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論文

Phase-field mobility for crystal growth rates in undercooled silicates, SiO$$_2$$ and GeO$$_2$$ liquids

河口 宗道; 宇埜 正美*

Journal of Crystal Growth, 585, p.126590_1 - 126590_7, 2022/05

過冷却ケイ酸塩,SiO$$_2$$,GeO$$_2$$融液中の11種類の酸化物または混合酸化物の結晶化におけるフェーズフィールド易動度$$L$$と結晶成長速度をフェーズフィールドモデル(PFM)を用いて計算し、$$L$$の物質依存性を議論した。実験の結晶成長速度と$$L=1$$のPFMシミュレーションから得られた結晶成長速度の比は、両対数プロットで結晶成長における固液界面プロセスの$$frac{TDelta T}{eta}$$のべき乗に比例した。また$$L=A(frac{k_{B}TDelta T}{6pi^{2}lambda^{3}eta T_{m} })^{B}$$のパラメータ$$A$$$$B$$$$A=6.7times 10^{-6}-2.6$$m$$^4$$J$$^{-1}$$s$$^{-1}$$,$$B=0.65-1.3$$であり、材料に固有の値であることが分かった。決定された$$L$$を用いたPFMシミュレーションにより、実験の結晶成長速度を定量的に再現することができた。$$A$$$$T_{m}$$における単位酸素モル質量あたりの陽イオンモル質量の平均の拡散係数と両対数グラフで比例関係にある。$$B$$は化合物中の酸素モル質量あたりの陽イオンのモル質量の総和$$frac{Sigma_{i}M_{i}}{M_{O}}$$に依存する。$$frac{Sigma_{i}M_{i}}{M_{O}}leq 25$$では、陽イオンのモル質量が大きくなるにつれて$$B$$は小さくなる。陽イオンのモル質量は陽イオンの移動の慣性抵抗に比例するため、$$B$$は陽イオンのモル質量の逆数で減少する。$$frac{Sigma_{i}M_{i}}{M_{O}}geq 25$$の重い陽イオンのケイ酸塩の結晶化では、$$B$$は約$$0.67$$で飽和し、$$T_{p}approx 0.9T_{m}$$となる。

論文

Phase-field model for crystallization in alkali disilicate glasses; Li$$_2$$O-2SiO$$_2$$, Na$$_2$$O-2SiO$$_2$$ and K$$_2$$O-2SiO$$_2$$

河口 宗道; 宇埜 正美*

Journal of the Ceramic Society of Japan, 128(10), p.832 - 838, 2020/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Materials Science, Ceramics)

本研究では、移動度係数($$L$$)を新しく定義することで、溶融酸化物系におけるフェーズフィールド法(PFM)の技術を開発した。一定の移動係数$$L$$を用いたPFM計算から得られた結晶成長速度($$v_0$$)は、normal growthモデルの熱力学的推進力と同程度であった。また$$L$$の温度依存性は、実験から得られた結晶成長速度と$$v_0$$から決定し、その決定した$$L$$を使って、二酸化アルカリケイ酸ガラスのLi$$_2$$O-2SiO$$_2$$, Na$$_2$$O-2SiO$$_2$$, K$$_2$$O-2SiO$$_2$$の結晶成長速度($$v$$)をシミュレーションした。$$v$$の温度依存性は定性的および定量的に非常に良く一致したため、本PFM計算は$$L$$の有効性を実証した。特に、PFM計算によって得られた$$v$$は、融点($$T_{rm m}$$)で増大し、$$T_{rm m}$$-100Kでピークを示した。さらなる温度の下降では、$$v$$は明確に0ms$$^-1$$に近づくことが分かった。この振舞いは、界面のジャンプ過程を表現する$$L$$によって$$v$$が制限されているためである。$$L$$のパラメータ$$B$$の感度についてもPFM計算を行い、$$B$$$$0$$から$$2$$まで増加すると、$$v$$のピークはより急峻に、ピーク温度は高温側にシフトすることが分かった。アルカリ金属の原子番号が増加するにつれてイオンポテンシャルは減少するので、$$L$$のパラメータ$$A$$$$B$$は、それぞれ指数関数的に増加、直線的に減少することになったと考えられる。本計算により$$L$$$$A$$$$B$$は互いに密接な関係であることが分かった。

論文

Spectroscopic properties of Yb doped YLF grown by a vertical Bridgman method

杉山 僚; 桂山 政道*; 安斎 裕*; 坪井 泰住*

Journal of Alloys and Compounds, 408-412, p.780 - 783, 2006/02

 被引用回数:21 パーセンタイル:75.01(Chemistry, Physical)

垂直型ブリッジマン結晶育成法により、Ybイオンを5$$sim$$64at.%ドープしたYLFフッ化物レーザー結晶を育成した。結晶原料のYbF$$_{3}$$及びYF$$_{3}$$に含まれているYOFが白濁の原因となるため、PbF$$_{2}$$を用いた育成前の原料処理によって解決した。吸収並びに発光測定における偏光特性に基づく結晶場解析により、Yb:YLF結晶の$$^{2}$$F$$_{7/2}$$及び$$^{2}$$F$$_{5/2}$$準位内のマニホールドの7つのエネルギー準位を求めた。Yb:YLF結晶の持つ広くかつ複雑なスペクトルは、4f電子による電子遷移と結晶の格子振動との間の強いカップリングによって生じたものと結論できる。

論文

Small saturation moment due to the crystalline electric field effect for $$T_h$$ site symmetry in the ferromagnet UFe$$_4$$P$$_{12}$$

松田 達磨; Galatanu, A.; 芳賀 芳範; 池田 修悟; 山本 悦嗣; 辺土 正人*; 上床 美也*; 竹内 徹也*; 杉山 清寛*; 金道 浩一*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 73(9), p.2533 - 2538, 2004/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:49.43(Physics, Multidisciplinary)

立方晶強磁性体UFe$$_4$$P$$_{12}$$の単結晶育成に成功し、その単結晶を用いて電気抵抗,比熱,磁化率及び高磁場中磁化測定を行った。強磁性転移温度3.1K,飽和磁化1.3$$mu_{rm B}$$/Uまた磁化の温度依存性について、5$$f^2$$をもとにした結晶場モデルによって説明を試みた。

論文

Effects of ultrastrong gravitational field on the crystalline state of a Bi-Sb alloy

Huang, X.*; 真下 茂; 小野 正雄; 冨田 健; 沢井 友次; 長壁 豊隆; 毛利 信男*

Journal of Applied Physics, 96(3), p.1336 - 1340, 2004/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:44.13(Physics, Applied)

本研究では、超重力場下の結晶状態の変化を調べるために、Bi$$_{70}$$Sb$$_{30}$$合金とBi単体について固相状態の温度で100万Gレベルの超重力場実験を行った。191-205$$^{circ}$$Cで超重力場処理後の試料は組成の変化が見られなかったが、結晶粒径が数mmから数10$$mu$$mまで微細化された。同じ条件で処理したBi単体試料は結晶粒径が変化しなかった。220-240$$^{circ}$$Cで処理後の試料は二つの領域を示している。弱い重力場領域では、結晶が数10$$mu$$mまで微細化されたが、強い重力場領域では、原子の沈降による組成変化が起きたほか、結晶が重力方向に沿って成長し、その長さが数mm程度に達している。成長した結晶はかなり歪んでおり、その歪みが重力の強い方向に沿って増大していること、また、六方晶のc軸が重力方向にほぼ平行になっていることがわかった。この特殊な結晶状態の形成は原子の沈降によるものと考えられる。

論文

Correlation of crystal structures with electric field gradients in the fluorite- and pyrochlore-type compounds in the Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$-ZrO$$_{2}$$ system

Wang, J.*; 音部 治幹; 中村 彰夫; 竹田 満洲雄*

Journal of Solid State Chemistry, 176(1), p.105 - 110, 2003/11

 被引用回数:12 パーセンタイル:41.15(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

メスバウア分光法及び粉末X線回折法,点電荷モデルによる計算を用いて、蛍石型及びパイロクロア型構造を持つGd$$_{x}$$Zr$$_{1-x}$$O$$_{2-x/2}$$(0.18$$<$$x$$<$$0.62)の結晶構造とGd周りの電場勾配の相関を調べた。 理想的なパイロクロア構造(x=0.5)の時、四極子結合係数は特徴的に最大になることがわかった。また、点電荷モデルによる計算と電場勾配を比較することにより、提案されているパイロクロア構造を基礎にした構造モデルの有効性を検討した。

論文

Laser site selective excitation of KY$$_{3}$$F$$_{10}$$ doped with samarium

Wells, T. P. R.*; 杉山 僚; Han, T. P. J.*; Gallagher, H. G.*

Journal of Luminescence, 85, p.91 - 102, 1999/00

 被引用回数:28 パーセンタイル:76.61(Optics)

アルゴンガス雰囲気ブリッジマン炉によりサマリウム元素(Sm)を添加したKY$$_{3}$$F$$_{10}$$レーザー結晶を育成したところ、予想に反して無色透明であるはずの結晶が黄色を帯びていた。これを解明するためにサイト選択レーザー分光法を用いて結晶の分光特性を測定した結果、SmはY(イットリア)のサイトに3価だけではなく2価のイオンとして置換されていることが明らかになった。Sm$$^{3+}$$については、46本の遷移レベル(4f)の結晶場解析からSm$$^{3+}$$はC$$_{4v}$$の対称性を持つYと同様の位置に配位することが示された。一方Sm$$^{2+}$$については、156本の遷移レベル(4f$$^{6}$$-4f$$^{5}$$5d)を同定した結果、3つの異なるサイトを占有してYの位置からずれた場所にフッ素イオンの欠損により電荷補償された状態で配位することを指摘した。さらに、Sm$$^{2+}$$の遷移では150K以下の低温領域で、5Dの各レベルを介在したアップコンバージョンが起こることを観測した。

論文

Calculations of the magnetic properties of Y$$_{2}$$Fe$$_{14}$$B and Gd$$_{2}$$Fe$$_{14}$$X(X=-,B,C,N) by the full-potential linearized augmented plane wave method

山口 正剛; 浅野 攝郎*

Physica B; Condensed Matter, 254(1-2), p.73 - 83, 1998/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:22.65(Physics, Condensed Matter)

現在最も強力で安価な永久磁石材料であるR$$_{2}$$Fe$$_{14}$$B化合物の電子構造をLSD(局所密度)近似にもとづくFLAPW法によって計算した。磁気モーメント、結晶場のパラメーターA$$_{lm}$$、電場勾配V$$_{zz}$$,V$$_{xy}$$を計算し、実験とよく一致する結果を得た。またB原子の磁気的性質に対する効果を調べるため、Bを除いたり、CやNで置換して計算した。その結果、B原子をCで置換するとA$$_{20}$$が約20%増加したが、これは実験結果とよく一致した。

論文

感温液晶を用いる温度分布の可視化

秋野 詔夫

熱物性, 7(4), p.259 - 265, 1993/00

感温液晶は、温度に応じて美しく鮮やかな色彩を呈する。これを物体に塗布したり液体中に懸濁させると、熱と流れの挙動が、リアルタイムでカラー映像として直接的に観察できるようになる。熱流動現象の理解・把握を容易にしてくれる。この技法は、使い方が簡便であり、安価に実施することができる。ここでは、感温液晶の種類、マイクロカプセル化した液晶の光学的特性、定量的可視化計測への応用等に重点を置いて展望・解説したものである。

論文

First-order transitions in an infinite-range spin-glass model

横田 光史

Journal of Physics; Condensed Matter, 4, p.2615 - 2622, 1992/00

 被引用回数:11 パーセンタイル:57.61(Physics, Condensed Matter)

S=1の結晶場中におけね一般化されたSKイジングスピングラス模型について、スピングラス相と1次相転移を調べた。この模型に対して、平均場方程式を導き、それを数値的に解いた。一次転移線近くでは、Pi=$$<$$Si$$^{2}$$$$>$$のダブルピーク構造が重要であることを示した。この相転移は、定性的にみて、基底状態での相転移に似ている。

論文

Numerical study of the TAP equations for infinite-range spin glass models

横田 光史

Physica A, 185, p.336 - 339, 1992/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Physics, Multidisciplinary)

無限レンジ模型についてスピングラス相の性質をレプリカ法を使わずに調べた。平均場方程式を数値的に解くことによって、オーダーパラメーターが得られる。最初に、ある種の量子効果を調べるために、横磁場中のSK模型をペア近似で調べた。横磁場の存在によってもスピングラス相の性質は変わらないことが示された。次に、1次相転移の性質を調べるために、結晶場中の一般化されたSK模型を調べた。1次相転移はスピングラスにおいても整合的に記述できた。Pi=$$<$$Si$$^{2}$$$$>$$の分布が1次相転移線上でダブルピーク構造を持つことが明らかになった。

論文

Fractofusion mechanism

竹田 辰興; 滝塚 知典

Journal of the Physical Society of Japan, 58(9), p.3073 - 3076, 1989/09

 被引用回数:17 パーセンタイル:79.67(Physics, Multidisciplinary)

低温核融合に関して、フラクトフュージョン機構が調べられた。結晶中のクラック表面の間に生じた電場によって重水素核が加連されて核融合がおこる。発生可能な電位差の大きさを仮定して核融合反応率とエネルギー増倍率を計算した。結果は、低温核融合実験で得られている数値と矛盾が無く、フラクトフェージョン機構が低温核融合を説明し得ることが示された。

論文

Applied electric field effects on production of F centers in NaCl crystals-mechanism for coloration

佐藤 好毅

SCIENCE OF LIGHT, 16(1), p.1 - 13, 1967/00

抄録なし

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