Understanding muon diffusion in perovskite oxides below room temperature based on harmonic transition state theory

伊藤 孝; 髭本 亘; 下村 浩一郎*

Physical Review B, 108(22), p.224301_1 - 224301_11, 2023/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.224301

In positive muon spin rotation and relaxation (SR) spectroscopy, positive muons () implanted into solid oxides are conventionally treated as immobile spin-probes at interstitial sites below room temperature. This is because each is thought to be tightly bound to an oxygen atom in the host lattice to form a muonic analogue of the hydroxy group. On the basis of this concept, anomalies in SR spectra observed in oxides have been attributed in most cases to the intrinsic properties of host materials. On the other hand, global diffusion with an activation energy of 0.1~eV has been reported in some chemically-substituted perovskite oxides at cryogenic temperatures, although the reason for the small activation energy despite the formation of the strong O bond has not yet been quantitatively understood. In this study, we investigated interstitial diffusion in the perovskite oxide lattice using KTaO cubic perovskite as a model system. We used the SR method and density functional theory calculations along with the harmonic transition state theory to study this phenomenon both experimentally and theoretically. Experimental activation energies for global diffusion obtained below room temperature were less than a quarter of the calculated classical potential barrier height for a bottleneck transfer path. The reduction in the effective barrier height could be explained by the harmonic transition state theory with a zero-point energy correction; a significant difference in zero-point energies for at the positions in the O bonding equilibrium state and a bond-breaking transition state was the primary cause of the reduction. This suggests that the assumption of immobile in solid oxides is not always satisfied since such a significant decrease in diffusion barrier height can also occur in other oxides.

Vortex dissipation and level dynamics for the layered superconductors with impurities

藤田 あゆみ

Physical Review B, 64(6), p.064504_1 - 064504_6, 2001/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.064504

磁場下での不純物を含む層状(2次元)超伝導体中で、ローレンツ力を受けて動いている磁束コア内の準粒子励起エネルギー準位の準位統計を調べる。磁束が移動する速度をさまざまに変化させた場合に、不純物濃度が異なる各相において数値計算によりユニバーサルな伝導度を求めた。速度が大きい場合に、ランダム行列理論の予測する結果と一致する結果を得た。反対に速度が小さい領域では、磁束芯内の不純物が1個というsuper-clean極限でのLarkin-Ovchinnikovの結果と一致する結果を得た。この場合、エネルギー散逸はエネルギー準位の間隔が平均のそれより非常に小さくなるいわゆる"avoided crossing"と呼ばれる場所でのLandau-Zener転移により起こると考えられる。

Theory of supercooled liquids and glasses for binary soft-sphere mixtures via modified hypernetted-chain integral equation

神林 奨; 樋渡 保秋*

Physical Review A, 42(4), p.2176 - 2183, 1990/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.42.2176

2成分短距離斥力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の2体分布関数および熱力学的性質を、MHNCS積分方程式を用いて計算した。MHNCS方程式は、1成分ソフトコア系について提案してもので、その解は安定な液体から過冷却液体にいたるまで分子動力学シミュレーションの結果と良く一致する。2成分系に対する計算結果でも、同様に、分子動力学シミュレーションと非常に良い一致が得られた。また、2体分布関数を用いて、混合系の混ざり方の指標となる濃度-濃度構造因子を計算した。この結果、混合系を構成する粒子の直径比および構成比率が、構造因子に強く影響し、系の安定性を決めるパラメータとなることが明らかになった。

A Modified hypernetted-chain integral equation for the supercooled liquid of inverse power potentials

神林 奨; 樋渡 保秋*

Journal of Non-Crystalline Solids, 117-118, p.92 - 95, 1990/00

https://doi.org/10.1016/0022-3093(90)90886-Q

液体理論における積分方程式を用いて、短距離圧力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の過冷却状態における二体分布関数を計算した。本計算で用いた積分方程式は一成分プラズマに適用されたもので、中距離の相関を適切に取り込んでいる。この相関を計算するには6重の多重積分を行う必要がある。本件は、この計算をVP-100上で行い、高速な計算を可能とする。計算結果は、同じポテンシャルを用いた計算機実験の結果ときわめて良い一致を見る。特にガラス転移点近傍で、二体分布関数の第二ピークの分裂が観測される。これは、計算機実験では顕著に現れる特徴であるが、将来の解析的手法では得られなかったものである。

重イオン核反応生成物の半減期を測定するための回転式バンドパス・フィルター

牧島 章泰*; 武谷 汎*; 足立 実*; 小川 雅生*; 石井 三彦; 大島 真澄; 菊池 士郎; 峰原 英介

JAERI-M 9901, 14 Pages, 1982/01

JAERI-M-9901.pdf:0.68MB

この回転式バンドパスフィルターは、反跳核を収集する時間々隔の1/5から5倍の半減期をもつ核種を選択的に効率よく分析することを可能にする。装置は回転円板上に配置した3枚の金属箔からなる。これらの箔は一定時間、反跳核を捕獲したのち、2箇の線検出器でひきつづき各線の減衰の程度を計測する。順次各箔に一連のプロセスを周期的に繰返させてデータの集積を計る。この装置を用いてSeアイソトープのEO遷移の探査を行い、Seに於て新しい遷移を発見した。