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論文

Dynamical spin-to-charge conversion on the edge of quantum spin Hall insulator

荒木 康史; 三澤 貴宏*; 野村 健太郎*

Physical Review Research (Internet), 2(2), p.023195_1 - 023195_11, 2020/05

We theoretically manifest that the edge of a quantum spin Hall insulator (QSHI), attached to an insulating ferromagnet (FM), can realize a highly efficient spin-to-charge conversion. Based on a one-dimensional QSHI-FM junction, the electron dynamics on the QSHI edge is analyzed, driven by a magnetization dynamics in the FM. Under a large gap opening on the edge from the magnetic exchange coupling, we find that the spin injection into the QSHI edge gets suppressed while the charge current driven on the edge gets maximized, demanded by the band topology of the one-dimensional helical edge states.

論文

Barnett effect in paramagnetic states

小野 正雄; 中堂 博之; 針井 一哉; 岡安 悟; 松尾 衛; 家田 淳一; 高橋 遼*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Physical Review B, 92(17), p.174424_1 - 174424_4, 2015/11

 被引用回数:15 パーセンタイル:34.83(Materials Science, Multidisciplinary)

We report the observation of the Barnett effect in paramagnetic states by mechanically rotating gadolinium (Gd) metal with a rotational frequency of up to 1.5 kHz above the Curie temperature. An in situ magnetic measurement setup comprising a high-speed rotational system and a fluxgate magnetic sensor was developed for the measurement. Temperature dependence of the observed magnetization follows that of paramagnetic susceptibility, indicating that any emergent magnetic field is proportional to the rotational frequency and is independent of temperature. From the proportionality constant of the emergent field, the gyromagnetic ratio of Gd is calculated to be -29 $$pm$$ 5 GHz/T. This study revisits the primordial issue of magnetism with modern technologies to shed new light on the fundamental spin-rotation coupling.

論文

Reentrant superconductivity driven by quantum tricritical fluctuations in URhGe; Evidence from $$^{59}$$Co NMR in URh$$_{0.9}$$Co$$_{0.1}$$Ge

徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 荒木 新吾*

Physical Review Letters, 114(21), p.216401_1 - 216401_5, 2015/05

 被引用回数:35 パーセンタイル:9.82(Physics, Multidisciplinary)

ウラン化合物URhGeでは、磁場でいったん壊された超伝導が、ある特定の方向にさらに強い磁場かけると、再び出現するという特異な超伝導現象が見つかっていたが、その詳細なメカニズムはこれまでわかっていなかった。今回の研究では、物質にかける磁場の強さと方向を変えながら、核磁気共鳴法を用いてCoを一部置換したURhGeの電子状態の変化を調べた。その結果、超伝導が出現する約13Tの臨界磁場領域において、物質内部の磁気的ゆらぎが著しく増大していることが明らかになった。この結果は、強い磁場が量子相転移の三重臨界点近傍において物質内の磁化のゆらぎを増大させ、その増大によって超伝導状態が安定化されていることを示している。強い磁場は超伝導を壊してしまうため、これまで超伝導の応用にとっては好ましくないものでしかなかったが、今回見つかったメカニズムでは、むしろ強い磁場が超伝導を誘起している。今後、磁場で制御するウラン化合物の新たな機能性の解明や、強磁場下で動作する超伝導デバイスへの応用が期待される。

論文

Theoretical study of resonant inelastic X-ray scattering spectrum in the Hubbard ladder

筒井 健二; 遠山 貴己*; 前川 禎通*

Physica C, 470(Suppl.1), p.S232 - S233, 2010/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

梯子格子系銅酸化物の銅K吸収端共鳴非弾性X線散乱スペクトルを、数値的厳密対角化法を用いて計算した。これまでに梯子格子系における散乱スペクトルの運動量依存性に、基底状態におけるスピン・シングレット状態の形成状態と関係していることが示唆された。一方で梯子の対角方向に沿ったホールの飛び移りの符号により、スピン・シングレット状態の形成強度が劇的に変化することが明らかになっている。そこで本研究では共鳴非弾性X線散乱スペクトルの形状とスピン・シングレット状態の関係をより明確にするために、梯子の対角方向に沿ったホールの飛び移りを加えてスペクトルの変化を調べた。その結果、実際に状態とスペクトルが関係することを明らかにした。

論文

Anisotropic transport properties of NpPd$$_5$$Al$$_2$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 青木 大*; 本間 佳哉*; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦

Journal of Physics; Conference Series, 200, p.012113_1 - 012113_4, 2010/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:30.17

ZrNi$$_2$$Al$$_5$$-型結晶構造の異方的超伝導体NpPd$$_5$$Al$$_2$$について、電気抵抗及びホール効果測定を行った。電気抵抗の温度依存性は、異方的で、電流方向[001]では、すべての温度範囲で、[100]方向より大きい値を示す。高温では、近藤効果に特徴的な$$-log T$$の振る舞いを示す。ホール抵抗の磁場依存性は、55kOeまで線形な振る舞いを示す。ホール係数は、c軸方向で負の値を示すが、a軸方向では、温度の上昇とともに劇的に負から正の値へと変化することがわかった。

論文

Advanced neutron shielding material using zirconium borohydride and zirconium hydride

林 孝夫; 飛田 健次; 中森 裕子*; 折茂 慎一*

Journal of Nuclear Materials, 386-388, p.119 - 121, 2009/04

 被引用回数:59 パーセンタイル:2.36(Materials Science, Multidisciplinary)

先進遮蔽材料として水素化ホウ化ジルコニウム(Zr(BH$$_{4}$$)$$_{4}$$)及び水素化ジルコニウム(ZrH$$_{2}$$)の性能を評価するために中性子遮蔽計算を実施した。優れた遮蔽材料は外部の構造材の深刻な放射化を防止するために必要とされている。Zr(BH$$_{4}$$)$$_{4}$$の水素密度はZrH$$_{2}$$よりわずかに多いにもかかわらず、遮蔽性能はZrH$$_{2}$$より低い。これは中性子の効率的な遮蔽には、水素原子と同様に原子番号が大きな原子が必要であることを示しており、さらにZr(BH$$_{4}$$)$$_{4}$$と鋼の組合せにより中性子遮蔽性能が向上することがわかった。(Zr(BH$$_{4}$$)$$_{4}$$とF82Hの組合せ)及び(ZrH$$_{2}$$とF82Hの組合せ)は、(水とF82Hの組合せ)より遮蔽材の厚さをそれぞれ6.5%, 19%減らすことが可能であることがわかった。他の材料と比較してZr(BH$$_{4}$$)$$_{4}$$を遮蔽材に用いた場合、ホウ素の効果により100eV以下の中性子束が大幅に減少する。これにより核融合炉からの放射性廃棄物の減少に寄与することが可能である。

論文

Ga NQR relaxation rates in superconductor PuRhGa$$_5$$

酒井 宏典; 神戸 振作; 徳永 陽; 藤本 達也; Walstedt, R. E.*; 安岡 弘志; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; et al.

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 68(11), p.2103 - 2106, 2007/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:91.83(Chemistry, Multidisciplinary)

最近見つかったプルトニウム化合物超伝導体はその高い超伝導転移温度から非常に注目されている。われわれは、PuRhGa$$_5$$において、核磁気共鳴(NMR/NQR)を用いた研究を行っている。結晶学的に異なる2つのGa位置について、おのおのに対応するNQR信号を発見し、NQR緩和率測定を行った。その結果から、スピン揺らぎの異方性についての情報を得た。

論文

Single crystal growth, superconductivity and Fermi surface study of plutonium compounds

芳賀 芳範; 青木 大*; 山上 浩志*; 松田 達磨; 中島 邦久; 荒井 康夫; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 本間 佳哉*; 塩川 佳伸*; et al.

Journal of Alloys and Compounds, 444-445, p.114 - 118, 2007/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:76.55(Chemistry, Physical)

プルトニウム化合物における「高温」超伝導の発見により、プルトニウム及び超ウラン化合物への関心が高まっている。われわれは、PuIn$$_3$$について、世界で初めてフェルミ面の実験的観測に成功した。この物質では5f電子が遍歴電子となって伝導に寄与し、自由電子よりも有効質量の重い状態が実現している。また、この物質はプルトニウム化合物超伝導体PuCoGa$$_5$$の参照物質として考えられ、超伝導機構解明にも繋がると期待される。

論文

Anisotropic spin fluctuations and anomalies of nuclear quadrupole interactions in the itinerant antiferromagnet NpCoGa$$_5$$; $$^{59}$$Co NMR and $$^{69,71}$$Ga NMR/NQR studies

酒井 宏典; 神戸 振作; 徳永 陽; 藤本 達也*; Walstedt, R. E.*; 安岡 弘志; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; et al.

Physical Review B, 76(2), p.024410_1 - 024410_14, 2007/07

 被引用回数:19 パーセンタイル:34.6(Materials Science, Multidisciplinary)

$$T_{rm N}$$=47Kのネール点を示す遍歴反強磁性体NpCoGa$$_5$$においてNMR/NQR法を用いた研究を行った。NMRスペクトルは$$T_{rm N}$$の上下の温度で測定し、ナイトシフト,核四重極パラメータの決定を行った。超微細結合定数の異方性も決定した。核四重極パラメータの温度依存は、$$T_{rm N}$$を境に大きく変化した。また、ゼロ磁場NQR/NMRスペクトルの観測にも成功した。NMR/NQR緩和率の測定から、スピン揺らぎの異方性について議論した。

論文

Magnetic and magnetotransport properties in nanogranular Co/C$$_{60}$$-Co film with high magnetoresistance

境 誠司; 薬師寺 啓*; 三谷 誠司*; 菅井 勇; 高梨 弘毅*; 楢本 洋*; Avramov, P.; Lavrentiev, V.*; 鳴海 一雅; 前田 佳均

Materials Transactions, 48(4), p.754 - 758, 2007/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:47.57(Materials Science, Multidisciplinary)

10-80%のトンネル磁気抵抗効果を示す交互蒸着法によるC$$_{60}$$-Co薄膜の磁気的性質を調べた。磁化特性の磁場及び温度への依存性について、Coナノ粒子に起因するブロッキング温度が約40Kの超常磁性が明らかになった。磁化応答は粒径分布を考慮したランジュバン関数で表され、それによりCoナノ粒子の平均粒径は3.1nm,粒径分布1nmと見積もられた。磁気的性質の測定結果に基づいて、C$$_{60}$$-Co薄膜の構造と磁気伝導現象の詳細を議論した。

論文

Enhancement of relaxation rates in the normal state of superconductor PuRhGa$$_5$$:NQR relaxation study

酒井 宏典; 神戸 振作; 徳永 陽; 藤本 達也; Walstedt, R. E.*; 安岡 弘志; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; et al.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.e118 - e119, 2007/03

超伝導体PuRhGa$$_5$$においてゼロ磁場核四重極共鳴(NQR)緩和率測定を行った。比較のため、同じ結晶構造を持つパウリ常磁性体であるLuCoGa$$_5$$においても同様の測定を行った。PuRhGa$$_5$$のNQR緩和率は、約30K以下で$$(T_{1}T)^{-1}$$一定の振る舞いを見せるが、その値は、非超伝導体LuCoGa$$_5$$のそれよりも増大していることが明らかになった。

論文

Transport properties in the ferromagnet UTeS

池田 修悟; 酒井 宏典; 松田 達磨; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 塩川 佳伸*; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦*

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part2), p.1718 - 1720, 2007/03

87Kのキュリー温度を持つ強磁性体UTeSについて、磁気抵抗及びホール効果の測定を行った。0.5Tの磁場下によるホール係数の温度依存性は、異常ホール効果を反映して、キュリー温度付近で大きなピークを示す。この大きな異常ホール効果は、5.5Tの磁場をかけることによって飽和することがわかった。また電気抵抗の絶対値とホール効果測定からUTeSは、非常に少ないキャリアー数しか持たない半金属であることがわかった。

論文

$$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer spectroscopy of NpFeGa$$_{5}$$ in magnetic field

本間 佳哉*; 那須 三郎; 中村 彰夫; 青木 大*; 芳賀 芳範; 目時 直人; 酒井 宏典; 池田 修悟; 塩川 佳伸*; 大貫 惇睦

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.440 - 442, 2007/03

NpFeGa$$_{5}$$の0.01kOeでの磁場中鉄-57メスバウアー分光測定を行った。その結果、70$$sim$$110Kの温度域で負の四重極分裂(QS)が増大することが明らかになった。より高温の常磁性領域では、そのようなQSはほとんど消失する。このような磁気秩序と電場勾配との間の相関は、超微細磁場の起源がネプツニウム(Np)の磁性による双極子磁場のみならず、鉄原子の磁性からのそれも関与したものであることを示唆する。

論文

Magnetic and transport properties in ferromagnet UTeS

池田 修悟; 酒井 宏典; 松田 達磨; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 塩川 佳伸*; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦*

Journal of the Physical Society of Japan, 75(12), p.124706_1 - 124706_5, 2006/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:55.88(Physics, Multidisciplinary)

キュリー温度87Kの強磁性体UTeSを、磁化,磁化率,電気抵抗,磁気抵抗,ホール抵抗,比熱測定から研究した。磁化は、非常に異方性があることがわかった。磁化容易軸は[001]方向であることがわかり、[100]方向の磁化困難軸の磁化は、キュリー温度で、反強磁性のような折れ曲がりを示す。電気抵抗もまた、キュリー温度でピーク構造を示す。これらの結果は、UTeSの磁気モーメントがキャントしている可能性を示唆する。大きな負の磁気抵抗もキュリー温度付近で観測された。ホール抵抗測定の結果から、UTeSは半金属であることがわかった。この結果は、電気抵抗の絶対値が大きいこと、及び電子比熱係数が小さい結果と一致している。

論文

NMR shift measurements of $$^{69}$$Ga in unconventional superconductor PuRhGa$$_{5}$$

酒井 宏典; 徳永 陽; 藤本 達也; 神戸 振作; Walstedt, R. E.; 安岡 弘志; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.50 - 52, 2006/08

最近、われわれはPuRhGa$$_{5}$$のNMR/NQR測定に成功した。PuRhGa$$_{5}$$$$T_{c}$$=9Kの超伝導体であり、同型のPuCoGa$$_{5}$$$$T_{c}$$=18Kの超伝導体である。われわれは既に、NQR緩和率$$1/T_{1}$$によりPuRhGa$$_{5}$$が異方的超伝導ギャップを持つ非通常型超伝導体であることを明らかにしているが、米国のグループによりPuCoGa$$_{5}$$も同様な異方的超伝導ギャップを有することが報告された。PuRhGa$$_{5}$$のNMRによって決めたナイトシフト$$K$$$$1/T_{1}$$は、常伝導状態において超微細結合定数やスピン揺らぎの性質が異方的であることが示唆している。講演では、PuRhGa$$_{5}$$のナイトシフトと$$1/T_{1}$$測定結果の詳細について報告する。

論文

Hyperfine interactions of NpFeGa$$_{5}$$ observed by $$^{237}$$Np and $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer spectroscopy

本間 佳哉*; 那須 三郎; 中村 彰夫; 中田 正美; 青木 大*; 目時 直人; 山本 悦嗣; 酒井 宏典; 池田 修悟; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.44 - 46, 2006/08

ネール温度(T$$_{N}$$)118Kの反強磁性体のネプツニウム系115金属間化合物NpFeGa$$_{5}$$$$^{237}$$Np及び$$^{57}$$Feメスバウアー分光法を適用し、本系での超微細相互作用について明らかにした。Feサイトでは、内部磁場は4.2Kで約20kOeと見積もられ、またT$$_{N}$$以下で小さな四極子相互作用も惹起されることがわかった。磁気秩序と電位勾配の相関は、Feサイトでの内部磁場が、磁気的なNpにより誘起された双極子磁場のみならず、Fe自身の磁性に起因する成分を持つことを示唆する。また、Npメスバウアー結果から、Npの磁気モーメントは0.94ボーア磁子と決定された。

論文

Single crystal growth and magnetic properties of neptunium compounds

青木 大*; 本間 佳哉*; 酒井 宏典; 池田 修悟; 塩川 佳伸; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.36 - 38, 2006/08

NpO$$_2$$, NpCoGa$$_5$$, NpPtGa$$_5$$, NpGe$$_3$$の単結晶を育成し、600Kまでの温度で磁化率を測定した。NpO$$_2$$の磁化率は磁場方向に対し等方的で、5$$f^3$$配置に対応するキュリーワイス則に従う。NpCoGa$$_5$$, NpPtGa$$_5$$においても高温でキュリーワイス則が成り立ち、これは5$$f$$電子の局在性を示唆する。NpGe$$_3$$の磁化率は50K付近でブロードな極大を示した。これはこの温度で局在から遍歴へ変化することを示している。

論文

Magnetic and fermi surface properties in NpIn$$_3$$

青木 大*; 本間 佳哉*; 酒井 宏典; 池田 修悟; 塩川 佳伸; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 芳賀 芳範; 摂待 力生*; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(8), p.084710_1 - 084710_10, 2006/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:49.04(Physics, Multidisciplinary)

インジウムフラックス法によりNpIn$$_3$$の純良単結晶育成に成功し、電気抵抗,比熱,磁化率,ドハース・ファンアルフェン効果を測定した。強磁性転移が14K、反強磁性転移が10K、さらに別の転移が8Kで生じた。磁場を試料に印加したとき、反強磁性状態は2段階のメタ磁性転移を経て、最終的に強磁性状態になった。反強磁性転移と2段階のメタ磁性転移は1次転移である。ドハース・ファンアルフェン効果の測定ではサイクロトロン有効質量が静止質量の3.4から14倍のドハース振動が観測された。これらのドハース振動についてLaIn$$_3$$のフェルミ面に基づいた5$$f$$局在モデルの観点から議論した。

論文

Effect of photobleaching on radiation-induced transmission loss of fused-silica-core optical fibres under $$gamma$$-ray and 14 MeV neutron irradiation

藤 健太郎*; 四竃 樹男*; 永田 晋二*; 土屋 文*; 山内 通則; 西谷 健夫

Measurement Science and Technology, 17(5), p.955 - 959, 2006/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:52.9(Engineering, Multidisciplinary)

光ファイバを放射線環境下で使用する場合、照射誘起損失と呼ばれる光透過率の減少(着色)が生じる。着色はカラーセンタと呼ばれる照射欠陥に起因するものであり、その生成は光ファイバの組成,放射線種,吸収線量率等によって複雑に変化する。したがって放射線環境下で光ファイバを利用するためには、照射誘起損失の挙動を正確に把握するとともに、その生成を抑制する必要がある。そこで本研究では、シリカコア光ファイバの照射誘起損失に対するフォトブリーチング効果(光消尽:光によるカラーセンタの抑制)の知見を得るため、高速中性子線及び$$gamma$$線照射下でのフォトブリーチング効果に関する試験と評価を行った。その結果、可視光領域でのカラーセンタ、すなわちE'センタ及びNBOHC(Non-Bridging Oxygen Hole Centre)に起因する損失に関するフォトブリーチング効果を確認したところ、高速中性子線及び$$gamma$$線照射下で生じる誘起損失を抑制することができることがわかった。

論文

Unconventional superconductivity in PuRhGa$$_{5}$$; Ga NMR/NQR study

酒井 宏典; 徳永 陽; 藤本 達也; 神戸 振作; Walstedt, R. E.; 安岡 弘志; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; et al.

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.1005 - 1006, 2006/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:66.47(Physics, Condensed Matter)

$$T_{c}$$=9Kの超伝導体PuRhGa$$_{5}$$の単結晶を用いて、$$^{69,71}$$Ga核磁気共鳴による研究を行った。核磁気緩和率$$1/T_{1}$$測定から、PuRhGa$$_{5}$$が非従来型の異方的超伝導ギャップを持っていることがわかった。さらに、約30K以下でコリンハ的振る舞い($$1/T_{1}T$$が一定)が観測され、超伝導発現直前の常伝導状態では、フェルミ流体となっていることが示唆される。

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