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論文

NMR study of metallic ferromagnet UGa$$_2$$

神戸 振作; 酒井 宏典; 徳永 陽; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣

Journal of the Physical Society of Japan, 83(11), p.114710_1 - 114710_6, 2014/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.29(Physics, Multidisciplinary)

$$^{69,71}$$Ga NMRを金属の強磁性体UGa$$_2$$で測定した。Gaサイトの内部磁場の温度依存を測定し、それが自発磁化の温度依存と一致することを確認した。Gaサイトでの電場勾配(EFG)および超微細結合定数は、強磁性秩序化によって引き起こされた$$5f$$電子状態の変化により、変化することがわかった。スピン格子緩和率$$/T_1$$$$T_c$$近傍では強磁性揺らぎにより増大していることがわかった。5$$f$$磁気モーメントは、よい金属伝導性にもかかわらず、UGa$$_2$$の中でほとんど局在していると考えらる。

論文

Incommensurate longitudinal SDW state with a long periodicity in UCu$$_{2}$$Si$$_{2}$$

本多 史憲; 目時 直人; 松田 達磨; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.121 - 123, 2006/08

UCu$$_{2}$$Si$$_{2}$$の磁気構造が、85.7$AA $の長周期スピン/電荷密度波状態であることを、中性子散乱実験によって明らかにした。この長周期構造は、5f電子の遍歴性に起因すると思われる。同じ結晶構造を持つ他の化合物で報告されたより短周期の構造は、局在5f電子間のフラストレートした反強磁性相互作用に基づくいわゆるANNNIモデルによって説明されてきたが、UCu$$_{2}$$Si$$_{2}$$の磁気構造はこのモデルで説明できない。そのため、5f電子の遍歴性は、同じ結晶構造を持つ一連の化合物の共通の性質であることを結論した。

論文

Long-period, longitudinal spin density modulation in an itinerant 5f magnetic compound UCu$$_{2}$$Si$$_{2}$$

本多 史憲; 目時 直人; 松田 達磨; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Journal of Physics; Condensed Matter, 18(2), p.479 - 492, 2006/01

 被引用回数:19 パーセンタイル:32.04(Physics, Condensed Matter)

UCu$$_{2}$$Si$$_{2}$$の磁気構造が、85.7$AA $の長周期スピン/電荷密度波状態であることを、中性子散乱実験によって明らかにした。この長周期構造は、5f電子の遍歴性に起因すると思われる。同じ結晶構造を持つ他の化合物で報告されたより短周期の構造は、局在5f電子間のフラストレートした反強磁性相互作用に基づくいわゆるANNNIモデルによって説明されてきたが、UCu$$_{2}$$Si$$_{2}$$の磁気構造はこのモデルで説明できない。そのため、5f電子の遍歴性は、同じ結晶構造を持つ一連の化合物の共通の性質であることを結論した。

論文

Theoretical analysis of electronic structure for the chemical bonding of Pu and Am in MgO

田中 久美子; 平田 勝; 関根 理香*

Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 5(2), p.27 - 31, 2004/12

本研究ではPu, Am原子で置換したMgOについて電子状態計算を行い、特に6d, 5f電子がどのように化学結合に関与するかを詳しく検討することを目的としている。計算方法には、相対論DV-DFS法を用いた。Mgをアクチノイドで置換すると、基盤MgOのイオン結合性が弱くなり、広い範囲にわたって電荷移動が起こることが推測された。また、MgO中でのAn間の有効電荷を比較すると、Pu原子がよりイオン性が大きいということがわかった。An-Oの結合の安定性を決める指標としては、An6d-O2pの結合性、及び、An5f-O2pのHOMO付近の反結合性という2つの因子が重要ではないかと考えた。

論文

ネプツニウム化合物の構造と異性体シフト

佐伯 正克; 中田 正美; 北澤 孝史*

KURRI-KR-106, p.38 - 42, 2004/03

これまでに蓄積されたネプツニウム化合物の構造に関するデータと、$$^{237}$$Npメスバウアスペクトルの異性体シフトの間に存在する相関関係を、種々の角度から検討した。6価化合物については、ネプツニウムに配位する全配位子との平均結合距離と強い相関があるとされていたが、ネプツニル基を含む化合物について、酸素のみが配位している場合には、ネプツニル基のNp-O距離との相関のほうがより強いことを、広い結合距離にわたって明らかにした。しかし、窒素やフッ素が配位した化合物の場合には、この相関から外れることも見いだし、配位元素の電気陰性度による説明を試みたが、十分な結果は得られなかった。5価化合物の場合には、今回見いだした相関は成立しない。今後、5f電子の挙動をより定量的に議論する必要がある。

論文

Empirical evaluation of the thermodynamic and magnetic properties from the atomic distances of NaCl-type actinide compounds

大道 敏彦*; 荒井 康夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.3), p.156 - 159, 2002/11

岩塩型アクチノイド化合物(MX,M:アクチノイド,X:メタロイド)の幾つかの熱力学及び磁気的性質を原子間距離を基に類推した。MXの結合エネルギーの報告値は、二,三の例外を除いてポーリングの式を用いて求めた結合電子密度と比例関係を示した。一方、全価電子から結合電子を除いた電子数と有効磁気モーメントの報告値との関係は、L-Sカップリング及びフントの法則から計算したものと良く一致したことから、この電子数は局在する5f電子数に相当するものと考えられる。これらの結果を用いて、MX中のアクチノイド原子の酸化状態や磁気エントロピーの寄与等についても議論した。

論文

Neutron diffraction study of antiferromagnetic order in UGa$$_{3}$$ under pressure

中村 充孝; 小池 良浩; 目時 直人; 加倉井 和久; 芳賀 芳範; Lander, G. H.; 青木 大*; 大貫 惇睦

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 63(6-8), p.1193 - 1196, 2002/06

 被引用回数:15 パーセンタイル:36.92

5f電子系が有する特異な性質により、ウラン化合物では今までに見られないような多彩な物理が現象として現れる。本研究では、UGa$$_{3}$$の高圧下中性子回折実験を行った結果、新たな知見が得られたので発表,説明した。具体的には、反強磁性転移温度(ネール温度)が加圧により減少することを見いだした。この事実はUGa$$_{3}$$の遍歴磁性を裏付けるものである。また、加圧によってドメイン構造の再配列が誘起されることを見いだした。この実験事実から、これまで未解決の問題であったUGa$$_{3}$$の磁気モーメントの方向について定量的な評価を行い、重要な知見を得ることに成功した。

論文

Neutron scattering study of the crystal and magnetic structures in itinerant-5f antiferromagnets UNiGa$$_{5}$$ and UPtGa$$_{5}$$

常盤 欣文; 芳賀 芳範; 目時 直人; 石井 慶信; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 71(3), p.725 - 728, 2002/03

遍歴反強磁性体UNiGa$$_{5}$$及びUPtGa$$_{5}$$の磁気構造及び結晶構造を決定した。UNiGa$$_{5}$$はすべての隣同士のスピンの方向が反対向きをとる構造、一方UPtGa$$_{5}$$は結晶構造がUNiGa$$_{5}$$と同じであるにもかかわらず、c面内で強磁性的に並んだスピンがc軸方向に反強磁性的に積層していることを明らかにした。磁気モーメントの大きさはそれぞれウランあたり0.90ボーア磁子と0.27ボーア磁子であった。この磁気構造の違いは、互いに最も近いウランの磁気相互作用が強磁性的か、もしくは反強磁性的か二つの化合物で異なることを意味しており、単にフェルミ面のネスティングからは説明できない。化合物の違いによってGa(4i)サイトの位置が大きく変化することが、中性子粉末解析から明らかにされた。磁気モーメントのサイズと、磁気相互作用の違いは、この原子位置の変化に伴うU-5$$f$$バンドとGa-4$$p$$バンドの混成の強弱と、ウランの軌道を媒介にした磁気相互作用の変化によって説明できる可能性を示した。

論文

Relativistic density functional calculations for potential energy curves of uranyl nitrate hydrate

平田 勝; Bastug, T.*; 館盛 勝一; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*

Advances in Quantum Chemistry, Volume 37, p.325 - 333, 2001/00

相対論密度汎関数法を用いて硝酸ウラニル錯体のポテンシャルエネルギー曲線を計算した。ウランに配位している水分子及びウラニル酸素の原子位置を変化させながら全エネルギー計算を行い最安定原子間距離を求めた結果、水分子についてはこれまでに報告されている実験結果と良好な一致を示した。一方、ウラニル酸素については、わずかに原子間距離の長いところで安定となることがわかった。また、得られたポテンシャル曲線各々の化学結合の強さを反映しており、ウラニル酸素は水分子より深いポテンシャル曲線となることがわかった。

報告書

バンド理論を用いたウラン酸化物の物性に関する研究

手島 正吾

JNC-TN8400 2000-029, 54 Pages, 2000/10

JNC-TN8400-2000-029.pdf:1.32MB

本報告は、著者が核燃料サイクル開発機構において平成10年4月から平成12年10月までに博士研究員として行った研究内容をまとめたものである。本報告は、3つの内容に分かれる。1)相対論的スピン密度汎関数法に基づくバンド計算法、この計算法をも用いて解析した、2)強磁性体UGe2、3)反強磁性体UO2の電子物性に関する研究である。1)相対論的バンド計算(RBC)法 s、p、d電子系物質を扱うバンド計算法は、基礎面、応用面ともに十分な研究が行われている。しかし、アクチニド化合物のような磁性5f電子を扱うバンド計算法は、非常に複雑でありかつ相対論的アプローチが必要とされるために、その研究が遅れている。本研究では、磁性5f電子に有効な相対論的バンド計算法を定式化した。2)UGe2の電子物性 UGe2は強磁性体であることから、理論による解析が未だ十分に行われていない。そこで、本研究で開発した相対論的バンド計算法を用いてUGe2の電子状態とフェルミ面を解析した。その結果、UGe2は5f電子特有の重い電子系であることが分かり、実験結果と一致する結果を得た。3)核燃料UO2の電子構造 核燃料物質である反強磁性UO2の熱伝導度の振る舞いを把握することは重要である。しかし、熱伝導度に影響を与える電子構造の計算が、相対論的効果を考慮した形では、未だ行われていない。そこで、RBC法を適用し、UO2の電子構造の詳細を明らかにした。

論文

Discrete-variational Dirac-Slater calculations on the valence band XPS for $$alpha$$-uranium metal

栗原 正義*; 平田 勝; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*

Journal of Nuclear Materials, 281(2-3), p.140 - 145, 2000/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:70.7

相対論DV-DS分子軌道法を用いて$$alpha$$相金属ウランの価電子帯光電子分光スペクトルの理論解析を行った。実験的に得られているスペクトルを定量的に帰属し、金属ウランの価電子帯での電子状態の特徴を明らかにした。また、各原子軌道ごとの部分状態密度を示すことにより、フェルミレベル近傍の各原子軌道の寄与を示した。

論文

相対論密度汎関数法による6価硝酸プルトニル錯体の電子状態解析と構造最適化

平田 勝; Bastug, T.; 館盛 勝一

日本原子力学会誌, 42(10), p.1104 - 1108, 2000/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.42(Nuclear Science & Technology)

相対論密度汎関数(RDFT)法を用いて硝酸プルトニル・2水和物のPu=O(プルトニウム酸素)結合及びPu-OH2結合におけるプルトニウム原子と配位子酸素原子間距離の構造最適化を行った。計算によって求められた原子間距離は実験的に報告されている原子間距離と良好な一致を示した。得られたポテンシャル曲線からは、Pu-OH2結合と比較してPu=O結合が非常に強いことを示した。また、安定構造における硝酸プルトニル・2水和物の電子状態を解析した結果、Pu=O結合の強さの原因は、プルトニウムの6d軌道と酸素の2p軌道との強い共有結合性に伴うものであることを明らかにした。また、これらの共有結合成分はPu-OH2結合ではそれほど顕著ではなかった。

報告書

相対論電子状態計算法(DV-DFS)を用いた重元素科学研究の現状

平田 勝; Bastug, T.*; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*; 向山 毅*

JAERI-Review 99-008, 29 Pages, 1999/03

JAERI-Review-99-008.pdf:1.45MB

京大、静岡大、理研及び原研で進めている相対論電子状態計算法(DV-DFS)を用いた重元素科学研究に関する最近の研究成果を取りまとめた。本報告書は、日本化学会第74回春季年会(1998年3月)での特別企画講演及び原研で開催した、XAFS・相対論電子状態計算によるアクチノイド研究ワークショップ(1998年11月)で講演した内容をまとめたものである。

論文

Observation of $$^{235}$$U NMR in the Antiferromagnetic state of UO$$_{2}$$

生嶋 健司*; 安岡 弘志*; 筒井 智嗣*; 佐伯 正克; 那須 三郎*; 伊達 宗行*

Journal of the Physical Society of Japan, 67(1), p.65 - 66, 1998/01

 被引用回数:16 パーセンタイル:18.17(Physics, Multidisciplinary)

5f電子を有するウラン化合物は非BCS超伝導などの特異な物性を示すことから、興味が持たれている。核磁気共鳴(NMR)は様々な物質の局所的な電子状態を知る有効な手段である。しかしながら、ウラン化合物に関してはウラン以外の原子核での間接的な実験しか行われていなかった。我々はUO$$_{2}$$が反強磁性状態で非常に大きな内部磁場が生じることを利用し、高濃縮の$$^{235}$$Uを用いたUO$$_{2}$$$$^{235}$$UのNMRの信号を観測することに、アクチノイド元素で初めて成功した。その結果、UO$$_{2}$$中でウランの5f電子によって生じた内部磁場が252.3$$pm$$0.5Tであり、四極子相互作用が392$$pm$$11MHzであることが明らかとなった。このことは磁気秩序状態でUO$$_{2}$$の5f電子が$$Gamma$$5の基底状態をとり、それによって生じた電場勾配が存在することを示している。

論文

Electronic structures of actinyl nitrate-triethyl phosphate complexes using the DV-DS method

平田 勝; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*; 向山 毅*; 武内 一夫*; 館盛 勝一

Journal of Alloys and Compounds, 271-273, p.128 - 132, 1998/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:47.01

相対論DV-DS分子軌道法を用いて、硝酸アクチニル-トリエチルりん酸錯体(AnO$$_{2}$$(NO$$_{3}$$)$$_{2}$$-2TEP,An=UNp,Pu)の電子状態を調べた。有機りん酸系抽出剤を用いた6価硝酸アクチニルの抽出分配比はU$$>$$Np$$>$$Pu順に減少する傾向を示す。この傾向を電子論的に理解するために、アクチノイド原子と抽出剤の酸素原子(ドナー原子)間の化学結合状態を解析した結果、結合電子数の減少と抽出分配比の減少に相関関係が認められた。錯体の安定性に与える5f電子の局在化傾向や、電子密度分布、結合電子数分布等から抽出系を理論的に取り扱うための基礎的な知見を得ることができた。

論文

Moessbauer study of uranium compounds

筒井 智嗣*; 中田 正美; 小林 康浩*; 正木 信行; 佐伯 正克; 那須 三郎*; 中村 彰夫; 芳賀 芳範; 本間 徹生*; 山本 悦嗣; et al.

Physics of Strongly Correlated Electron Systems (JJAP Series 11), p.266 - 268, 1998/00

これまでに行ったウラン化合物の$$^{238}$$U及び$$^{57}$$Feメスバウアー分光の結果について報告する。UFe$$_{2}$$及びU$$_{6}$$Feではそれぞれの化合物中のFeの局所的電子状態について明らかにした。$$^{238}$$Uメスバウアー分光では、重い電子系超電導化合物URu$$_{2}$$Si$$_{2}$$及びUPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$で共通する現象を観測した。この現象は重い電子の出現との関連が示唆される帯磁率が極大になる温度とほぼ一致することから、重い電子の出現と何らかの相関があると考えられる。

論文

Single crystal growth and superconducting properties of UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$

芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦*; 稲田 佳彦*; 青木 大*; 天谷 健一*; 池田 昌隆*; 榊原 俊郎*

Physica B; Condensed Matter, 230-232, p.357 - 359, 1997/00

 パーセンタイル:100

UpPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$の単結晶が育成され、超伝導状態の性質が調べられた。試料の純度の目安となる残留抵抗比及び超伝導転移温度は、使用される原料のウランの純度を上げることによって著しく改善された。新しい超伝導相であるFFLO相がこの物質で実現している可能性が示唆されており、これを確認するために磁化、交流磁化、フラックスフロー抵抗を用いて超伝導相図を決定した。FFLOから予想される相図とは異なっており、FFLOが実現しているかどうかはまだ結論できない。一方、これらの測定から、これまで知られていなかった第3の相の存在が示唆された。

論文

ウラン複合酸化物の磁気的性質

日夏 幸雄

日本原子力学会誌, 36(8), p.714 - 726, 1994/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.11(Nuclear Science & Technology)

螢石型構造またはペロブスカイト型構造を持つウラン複合酸化物の磁気的性質をまとめ、固体中での5f電子の挙動を議論した。螢石型構造を持つMyU$$_{1-y}$$O$$_{2+x}$$(M=希土類、アルカリ土類金属)の磁化率をレビューし、Ce$$_{y}$$U$$_{1-y}$$O$$_{2}$$固溶体で見い出した電荷移動を議論した。MUO$$_{3}$$(M=アルカリ金属)、秩序化ペロブスカイトBa$$_{2}$$MUO$$_{6}$$(M=希土類、遷移金属、アルカリ土類金属)の磁化率と常磁性共鳴吸収(EPR)をレビューした。低温で見い出されるウランイオン間の磁気的相互作用のEPRのg値を議論した。また、磁気的相互作用の臨界U-U距離を導いた。

論文

アクチノイドイオンと化合物の磁気的性質

日夏 幸雄

日本原子力学会誌, 35(8), p.701 - 717, 1993/08

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

アクチノイドイオンと化合物の磁気的性質についてレビューした。アクチノイドイオンの磁気的性質は、アクチノイド系列を体系化している5f電子のスピン角運動量と軌道角運動量による。このレビューでは、対象を、固体中のアクチノイドイオンと化合物中で5f電子が局在した、いわゆる結晶場理論が適用される系に限った。主に磁化率と常磁性共鳴吸収の結果について、レビューし、論じた。

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