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論文

Crystallographic and/or magnetic properties of neutral and cationic uranium(IV) sandwiched phthalocyanine complexes

田端 千紘; 渡邊 博仁*; 白崎 謙次*; 砂賀 彩光*; 福田 貴光*; Li, D.*; 山村 朝雄*

Journal of Molecular Structure, 1277, p.134870_1 - 134870_8, 2023/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Chemistry, Physical)

中性およびカチオンのU(IV)サンドイッチ型フタロシアニン(Pc)錯体を調製した。中性種であるUPc$$_{2}$$はUCl$$_{4}$$とフタロニトリルの反応によって得られ、[UPc$$_{2}$$][BF$$_{4}$$]]の結晶は電解によって成長させた。これらの錯体の構造は、結晶学的に決定された。U(IV)イオンは2個の$$5f$$電子を持ち、この電子はUサイトに局在する磁気モーメントを担うため、この錯体は磁気的に活性である。UPc$$_{2}$$の帯磁率測定から、この系は2Kまで局所的な磁気モーメントを持つ常磁性であるが、配位子磁場効果により、その磁気モーメントが抑制されている可能性があることがわかった。また、ヒステリシスのない磁化曲線から常磁性であることが確認された。カチオン性錯体である[UPc$$_{2}$$][BF$$_{4}$$]は空間群$$P4nc$$の正方形構造で結晶化し、UPc$$_{2}$$分子は正方形の$$c$$軸に沿って積み重なっていることがわかった。この構造は[LnPc$$_{2}$$][BF$$_{4}$$]と似ているが、積層面には明瞭な乱れがあった。アクチノイド元素の多配位性を考慮した第一原理計算により、UPc$$_{2}$$と[UPc$$_{2}$$][BF$$_{4}$$]の結晶構造、分子構造の安定性と電子配置を評価した。

論文

Anisotropic enhancement of lower critical field in ultraclean crystals of spin-triplet superconductor candidate UTe$$_2$$

石原 滉大*; 小林 雅之*; 今村 薫平*; Konczykowski, M.*; 酒井 宏典; Opletal, P.; 常盤 欣文; 芳賀 芳範; 橋本 顕一郎*; 芝内 孝禎*

Physical Review Research (Internet), 5(2), p.L022002_1 - L022002_6, 2023/04

重い電子系超伝導UTe$$_2$$の下部臨界磁場$$H_{rm c1}$$を決定した。直方晶UTe$$_2$$$$a$$軸が磁化容易軸であるがそれと垂直方向の磁場中では$$H_{rm c1}$$が増強されかつ低温で上昇するという特徴を持つことを明らかにした。上部臨界磁場の異方性と比較することにより磁気揺らぎが超伝導に影響を与えていることが示唆された。

論文

Elastic properties of nuclear pasta in a fully three-dimensional geometry

Xia, C.-J.*; 丸山 敏毅; 安武 伸俊*; 巽 敏隆*; Zhang, Y.-X.*

Physics Letters B, 839, p.137769_1 - 137769_5, 2023/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:59.27(Astronomy & Astrophysics)

Realistic estimations on the elastic properties of neutron star matter are carried out with a large strain ($$varepsilon$$ $$_sim^{<}$$ 0.5) in the framework of relativistic-mean-field model with Thomas-Fermi approximation, where various crystalline configurations are considered in a fully three-dimensional geometry with reflection symmetry. Our calculation confirms the validity of assuming Coulomb crystals for the droplet phase above neutron drip density, which nonetheless does not work at large densities since the elastic constants are found to be decreasing after reaching their peaks. Similarly, the analytic formulae derived in the incompressible liquid-drop model give excellent description for the rod phase at small densities, which overestimates the elastic constants at larger densities. For slabs, due to the negligence on the variations of their thicknesses, the analytic formulae from liquid-drop model agree qualitatively but not quantitatively with our numerical estimations. By fitting to the numerical results, these analytic formulae are improved by introducing dampening factors. The impacts of nuclear symmetry energy are examined adopting two parameter sets, corresponding to the slope of symmetry energy L = 41.34 and 89.39 MeV. Even with the uncertainties caused by the anisotropy in polycrystallines, the elastic properties of neutron star matter obtained with L = 41.34 and 89.39 MeV are distinctively different, results in detectable differences in various neutron star activities.

報告書

原子力機構-東海タンデム加速器の発電用回転シャフト装置における軸受ユニットの開発

乙川 義憲; 松田 誠; 阿部 信市

JAEA-Technology 2022-037, 23 Pages, 2023/03

JAEA-Technology-2022-037.pdf:5.38MB

原子力機構-東海タンデム加速器の発電用回転シャフト装置の軸受ユニットは、加速器の設置当初からベアリングの運転寿命が短く、交換整備後も初期故障が多発していた。そのため交換整備の数量や頻度が多く、加速器圧力容器を開放して行う定期整備において多くの時間を費やしており、これを解決することが長年の懸案事項であった。この初期故障の原因を考察した結果、軸受ユニットが軸方向変位に対し自由度がないこと、および上下の軸受ユニットの回転軸を一致させることが困難であることが主な原因であり、そのためベアリングに過度な負担が生じていると推察した。これを解決するため、軸受ユニットのフランジに軸方向変位と偏角の自由度を持たせるように金属板ばねによるカップリング(軸継手)を有した軸受ユニットを開発した。この結果、キャスティング間の距離のばらつきや、上下の軸受ユニットの回転軸のずれを許容できるようになった。開発した新型軸受ユニットを実機に設置し、実運転で使用を継続しつつ改良を加えることでベアリングの初期故障の数を減らし、運転寿命を約2倍以上に延ばすことに成功した。この開発により、軸受ユニットの交換整備数が減ったことで整備時間を1週間に短縮できた。また、年間で3回程度実施していた加速器圧力容器を開放して行う定期整備の1回化を実現し、その恩恵として温暖化ガスである六フッ化硫黄(SF$$_{6}$$)ガスの放出量を年間で約33$$sim$$50%に削減できた。本報告書では、新型軸受ユニットの開発および2006年から2020年までの整備状況について報告する。

報告書

令和3年度研究開発・評価報告書 評価課題「先端原子力科学研究」(事後及び事前評価)

先端基礎研究センター

JAEA-Evaluation 2022-009, 398 Pages, 2023/03

JAEA-Evaluation-2022-009.pdf:27.22MB

国立研究開発法人日本原子力研究開発機構(以下、「原子力機構」という)は、「国の研究開発評価に関する大綱的指針」(平成28年12月21日内閣総理大臣決定)及びこの大綱的指針を受けて作成された「文部科学省における研究及び開発に関する評価指針」(平成29年4月1日文部科学大臣決定)、並びに原子力機構の「研究開発課題評価実施規程」(平成17年10月1日制定、令和2年4月22日改正)等に基づき、令和3年9月6日に先端基礎研究センターの先端原子力科学研究に関する第三期中期計画期間の実績に対する事後評価及び第四期中期計画に対する事前評価を先端基礎研究・評価委員会に諮問した。これを受けて、先端基礎研究・評価委員会は、委員会において定められた評価方法に従い、原子力機構から提出された先端基礎研究センターの運営及び先端原子力科学研究の実施に関する説明資料の検討及び先端基礎研究センター長並びに研究グループリーダーによる口頭発表と質疑応答を実施した。本報告書は、先端基礎研究・評価委員会より提出された事後及び事前評価の内容をまとめるとともに、「評価結果(答申書)」を添付したものである。

報告書

第34回「タンデム加速器及びその周辺技術の研究会」報告集

株本 裕史; 中川 創平; 松田 誠

JAEA-Conf 2022-002, 146 Pages, 2023/03

JAEA-Conf-2022-002.pdf:9.89MB

第34回「タンデム加速器及びその周辺技術の研究会」は、令和4(2022)年7月21日(木)$$sim$$22日(金)の2日間に亘り日本原子力研究開発機構原子力科学研究所により開催された。新型コロナウイルスの感染拡大防止の対応からオンライン形式とした。本研究会は、タンデム加速器を中心とした静電加速器施設を運営あるいは利用する研究者・技術者の現場レベルからの話題提供を通じて、参加者相互の情報交換を図り、関連研究の発展や施設管理に資することを目的として行われている。本研究会へは26の大学、研究機関および産業界から約100名の関係者が参加した。発表件数は25件で、各施設の現状報告や加速器の技術開発、応用研究等について報告が行われた。また、今回はオンライン開催のためにポスター発表は行わず、口頭発表のみとした。本報告集は、これらの発表内容をまとめたものである。

論文

Tunnel magnetoresistance exceeding 100% in magnetic tunnel junctions using Mn-based tetragonal alloy electrodes with perpendicular magnetic anisotropy

鈴木 和也; 水上 成美*

AIP Advances (Internet), 13(3), p.035225_1 - 035225_6, 2023/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:44.21(Nanoscience & Nanotechnology)

垂直磁化したMnGa電極とFeCoB電極からなるMgOバリア磁気トンネル接合(MTJ)を研究した。この垂直($$p$$-)MTJでは、トンネル磁気抵抗(TMR)を高めるために、MnGaとMgOの間の中間膜に薄い準安定bcc CoMn合金を利用した。さらに、MnGaとCoMnの間に薄いMgを介在させた場合の効果についても検討した。その結果、正方晶MnGa電極を用いた$$p$$-MTJで観測された最高値である100%以上のTMR比を達成した。本研究は、様々なMn系正方晶合金電極を用いた$$p$$-MTJを用いたスピントロニクスデバイスのさらなる発展に貢献するものである。

論文

Thermal stability of non-collinear antiferromagnetic Mn$$_3$$Sn nanodot

佐藤 佑磨*; 竹内 祐太郎*; 山根 結太*; Yoon, J.-Y.*; 金井 駿*; 家田 淳一; 大野 英男*; 深見 俊輔*

Applied Physics Letters, 122(12), p.122404_1 - 122404_5, 2023/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.71(Physics, Applied)

$$D0_{19}$$-Mn$$_3$$Sn, an antiferromagnet having a non-collinear spin structure in a kagome lattice, has attracted great attention owing to various intriguing properties such as large anomalous Hall effect. Stability of magnetic state against thermal fluctuation, characterized in general by the thermal stability factor $$Delta$$, has been well studied in ferromagnetic systems but not for antiferromagnets. Here we study $$Delta$$ of the antiferromagnetic Mn$$_3$$Sn nanodots as a function of their diameter $$D$$. To obtain $$Delta$$, we measure the switching probability as a function of pulse-field amplitude and analyze the results based on a model developed by accounting for two and six-fold magnetic anisotropies in the kagome plane. We observe no significant change in $$Delta$$ down to $$D = 300$$ nm below which it decreases with $$D$$. The obtained $$D$$ dependence is well explained by a single-domain and nucleation-mediated reversal models. These findings provide a basis to understand the thermal fluctuation and reversal mechanism of antiferromagnets for device application.

論文

Phase diagram of the QCD Kondo effect and inactivation of the magnetic catalysis

服部 恒一*; 末永 大輝*; 鈴木 渓; 安井 繁宏*

EPJ Web of Conferences, 276, p.01015_1 - 01015_5, 2023/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.91(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)

本研究では、重い不純物クォークを含む強磁場中のQCD相図を調べ、特に、平均場解析の範囲でこの系の基底状態を決定した。本研究で扱う模型の基底状態は、軽いクォークとその反クォークの対として構成される「カイラル凝縮」と軽いクォークと重いクォークの対である「近藤凝縮」の二種類の秩序変数によって特徴付けられる。強磁場中のQCDではカイラル凝縮が磁場に依存して増加するmagnetic catalysis (磁気触媒効果)と呼ばれる現象が知られているが、本研究では二種類の凝縮が相関・競合することで誘起される新たな現象として、カイラル凝縮の大きさが磁場の大きさに依らずに一定の値となる(飽和する)現象や、温度の増加に伴ってカイラル凝縮が特異的に増加する現象などを提案した。

論文

Improved immobilization of Re(VII) from aqueous solutions $$via$$ bimetallic Ni/Fe$$^{0}$$ nanoparticles; Implications towards Tc(VII) removal

Maamoun, I.; 徳永 紘平; 土肥 輝美; 菅野 太志*; Falyouna, O.*; Eljamal, O.*; 田中 万也

Frontiers in Nuclear Engineering (Internet), 2, p.1142823_1 - 1142823_17, 2023/03

テクネチウム99は半減期が長く易動性の高い放射性核種であることから、固相として回収することが困難であるとされてきた。本研究では、新たにFe$$^{0}$$-Niナノ粒子のTc(VII)除去へ有効性を評価するために、アナログ元素であるRe(VII)の除去実験を行った。その結果、Fe$$^{0}$$-Niナノ粒子を用いて高い効率で水溶液中からRe(VII)を回収できることが示された。

論文

Ferromagnetic crossover within the ferromagnetic order of U$$_{7}$$Te$$_{12}$$

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

Journal of the Physical Society of Japan, 92(3), p.034704_1 - 034704_5, 2023/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:52.21(Physics, Multidisciplinary)

U$$_{7}$$Te$$_{12}$$の単結晶の物理的性質を調べた。U$$_{7}$$Te$$_{12}$$が3つの非等価な結晶ウランサイトを持つ六方晶構造を持つことを確認した。常磁性モーメントは、すべてのサイトで一様なモーメントを仮定すると、ウランサイトあたり約1$$mu_{B}$$と推定される。強磁性相転移は$$T_{rm C}$$=48Kで発生し、面内磁化は急激に増加するが、面外成分はあまり増加しない。磁場冷却条件下で温度がさらに$$T_{rm C}$$以下に低下すると、面外成分はT$$^{star}$$=26K付近で急激に増加する。対照的に、T$$^{star}$$付近で面内成分はほとんど変化しない。比熱測定では、T$$^{star}$$付近に$$lambda$$型の異常がないことが示されているため、これらの振る舞いは、秩序した磁気モーメントの再配向、もしくは複数のウランサイトの連続した逐次磁気転移を示唆している。

論文

Magnonic Casimir effect in ferrimagnets

仲田 光樹; 鈴木 渓

Physical Review Letters, 130(9), p.096702_1 - 096702_6, 2023/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:82.36(Physics, Multidisciplinary)

量子場の真空ゆらぎによって創発されるカシミア効果は、古典力学には対応物が存在しないという意味において真に量子力学的な効果である。しかし、カシミア効果はこれまでフォトン(光子)を舞台に研究されており、磁性体中でのカシミア効果、特にそのカシミアエネルギーの膜厚依存性については十分な理解は得られていない。そこで本研究では格子場の理論の観点から、磁性絶縁体中のスピン波を量子化したマグノンに着目し、マグノン量子場により創発されるカシミア効果「マグノン・カシミア効果」及びその膜厚依存性を明らかにする。更に反強磁性絶縁体だけでなくフェリ磁性絶縁体(例:YIG)においてもマグノン・カシミア効果が創発することを示し、スピントロニクス分野で中心的な役割を担うYIGがカシミア効果の工学的応用を目指すカシミアエンジニアリング分野にとっても絶好の舞台であることを明らかにする。本研究は、マグノン・カシミアエンジニアリングの基礎学理の構築に大きく貢献することが期待される。

論文

Large collectivity in $$^{29}$$Ne at the boundary of the island of inversion

Revel, A.*; Wu, J.*; 岩崎 弘典*; Ash, J.*; Bazin, D.*; Brown, B. A.*; Chen, J.*; Elder, R.*; Farris, P.*; Gade, A.*; et al.

Physics Letters B, 838, p.137704_1 - 137704_7, 2023/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:59.27(Astronomy & Astrophysics)

中性子数20近傍の中性子過剰核は、魔法数20が消滅して原子核が大きく変形していることが知られており、その魔法数が消滅する領域は逆転の島と呼ばれている。$$^{29}$$Neは中性子数19で逆転の島の境界線上に位置するとされてきたが、その変形度は不明だった。ミシガン州立大学の国立サイクロトロン研究所にて$$^{29}$$Neのクーロン励起反応実験を行った結果、931keVの励起状態への$$B(E2)$$値が163$$e^2$$fm$$^4$$と大きな値となり、大きく変形していることが確かめられた。この実験結果をよく使われているいくつかの殻模型計算と比較したところ、大きな$$B(E2)$$値は概ね再現するものの、励起エネルギーの一致は不十分であり、理論の改善が必要であるとわかった。

論文

Insights into machine-learning modeling for Cr(VI) removal from contaminated water using nano-nickel hydroxide

Maamoun, I.; Rushdi, M.*; Falyouna, O.*; Eljamal, R.*; Eljamal, O.*

Separation and Purification Technology, 308, p.122863_1 - 122863_16, 2023/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:30.76(Engineering, Chemical)

The aim of this study is to employ machine learning (ML) in providing high-accuracy prediction of Cr(VI) removal efficiency by nickel hydroxide ($$n$$-Ni(OH)$$_{2}$$) unconventional sorbent, towards the new era of artificial intelligence (AI) applications in (waste) water treatment. Hence, a reliable ML modeling was conducted based on the experimental investigation, considering different reaction parameters, including $$n$$-Ni(OH)$$_{2}$$ dosage, initial pH, reaction temperature, and initial Cr(VI) concentration. Linear regression model was selected as the suitable regression model with respect to the obtained reasonable correlation and the less training time and evaluation time, comparing to other considered regression techniques. The adopted linear regression model, for the time corresponding Cr(VI) removal efficiencies, exhibited satisfactory prediction accuracy. Furthermore, the importance of models coefficients was determined and implied the high importance of the dosage feature. The contributive effect of the investigated features was mainly concentrated at the early stage of the reaction (5 to 10 min), with an average range of 50 to 80 %, which was in agreement with the experimental findings of the rapid and full removal of Cr(VI) by $$n$$-Ni(OH)$$_{2}$$. The elucidated insights into the effects of different factors that influence Cr(VI) removal process by $$n$$-Ni(OH)$$_{2}$$ revealed the underlying interactions and removal pathways, which shall benefit other researchers in the preliminary design of pilot-scale applications and anticipating the predicted performance.

論文

Magnetic properties of single crystalline Tb$$_5$$Sb$$_3$$

北折 暁*; 金澤 直也*; 木田 孝則*; 鳴海 康雄*; 萩原 政幸*; 金道 浩一*; 竹内 徹也*; 仲村 愛*; 青木 大*; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 92(2), p.024702_1 - 024702_6, 2023/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic properties of Tb$$_5$$Sb$$_3$$ are reported. Unlike previous investigations on a polycrystal showing multiple phase transitions, the present single crystal sample shows a single transition 133 K. It is also shown that the magnetic hysteresis increases at low temperatures.

論文

第24回核構造・崩壊データ評価者ネットワーク会議

小浦 寛之

核データニュース(インターネット), (134), p.82 - 96, 2023/02

2022年10月24-28日にオーストラリア国立大学(Australian National University、キャンベラ)にて技術会合「第24回核構造・崩壊データ評価者ネットワーク会議(24th Technical Meeting of the International Network of Nuclear Structure and Decay Data Evaluators)」が開催された。これは評価済み核構造ファイル(Evaluated Nuclear Structure Data File: ENSDF)の評価者(evaluator)の情報交換と、今後の活動について議論する技術会合である。今回、日本の評価者代表として参加し、日本の活動を報告するとともに、各国の活動状況について情報を収集した。

論文

超重元素の化学; シングルアトムにもとづく極限化学への挑戦

佐藤 哲也; 永目 諭一郎*

日本物理学会誌, 78(2), p.64 - 72, 2023/02

周期表の重い極限領域に位置する超重元素の化学研究は、ここ20年ほどで相当の進展をみており、最近ではさまざまなアイデアに基づいた新しいアプローチが展開されている。超重元素研究の発展には、日本の研究グループも顕著な貢献をしており、最近では原子番号が100を超える重アクチノイドから、超アクチノイド元素である104番元素ラザホージウム, 105番元素ドブニウム、および106番元素シーボーギウムについて、特筆すべき成果が報告された。本レビューでは、最近の主な成果を概説し、今後の展望についても触れる。

論文

Hybridized propagation of spin waves and surface acoustic waves in a multiferroic-ferromagnetic heterostructure

Chen, J.*; 山本 慧; Zhang, J.*; Ma, J.*; Wang, H.*; Sun, Y.*; Chen, M.*; Ma, J.*; Liu, S.*; Gao, P.*; et al.

Physical Review Applied (Internet), 19(2), p.024046_1 - 024046_9, 2023/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:91.88(Physics, Applied)

Coherent coupling in magnon based hybrid system has many potential applications in quantum information processing. Magnons can propagate in magnetically ordered materials without any motion of electrons, offering a unique method to build low-power-consumption devices and information channels free of heat dissipation. In this article, we demonstrate the coherent propagation of hybridized modes between spin waves and Love surface acoustic waves in a multiferroic BiFeO$$_{3}$$ and ferromagnetic La$$_{0.67}$$Sr$$_{0.33}$$MnO$$_{3}$$ based heterostructure. The magneto-elastic coupling enables a giant enhancement of strength of the hybridized mode by a factor of 26 compared to that of the pure spin waves. A short wavelength down to 250 nm is demonstrated for the hybridized mode, which is desirable for nanoscale acousto-magnonic applications. Our combined experimental and theoretical analyses represent an important step towards the coherent control in hybrid magnonics, which may inspire the study of magnon-phonon hybrid systems for coherent information processing and manipulation.

論文

Pole position of $$Lambda(1405)$$ measured in $$d(K^-,n)piSigma$$ reactions

相川 脩*; 橋本 直; 谷田 聖; 他73名*

Physics Letters B, 837, p.137637_1 - 137637_8, 2023/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:47.44(Astronomy & Astrophysics)

We measured a set of $$pi^pmSigma^mp$$, $$pi^0Sigma^0$$, and $$pi^-Sigma^0$$ invariant mass spectra below and above the $$bar{K}N$$ mass threshold in $$K^-$$-induced reactions on deuteron. We deduced the $$S$$-wave$$bar{K}NrightarrowpiSigma$$ and $$bar{K}Nrightarrowbar{K}N$$ scattering amplitudes in the isospin 0 channel in the framework of a $$bar{K}N$$ and $$piSigma$$ coupled channel. We find that a resonance pole corresponding to $$Lambda(1405)$$ is located at 1417.7$$^{+6.0}_{-7.4}$$(fitting errors)$$^{+1.1}_{-1.0}$$(systematic errors) + $$[-26.1^{+6.0}_{-7.9}$$(fitting errors)$$^{+1.7}_{-2.0}$$(systematic errors)]$$i$$ MeV/$$c^2$$, closer to the $$bar{K}N$$ mass threshold than the value determined by the Particle Data Group.

論文

Shapiro steps in charge-density-wave states driven by ultrasound

森 道康; 前川 禎通

Applied Physics Letters, 122(4), p.042202_1 - 042202_5, 2023/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:78.44(Physics, Applied)

We show that ultrasound can induce the Shapiro steps (SS) in the charge-density-wave (CDW) state. When ultrasound with frequency $$omega$$ and a dc voltage are applied, the SS occur at the current $$Ipropto nomega$$ with integer $$n$$. Even and odd multiples of SS are represented by two couplings between the CDW and ultrasound. Although an ac voltage bias with frequency $$omega$$ induces the SS at $$Ipropto nomega$$, the ultrasound bias enhances the odd multiples more strongly than the even ones. This is the difference between the ultrasound and the ac voltage. Since the SS cause abrupt peaks in the $$dV/dI$$, the extreme changes in the $$I-V$$ curve will be applied to a very sensitive ultrasound detector.

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