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Magnetic anisotropy by Rashba spin-orbit coupling in antiferromagnetic thin films

家田 淳一; Barnes, S. E.*; 前川 禎通

Journal of the Physical Society of Japan, 87(5), p.053703_1 - 053703_4, 2018/05

Magnetic anisotropy in an antiferromagnet (AFM) with inversion symmetry breaking (ISB) is investigated. The magnetic anisotropy energy (MAE) resulting from the Rashba spin-orbit and $$s$$-$$d$$ type exchange interactions is determined for two different models of AFMs. The global ISB model, representing the effect of a surface, an interface, or a gating electric field, results in an easy-plane magnetic anisotropy. In contrast, for a local ISB model, i.e., for a noncentrosymmetric AFM, perpendicular magnetic anisotropy (PMA) arises. Both results differ from the ferromagnetic case, in which the result for PMA depends on the band structure and dimensionality. These MAE contributions play a key role in determining the direction of the N$'{e}$el order parameter in antiferromagnetic nanostructures, and reflect the possibility of electrical-field control of the N$'{e}$el vector.


Dynamical quadrupole structure factor of frustrated ferromagnetic chain

大西 弘明

Physica B; Condensed Matter, 536, p.346 - 349, 2018/05

In a spin-1/2 $$J_{1}$$-$$J_{2}$$ Heisenberg chain with ferromagnetic $$J_{1}$$ and antiferromagnetic $$J_{2}$$, the ground state in high magnetic fields is a quadrupole state, the so-called spin nematic state. To understand the properties of the spin nematic state from the viewpoint of excitation dynamics, we have studied dynamical spin structure factors by density-matrix renormalization group methods. In the spin nematic regime, we find gapless longitudinal and gapped transverse spin excitation spectra, in accordance with quasi-long-ranged longitudinal and short-ranged transverse spin correlations, respectively. These features can be examined by inelastic neutron scattering experiments. However, they are indirect evidence for the spin nematic state. Here, we proceed to analyze dynamical quadrupole structure factors to clarify excitation dynamics in the quadrupole channel. We observe gapless excitations at $$q$$=$$pi$$, signaling quasi-long-ranged antiferro-quadrupole correlations. Information of spectral intensity distribution would be useful to discuss how we can detect the spin nematic state directly by experiments.


Inelastic X-ray scattering of $$RT$$Al$$_3$$ ($$R$$ = La, Ce, $$T$$ = Cu, Au)

筒井 智嗣*; 金子 耕士; Pospisil, J.; 芳賀 芳範

Physica B; Condensed Matter, 536, p.24 - 27, 2018/05

Inelastic X-ray scattering (IXS) experiments of RTAl$$_3$$ ($$R$$ = La Ce, $$T$$ = Cu, Au) were carried out at 300 and 5.5 K. The spectra between LaCuAl$$_3$$ and CeCuAl$$_3$$ (LaAuAl$$_3$$ and CeAuAl$$_3$$) are nearly identical at both temperatures except for temperature factors such as temperature dependence of Bose factor in IXS spectra and effect on thermal expansion. This means that no evident temperature dependence of IXS spectra was observed in CeTAl$$_3$$ ($$T$$ = Cu, Au).


Systematic shell-model study of $$beta$$-decay properties and Gamow-Teller strength distributions in $$A {approx} 40$$ neutron-rich nuclei

吉田 聡太*; 宇都野 穣; 清水 則孝*; 大塚 孝治*

Physical Review C, 97(5), p.054321_1 - 054321_17, 2018/05



Complexation of Eu(III), Pb(II), and U(VI) with a ${{it Paramecium}}$ glycoprotein; Microbial transformation of heavy elements in the aquatic environment

香西 直文; 坂本 文徳; 田中 万也; 大貫 敏彦; 佐藤 隆博*; 神谷 富裕*; Grambow, B.

Chemosphere, 196, p.135 - 144, 2018/04

バクテリアや菌類等の微生物が環境中で重元素の化学状態を変化させることは知られているが、原生動物の作用についてはほとんど未解明である。本研究では、代表的な原生動物であるゾウリムシと水中のEu(III), Pb(II), U(VI)の反応を調べた。micro-PIXEを用いた非破壊分析では、ゾウリムシ生細胞に吸着した重元素はほとんど検出できなかったが、死滅細胞へは明らかな吸着が認められた。生細胞の細胞表面から自然に溶出する糖タンパク質と重元素が結合して擬似コロイドとなることを見いだした。本来は細胞に吸着するはずの元素が糖タンパク質と錯形成し水溶性の擬似コロイドとなることにより、生細胞への吸着が低下したことが示唆される。


Enhanced aqueous adsorption and photodecomposition of anionic organic target by amino group-modified TiO$$_{2}$$ as anionic adsorptive photocatalyst

杉田 剛; 小林 謙一*; 小林 健太郎*; 山崎 太樹*; 藤井 謙吾*; 板橋 英之*; 森 勝伸*

Journal of Photochemistry and Photobiology A; Chemistry, 356, p.71 - 80, 2018/04



Multipole interactions of $$Gamma_3$$ non-Kramers doublet systems on cubic lattices

久保 勝規; 堀田 貴嗣*

Journal of Physics; Conference Series, 969(1), p.012096_1 - 012096_6, 2018/04

In this study, we investigate the multipole interactions between $$f^2$$ ions with the $$Gamma_3$$ crystalline electric field ground state. We construct the $$Gamma_3$$ doublet state of the electrons with the total angular momentum $$j=5/2$$. To derive the multipole interactions, we apply the second-order perturbation theory with respect to the intersite hopping. We obtain a quadrupole interaction for a simple cubic lattice, an octupole interaction for a bcc lattice, and both quadrupole and octupole interactions for an fcc lattice. To discuss general tendencies of the multipole interactions, we compare the present results with those for the $$Gamma_8$$ quartet systems of $$f^1$$ ions.


Possible $$eta ^{prime} d$$ bound state and its $$s$$-channel formation in the $$gamma d to eta d$$ reaction

関原 隆泰; 藤岡 宏之*; 石川 貴嗣*

Physical Review C, 97(4), p.045202_1 - 045202_9, 2018/04

We theoretically investigate a possibility of an $$eta ^{prime} d$$ bound state and its formation in the $$gamma d to eta d$$ reaction. First, in the fixed center approximation to the Faddeev equations we obtain an $$eta ^{prime} d$$ bound state with a binding energy of 25 MeV and width of 19 MeV, where we take the $$eta ^{prime} N$$ interaction with a coupling to the $$eta N$$ channel from the linear $$sigma$$ model. Then, in order to investigate the feasibility from an experimental point of view, we calculate the cross section of the $$gamma d to eta d$$ reaction at the photon energy in the laboratory frame around 1.2 GeV.



長洲 亮佑*; 田邉 大次郎*; 横塚 享*; 熊沢 紀之*; 安食 貴也*; 相澤 雄介*; 長縄 弘親; 永野 哲志; 柳瀬 信之*; 三田村 久吉*; et al.

環境浄化技術, 17(2), p.58 - 61, 2018/03

原子力機構は、茨城大学, 熊谷組およびグループ会社であるテクノスとともに、森林からのセシウムの移行を抑制する新技術を開発した。この新技術では、ポリイオンと呼ばれるイオン性高分子と鉱物である粘土を併用し、降雨や雨水の流れといった自然の力を利用して、セシウムの移行を抑制する。福島県飯舘村で新規技術の実証試験を行い、森林から森林に隣接する牧草地へのセシウム移行に対する抑制効果を証明した。


Liquid-like thermal conduction in intercalated layered crystalline solids

Li, B.; Wang, H.*; 川北 至信; Zhang, Q.*; Feygenson, M.*; Yu, H. L.*; Wu, D.*; 尾原 幸治*; 菊地 龍弥*; 柴田 薫; et al.

Nature Materials, 17(3), p.226 - 230, 2018/03


As a generic property, all substances transfer heat through microscopic collisions of constituent particles. A solid conducts heat through both transverse and longitudinal acoustic phonons, but a liquid employs only longitudinal vibrations. As a result, a solid is usually thermally more conductive than a liquid. In canonical viewpoints, such a difference also serves as the dynamic signature distinguishing a solid from a liquid. Here, we report liquid-like thermal conduction observed in the crystalline AgCrSe$$_{2}$$. The transverse acoustic phonons are completely suppressed by the ultrafast dynamic disorder while the longitudinal acoustic phonons are strongly scattered but survive, and are thus responsible for the intrinsically ultralow thermal conductivity. This scenario is applicable to a wide variety of layered compounds with heavy intercalants in the van der Waals gaps, manifesting a broad implication on suppressing thermal conduction. These microscopic insights might reshape the fundamental understanding on thermal transport properties of matter and open up a general opportunity to optimize performances of thermoelectrics.


Heavy ion acceleration at J-PARC

佐藤 進; J-PARC Heavy Ion Collaboration*

EPJ Web of Conferences (Internet), 171, p.21002_1 - 21002_4, 2018/02



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

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.


Neutron scattering study of yttrium iron garnet

社本 真一; 伊藤 孝; 大西 弘明; 山内 宏樹; 稲村 泰弘; 松浦 直人*; 赤津 光洋*; 樹神 克明; 中尾 朗子*; 茂吉 武人*; et al.

Physical Review B, 97(5), p.054429_1 - 054429_9, 2018/02



Critical behavior of magnetization in URhAl; Quasi-two-dimensional Ising system with long-range interactions

立岩 尚之; Pospisil, J.*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣

Physical Review B, 97(6), p.064423_1 - 064423_10, 2018/02

強磁性体URhAlの磁気臨界現象を研究した。自発磁化の臨界指数$$beta$$、磁化率の指数$$gamma$$、強磁性転移温度$$T_{rm C}$$における磁化の臨界指数$$delta$$を求めた。それぞれ$$beta$$=0.287$$pm$$0.005, $$gamma$$=1.47$$pm$$0.02, $$delta$$=6.08$$pm$$0.04と決定された。これらの臨界指数はWidomのスケーリング則($${delta}{,}={,}1+{,}{gamma}/{beta}$$)を満たしている。得られた結果は、二次元イジングモデルについての繰り込み群を用いた理論モデルで説明される。


Experimental determination of the topological phase diagram in Cerium monopnictides

黒田 健太*; 越智 正之*; 鈴木 博之*; 平山 元昭*; 中山 光大*; 野口 亮*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 國定 聡*; 室 隆桂之*; et al.

Physical Review Letters, 120(8), p.086402_1 - 086402_6, 2018/02

We use bulk-sensitive soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy and investigate bulk electronic structures of Ce monopnictides (CeX; X=P, As, Sb and Bi). By exploiting a paradigmatic study of the band structures as a function of their spin-orbit coupling (SOC), we draw the topological phase diagram of CeX and unambiguously reveal the topological phase transition from a trivial to a nontrivial regime in going from CeP to CeBi induced by the band inversion.


平成27年度研究炉加速器管理部年報; JRR-3, JRR-4, NSRR, タンデム加速器及びRI製造棟の運転、利用及び技術開発


JAEA-Review 2017-027, 142 Pages, 2018/01


研究炉加速器管理部は、JRR-3, JRR-4, NSRRの研究炉, タンデム加速器及びRI製造棟を運転管理し、それらを利用に供するととともに関連する技術開発を行っている。本年次報告書は平成27年度に研究炉加速器管理部において実施した業務活動をまとめたものである。



桜井 弘*; 篠原 厚*; 小浦 寛之; 上垣外 修一*; 森本 幸司*; 羽場 宏光*; 延輿 秀人*

Isotope News, (特別号2), p.2 - 14, 2018/01

日本アイソトープ協会発行の協会誌「Isotope News」における新春座談会(2018年1月1日誌上掲載)に登壇する。「ニホニウムとその次の元素へ・・・」という座談会のタイトルで、ニホニウム(超重元素)の発見の歴史や今後の超重元素発見にむけての展望など、(1)理論、(2)加速器、(3)実験、(4)周期表を話題の中心として夢のある内容を紹介する。特に原子核物理・理論の観点から座談を展開する。


Improvement of gross theory of beta-decay on single particle treatment

小浦 寛之; 吉田 正*; 橘 孝博*; 千葉 敏*

JAEA-Conf 2017-001, p.205 - 210, 2018/01

$$beta$$崩壊の大局的理論」の核構造的な詳細に伴う変化、具体的には基底状態のパリティ変化に対応する改良を行った。大局的理論ではこれまで核構造的な詳細の伴う変化は取り入れられておらず、例えば、G. Lorusso et al., PRL114, 192501 (2015)においてその点が指摘されている。今回、$$beta$$崩壊の核行列要素においてK-Y (小浦-山田)ポテンシャル+KTUY (小浦-橘-宇野-山田)質量模型からの核構造情報を用いることにより許容遷移において選択則的な抑制を与えた。その結果核図表上の広い範囲において、$$^{48}$$Ca, $$^{80}$$Zn, $$^{132}$$Sn近辺といった、周期的に過小評価していた領域に対して系統的な改善が見られた。


Determination of fusion barrier distributions from quasielastic scattering cross sections towards superheavy nuclei synthesis

田中 泰貴*; 成清 義博*; 森田 浩介*; 藤田 訓裕*; 加治 大哉*; 森本 幸司*; 山木 さやか*; 若林 泰生*; 田中 謙伍*; 武山 美麗*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 87(1), p.014201_1 - 014201_9, 2018/01

ガス充填型反跳生成核分離装置GARISを用いて$$^{48}$$Ca + $$^{208}$$Pb, $$^{50}$$Ti + $$^{208}$$Pb, $$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cm反応系における準弾性散乱断面積の励起関数を測定した。これらのデータから融合障壁分布を導出し、チャンネル結合計算と比較した。$$^{48}$$Ca + $$^{208}$$Pb及び$$^{50}$$Ti + $$^{208}$$Pb反応の障壁分布のピークエネルギーはそれらの反応系における2中性子蒸発断面積のピークエネルギーと良く一致し、一方$$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cm反応の障壁分布のピークエネルギーは4中性子蒸発断面積のピークエネルギーより少し下に現れることが判った。この結果は超重核合成の際の最適ビームエネルギーの予測に役立つ情報を与える。


核データ研究の最前線; たゆまざる真値の追及、そして新たなニーズへ応える為に,4; 核図表; 壮大なる原子核の地形図

小浦 寛之; 湊 太志; 飯村 秀紀

日本原子力学会誌, 60(1), p.35 - 40, 2018/01

日本原子力学会誌の連載講座「核データ研究の最前線-たゆまざる真値の追及、そして新たなニーズに応える為に-」の第4回として「核図表-壮大なる原子核の地形図-」の題目で解説を行う。本稿ではまず核図表を用いて原子核の実験的同定の外観を示し、次いで原子核の合成の歴史について紹介し、特に近年における合成手法の進展と現状を日本の加速器を中心に述べる。次に原子核構造・核崩壊データの例として、核構造崩壊データファイルEvaluated Nuclear Structure Data File(ENSDF)及び評価済み原子質量データAtomic Mass Evaluation(AME)の紹介とその意義について述べる、さらに原子核研究の最近の進展として、日本の新元素ニホニウムを含む超重元素研究の現状、地球ニュートリノ観測と核崩壊データの関連、原子核の新しい魔法数の発見、天体核物理と核データの関係について紹介する。最後に核図表を広く普及させる方策のひとつとして、3次元ブロック核図表を用いたアウトリーチ活動について紹介する。

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