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論文

Effect of uranium deficiency on normal and superconducting properties in unconventional superconductor UTe$$_2$$

芳賀 芳範; Opletal, P.; 常盤 欣文; 山本 悦嗣; 徳永 陽; 神戸 振作; 酒井 宏典

Journal of Physics; Condensed Matter, 34(17), p.175601_1 - 175601_7, 2022/04

Single crystals of the unconventional superconductor UTe$$_2$$ have been grown in various conditions. Superconducting samples are nearly stoichiometric within an experimental error of about 1%, while non-superconducting sample significantly deviates from the ideal composition. The superconducting UTe$$_2$$ showed that the large density of states was partially gapped in the normal state, while the non-superconducting sample is characterized by the relatively large electronic specific heat as reported previously.

論文

Structure of the {U$$_{13}$$} polyoxo cluster U$$_{13}$$O$$_{8}$$Cl$$_{x}$$(MeO)$$_{38-x}$$ (x = 2.3, MeO = methoxide)

Fichter, S.*; Radoske, T.*; 池田 篤史

Acta Crystallographica Section E; Crystallographic Communications (Internet), 77(8), p.847 - 852, 2021/08

A new type of polyoxo cluster complex that contains thirteen uranium atoms, {U$$_{13}$$}, was synthesised and characterised as [U$$_{13}$$($$mu$$$$_{4}$$-O$$_{rm oxo}$$)$$_{8}$$($$mu$$$$_{4}$$-O$$_{rm MeO}$$)$$_{2}$$($$mu$$$$_{2}$$-O$$_{rm MeO}$$)$$_{24}$$Cl$$_{x}$$(O$$_{rm MeO}$$)$$_{12-x}$$] (x = 2.3, MeO = methoxide) (I). The complex crystallises from methanol containing tetravalent uranium (U$$^{rm IV}$$) with a basic organic ligand. The characterised {U$$_{13}$$} polyoxo cluster complex possesses a single cubic uranium polyhedron at the centre of the cluster core. The observed shortening of U-O bonds, together with BVS calculations and the overall negative charge (2-) of (I), suggests that the central uranium atom in (I), that forms the single cubic polyhedron, is presumably oxidised to the pentavalent state (U$$^{rm V}$$) from the original tetravalent state (U$$^{rm IV}$$). Complex I is, hence, the first example of a polyoxo cluster possessing a single cubic coordination polyhedron of U$$^{rm V}$$.

論文

Single-crystal growth and magnetic phase diagram of the enantiopure crystal of NdPt$$_2$$B

佐藤 芳樹*; 本多 史憲*; Maurya, A.*; 清水 悠晴*; 仲村 愛*; 本間 佳哉*; Li, D.*; 芳賀 芳範; 青木 大*

Physical Review Materials (Internet), 5(3), p.034411_1 - 034411_9, 2021/03

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

Single-crystal growth and magnetic properties of NdPt$$_2$$B are reported on a enantiopure crystal. We observed multiple phase transitions at 9.5 and 11 K under zero magnetic field. Nontrivial magnetic phase diagram demonstrates the competitive interactions in this system.

論文

Status of the neutron time-of-flight single-crystal diffraction data-processing software STARGazer

矢野 直峰*; 山田 太郎*; 細谷 孝明*; 大原 高志; 田中 伊知朗*; 新村 信雄*; 日下 勝弘*

Acta Crystallographica Section D; Structural Biology (Internet), 74(11), p.1041 - 1052, 2018/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:68.69(Biochemical Research Methods)

STARGazer is a data processing software for neutron time-of-flight (TOF) single-crystal diffraction data collected by the IBARAKI Biological Crystal Diffractometer (iBIX) at the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). This software creates hkl intensity data from three-dimensional (x, y, TOF) diffraction data. STARGazer is composed of both a data processing component and a data visualization component. This article describes the status of data processing software STARGazer and its data processing algorithms.

論文

Crystallographic, magnetic, thermal, and electric transport properties in UPtIn single crystal

松本 裕司*; 芳賀 芳範; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; Fisk, Z.*

Journal of the Physical Society of Japan, 87(2), p.024706_1 - 024706_4, 2018/02

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

Single crystal samples of UPtIn with the hexagonal structure are grown from indium flux. Strong uniaxial magnetic anisotropy is revealed from magnetic property measurements. Specific heat measurement reveals a significant deviation from $$T$$-linear behavior, indicating the smaller electronic specific heat than the previous study.

論文

Single-crystal neutron diffraction study of the heavy-electron superconductor CeNiGe$$_{3}$$

池田 陽一*; 植田 大地*; 吉澤 英樹*; 中尾 朗子*; 宗像 孝司*; 大原 高志

Journal of the Physical Society of Japan, 84(12), p.123701_1 - 123701_5, 2015/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:24.12(Physics, Multidisciplinary)

特異な反強磁性秩序化を示すことが知られているheavy-electron超伝導体であるCeNiGe$$_{3}$$について、MLFのSENJUを用いて単結晶中性子回折測定を行った。相転移温度の5K以下で測定を行ったところ、以前の粉末試料を用いた回折測定では伝搬ベクトルとして$$k_{1}$$=(1,0,0)と$$k_{2}$$=(0,0.41,1/2)が観測されたのに対して、単結晶試料を用いた測定では$$k_{2}$$=(0,0.41,1/2)のみが観測された。このことから、CeNiGe$$_{3}$$の常圧における磁気特性は伝搬ベクトル$$k_{2}$$のみによって特徴づけられることが示唆された。

論文

Single crystal growth and crystal structure of ThRhIn$$_5$$ and LuCoGa$$_5$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 酒井 宏典; 池田 修悟; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.85 - 87, 2006/08

近年、HoCoGa$$_5$$型結晶構造を持つ希土類において準2次元的な電子状態が、ドハース・ファンアルフェン効果測定から明らかにされている。これらの化合物の中には、CeCoIn$$_5$$やCeIrIn$$_5$$, PuCoIn$$_5$$などの重い電子系超伝導物質が発見されている。この超伝導状態と物質中の$$f$$電子状態の関係を明らかにするため、$$f$$電子を持たないLaやTh化合物の電子状態を明らかにし比較することは重要な研究である。特にThは化合物中において4価と考えられ、Ceの$$f$$電子が遍歴した状態に対応するため、極めて良い参照物質である。最近われわれは、ThRhIn$$_5$$の単結晶育成に世界で初めて成功した。さらに格子定数を明らかにした。今後、電子状態を明らかにするうえで、重要な進展である。

論文

Single crystal growth and observation of the de Haas-van Alphen effect in ThIn$$_3$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 宍戸 寛明*; 池田 修悟; 播磨 尚朝*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.1021 - 1022, 2006/05

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

ThIn$$_3$$は、AuCu$$_3$$-typeの立方晶である。トリウム(Th)は、その電子配置に$$f$$電子を持たない。そのため特異な磁性は期待できないものの、金属間化合物中において価数は4価をとり、これはセリウム化合物において、$$f$$電子が遍歴した状態と価数としては対応する。そのため、強相関$$f$$電子系化合物研究において、トリウム化合物との電子状態の研究は、$$f$$電子に起因する特異な磁性や超伝導状態を明らかにするうえで極めて重要である。最近われわれは、ThIn$$_3$$の物質の純良単結晶育成を行い、ドハース・ファンアルフェン効果というフェルミ面の電子状態を反映する量子振動の観測に成功した。これにより、フェルミ面の極値断面積に対応する9.0$$times$$10$$^6$$から9.37$$times$$10$$^8$$Oeのブランチを観測した。これらの結果を、圧力下において特異な超伝導状態を示すCeIn$$_3$$の実験結果や、さらにはエネルギーバンド計算との結果と比較を行った。

論文

Electrical and magnetic properties of a single crystal UCu$$_2$$Si$$_2$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 池田 修悟; Galatanu, A.; 山本 悦嗣; 宍戸 寛明*; 山田 美音子*; 山浦 淳一*; 辺土 正人*; 上床 美也*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 74(5), p.1552 - 1556, 2005/05

 被引用回数:21 パーセンタイル:70.75(Physics, Multidisciplinary)

UCu$$_2$$Si$$_2$$は、強相関電子系における典型物質122化合物の1つである。われわれは、初めて純良単結晶育成に成功し、抵抗,磁化率,磁化,比熱測定を詳細に行った。その結果、極めて異方的な磁性を示し、さらにこれまで報告されてきた100Kにおける強磁性転移に隣接し、新たな反強磁性相とみられる相を発見した。これらの結果は、結晶の純良化によって初めて明らかになったことである。

論文

Single-crystal growth and magnetic properties of a new ternary uranium compound U$$_3$$Ni$$_5$$Al$$_{19}$$

芳賀 芳範; 松田 達磨; 池田 修悟; Galatanu, A.; 松本 拓也*; 杉本 豊成*; 多田 俊治*; 野口 悟*; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 359-361, p.1006 - 1008, 2005/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:12.3(Physics, Condensed Matter)

新しいウラン化合物U$$_3$$Ni$$_5$$Al$$_{19}$$を発見し、単結晶育成に成功した。斜方晶の結晶構造を有し、ウランは結晶学的に2つのサイトを占める。磁化の異方性から、そのうち一つのサイトのウランだけが反強磁性秩序を起こし、もう一つのウランは低温まで常磁性状態にあると考えられる。

論文

Flux growth of $$^{57}$$Fe-enriched very high quality iron borate single crystal and observation of magnetic domain structure using X-ray double crystal topography

三井 隆也; 武居 文彦*; 北尾 真司*; 瀬戸 誠; 原見 太幹; Zhang, X.*; 依田 芳卓*; 菊田 惺志*

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 30(1), p.7 - 10, 2005/03

核共鳴ブラッグ散乱を利用して、放射光からneVオーダーの超単色光を取り出すための光学素子として、$$^{57}$$Feをエンリッチした大型のFeBO$$_{3}$$単結晶をフラックス法により育成した。結晶性は放射光による平面波トポグラフィーにより評価された。ロッキングカーブの測定から、無磁条件下で結晶の磁化状態が多磁区構造であっても、半値幅が4秒程度の非常に良質単結晶であることがわかった。X線トポグラフィーの結果から、この結晶中が周期性のある磁区構造パターンを持ち、この構造が高い結晶完全性に関連していることが明らかになった。本発表では、上記の結晶評価実験に加えて、本結晶によるネール転移温度近傍での核共鳴ブラッグ散乱現象を利用した放射光X線のneVオーダーの超単色化実験の結果について報告する。

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

Discrimination of neutrons and $$gamma$$ ray by a neutron detector comprising a superconducting tunnel junction on a single crystal of Li$$_{2}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$

中村 龍也; 片桐 政樹; 曽山 和彦; 浮辺 雅宏*; 池内 隆志*; 大久保 雅隆*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.402 - 404, 2004/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:50.96(Instruments & Instrumentation)

Li$$_{2}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$単結晶上に製作した超伝導トンネル接合素子(STJ)による低温中性子検出器の中性子/$$gamma$$線弁別性能を評価した。本検出器はLiあるいはBでの中性子核反応の結果励起される多数の低エネルギーフォノンを単結晶表面に製作されたSTJ素子により測定することで中性子を検出する。本検出器のX線(5.9keV),$$gamma$$線(1.17, 1.33MeV)、及び中性子に対する放射線応答特性を詳細に測定した結果、STJ素子のフォノン検出信号波形の立ち上がり時間が放射線種により異なることを初めて明らかにし、この特徴を利用することで$$gamma$$線,X線などのバックグランド信号と中性子信号とを簡便に弁別できることを確認した。

論文

Neutron crystallographic study on rubredoxin from ${it Pyrococcus furiosus}$ by BIX-3, a single-crystal diffractometer for biomacromolecules

栗原 和男; 田中 伊知朗*; 茶竹 俊行*; Adams, M. W. W.*; Jenney, F. E. Jr.*; Moiseeva, N.*; Bau, R.*; 新村 信雄

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 101(31), p.11215 - 11220, 2004/08

 被引用回数:46 パーセンタイル:62.17(Multidisciplinary Sciences)

原研原子炉JRR-3設置の生体高分子用中性子回折装置BIX-3を用いて、高い熱安定性を持つ${it Pyrococcus furiosus}$由来ルブレドキシンの中性子結晶構造解析を行った。結晶化はH原子からのバックグラウンドを抑えるため重水中で行った。回折実験は常温で行い、1.5${AA}$分解能でデータ収率81.9%を得た。立体構造モデルの精密化では、306個のH原子と50個のD原子及び37個の水和水を同定した。その結果、モデルの信頼性を示す${it R}$因子及び${it R}$$$_{free}$$因子は最終的に各々18.6%, 21.7%となった。この中性子解析により、X線解析では明確でなかったアミノ酸側鎖のO-D結合の方位を明らかにできた。また、主鎖のN-H結合のH原子は多くがD原子に置換されている一方で、その中で5つのH原子は置換されずに保たれていることがわかった。これはその周囲の高い構造安定性を示す。さらに中性子散乱密度図では、このタンパク質の高い熱安定性に寄与していると考えられているND$$_{3}$$$$^{+}$$末端のその周囲に広がる水素結合ネットワークを詳細に明らかにすることができた。

論文

中性子単結晶構造解析,生物回折計

栗原 和男; 田中 伊知朗*; 新村 信雄

日本結晶学会誌, 46(3), p.193 - 200, 2004/05

この入門講座はX線タンパク質結晶構造解析経験者のための中性子構造生物学実験用回折装置の解説である。生命現象の中で水素原子の果たす役割や生体物質と水とのかかわりは大変重要である。それらを原子レベルで観察し議論することを可能にする、最も有効な実験手法の一つが中性子回折法である。この研究分野は中性子イメージングプレート(NIP)の開発によって飛躍的に躍進した。このNIPを装備した高分解能生体高分子用中性子回折装置BIX-3, BIX-4が原研に設置されている。ここでは、中性子回折装置建設及び実験計画をたてるうえで知っていて欲しい重要な違いに限定して、本回折装置の主要機器や全体詳細構造及び周辺機器,大型結晶育成から回折データ取得及び処理までの中性子回折実験の流れを紹介し、さらに生体高分子用中性子回折装置の今後の展望について述べる。

論文

Single crystal growth and magnetic properties of ferromagnetic URhGe$$_2$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 常盤 欣文; Andrei, G.; 山本 悦嗣; 大久保 智幸*; 大貫 惇睦

Acta Physica Polonica B, 34(2), p.1071 - 1074, 2003/02

URhGe$$_2$$はキュリー温度30Kの強磁性体である。近年斜方晶系,強磁性ウラン化合物における超伝導の発見が報告されているが、URhGe$$_2$$は、あらたな候補としての可能性が期待されている。われわれは、この物資の単結晶育成について初めて単結晶育成に成功した。磁化、抵抗測定の結果大きな異方性と、新たに25Kに異常を発見した。比熱測定の結果30K, 25Kいずれにおいてもラムダ型の比熱の振る舞いを示し、25Kにおける異常は、現段階で秩序変数は不明なものの相転移であることが明らかとなった。

論文

粒子ビーム技術の材料産業への応用

花田 磨砂也

プラズマ・核融合学会誌, 78(6), p.541 - 547, 2002/06

核融合用に開発したイオンビーム技術は、材料産業に応用されている。現在は、主に正イオンが用いられており、イオンドーピングによる材料の改質や微細加工に応用されている。最近、負イオン生成技術の開発はめざましく進展し、産業への応用が期待されている。原研では、ITER用に開発したMeV級負イオン源を用いて、世界で初めて、10ミクロン厚さの単結晶シリコン板の製作に成功した。本技術により、次世代半導体基板製作の開発が促進されると期待されている。本稿では、ビームによる半導体単結晶薄板製作技術を中心に、核融合で開発したイオンビームの応用について解説する。

論文

The Order of phase transition of reentrant line in detwinned YBCO single crystal

岡安 悟; 朝岡 秀人

Physica B; Condensed Matter, 317-318, p.633 - 636, 1999/00

双晶を含まないYBCO単結晶では、従来のものとは異なるピーク効果がみられる。ピーク効果を示す付近で磁化測定を行い、磁化の磁場依存性がln(H/H$$^{ast}$$)(H$$^{ast}$$はピーク効果のはじまる特徴的な磁場を表す)で表されることを示した。このH$$^{ast}$$という磁場は2つの異なる磁束状態を隔てる境界線を表している。H$$^{ast}$$より小さい磁場領域ではピン止め力の極めて小さい状態であるが、H$$^{ast}$$より大きな磁場領域においてはピン止め力の大きなボルテックスグラス状態となっており、これが特異なピーク効果を引き起こしていると考えられる。

論文

Crystal growth mechanism of YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$ from coexisting region of solid with melt

朝岡 秀人; 武居 文彦*; 野田 健治

Japanese Journal of Applied Physics, 33(7A), p.L923 - L926, 1994/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:35.73(Physics, Applied)

Y$$_{2}$$BaCuO$$_{5}$$(211)相と液相との包晶反応から得られるYBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$Ox(123)単結晶成長機構について、粉末X線回折、並びにSEM・EPMAによる観察を行なった。育成温度の変化に伴う211相から123相への包晶反応の進行と980$$^{circ}$$C付近に三成分共存領域(123相+211相+液相)の存在が確認され、固液共存状態から123単結晶が育成されたことが証明された。また980$$^{circ}$$C付近に生成した包晶層(123相)から、共存する液相への拡散が確認された。一定の厚みを持つ包晶層が存在していることから固体拡散による反応の進行と粒成長が存在していること、また包晶層の液相への拡散が存在し包晶層と比較して格段に良質な123単結晶が得られていることから、表面自由エネルギーの差異に起因したオストワルド成長機構が働いていると考えられる。

論文

Growth of large isometric YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$ single crystals from coexisting region of solid with melt in Y$$_{2}$$O$$_{3}$$ crucibles

朝岡 秀人; 武居 文彦*; 家 泰弘*; 田村 雅史*; 木下 實*; 竹屋 浩幸*

Japanese Journal of Applied Physics, 32(3A), p.1091 - 1096, 1993/03

 被引用回数:54 パーセンタイル:90.71(Physics, Applied)

YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$単結晶をBaCuO$$_{3}$$-CuO過剰領域で育成した。従来一様な融体部からの結晶成長が試みられてきたが、このたび包晶反応を伴う固液共存領域からの単結晶育成を行なった。得られた単結晶は最大C軸方向に7mm、光沢のあるフラットな面で囲まれた多面体を呈しており、C軸方向の充十分な成長が得られた。酸素アニールの後、各方位における抵抗率-温度特性を測定した結果、金属的ふるまいの後91Kにおいてシャープな超伝導転移が観測された。また、磁化率-温度特性を測定した結果、91Kにおいてシャープな超伝導転移ならびに十分大きなシールディング効果が観測された。

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