDOS)の物質構成原子からの寄与が異なるため、互いに異なったVDOSが得られる。特にX線核共鳴非弾性散乱の場合には、Feなどのメスバウア核からの部分振動状態密度の測定が可能になる。そこでわれわれは、SPring-8での高強度X線を利用した$$^{57}$$Fe核共鳴(14.4keV)散乱と既存の中性子非弾性散乱との組み合わせによって、正20面体準結晶Al-Cu-Fe合金及び近似結晶の部分振動状態密度の導出を試みた。その結果、FeとCuは、異なる部分状態密度を持つ、つまり、それぞれ異なる環境構造を持っていることが明らかになった。これは、「FeとCu原子は遷移金属のサイトにランダムな原子配置をしている」という従来の解釈とは大きく異なっている。さらに詳しい議論を行うには、さらに統計精度を向上させたデータが必要である。

論文

Gamma-ray spectroscopy of the neutron-rich Ni region through heavy-ion deep-inelastic collisions

石井 哲朗; 浅井 雅人; 牧嶋 章泰*; Hossain, I.*; Kleinheinz, P.*; 小川 雅生*; 松田 誠; 市川 進一

European Physical Journal A, 13(1-2), p.15 - 19, 2002/01

$$gamma$$線分光により中性子過剰Ni領域核を研究した。重イオン深部非弾性散乱により生成された半減期1ナノ秒以上のアイソマーから放出される$$gamma$$線を「アイソマースコープ」で測定した。二重閉殻Ni-68とその隣接核Cu-69の核構造を殻模型に基づいて考察する。さらに、中性子過剰Ni領域核の将来計画についても議論する。

論文

Isomer $$gamma$$-ray spectroscopy of neutron-rich nuclei produced by deep-inelastic collisions

石井 哲朗

CNS Report 43, p.91 - 106, 2001/12

重イオン深部非弾性散乱を用いて中性子過剰核を生成し、$$gamma$$線核分光法の手法により核構造を研究した。実験装置「isomer-scope」を開発したことにより、アイソマーより放出される$$gamma$$線を感度良く測定することに成功し、これまでに10以上の新アイソマーを発見した。二重閉核$$^{68}$$Niでは、2粒子2空孔状態の観測に成功し、二重閉核$$^{90}$$Zrと同様の構造を持つことを明らかにした。また、隣接核$$^{69,71}$$Cuで発見したアイソマーから遷移する準位を、自由パラメーターを用いない殻模型計算により非常に精度よく再現できることを示した。

論文

アイソマー$$gamma$$線分光で探る中性子過剰なNi領域の殻構造

石井 哲朗

日本物理学会誌, 56(9), p.684 - 687, 2001/09

実験装置isomer-scopeを開発することにより、重イオン深部非弾性散乱で生成した中性子過剰な原子核の励起状態($$T_{1/2}>1$$ns)から放出される$$gamma$$線を非常に感度よく検出することを可能にした。$$^{68}$$Niの励起準位の観測により、中性子数40の$$^{68}_{28}$$Niが準二重閉殻の構造をしていることを明らかにした。実験的な核子・核子残留相互作用を用いた殻模型計算の優れた予言能力について記述した。

論文

An Inelastic X-ray scattering spectrometer for materials science on BL11XU at SPring-8

稲見 俊哉; 福田 竜生; 水木 純一郎; 中尾 裕則*; 松村 武*; 村上 洋一*; 廣田 和馬*; 遠藤 康夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 467-468(Part.2), p.1081 - 1083, 2001/07

 被引用回数:20 パーセンタイル:17.11

近年の固体物理における重要な課題の一つが強相関電子系である。特にその電子構造や素励起の研究から、これらの物質に内在する物理を理解するうえで不可欠な情報が得られると考えられる。われわれは、この目的のために、入射エネルギー6~10keVで、エネルギー分解能0.1~1eV、エネルギートランスファー~10eVというX線非弾性散乱装置の建設を行っている。装置は主として、高分解能モノクロメータ、集光ミラー、アナライザからなっている。入射X線は前置モノクで0.5eV程度に単色化された後、高分解能モノクロで0.1eV程度まで再び単色化され、その後、ミラーで水平方向に試料上に集光される。試料、アナライザ、及び検出器は直径2mのローランド円上に配置される。アナライザはヨハン型と呼ばれる球面に曲げたSiまたはGeの結晶を用いる。この分光器の特徴は、散乱面を水平に取ったことで、これにより、重量のあるアクセサリ、例えば、超伝導マグネット等を試料位置に置くことができる。われわれは、物性的に興味が持たれている物質に対し、共鳴及び非共鳴のX線非弾性散乱を、高磁場、極低温、高圧下等の極端条件下で行うことを目標としている。会議では、装置に関する詳細な情報と、性能を示すための幾つかの測定データを示す予定である。

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