MLF月間報告2018年3月
研究成果
BL12 Neutron Spin Resonance in the 112-Type Iron-Based Superconductor
In unconventional superconductors, the neutron spin resonance is a crucial evidence for spin fluctuation mediated superconductivity in the proximity of an antiferromagnetic (AF) instability [1]. Although the spin resonance mode is theoretically believed to be a spin-1 exciton from the singlet-triplet excitations of the electron Cooper pairs in copper oxides and heavy fermions [2], solid evidences are still not well established yet in the iron-based superconductors (FeSC). The proximity to the AF order and spin-orbital coupling give complexity on the energy and momentum distribution of spin resonance, and the common features of the resonance mode need to be testified in various materials [3].
By using inelastic neutron scattering, we have comprehensively studied the low-energy spin excitations of the new discovered 112-type iron pnictide Ca0.82La0.18Fe0.96Ni0.04As2 with bulk superconductivity below Tc =22 K (Fig.1(a)(c)) [4]. A two-dimensional spin resonance mode is found around E =11 meV, where the resonance energy is almost temperature independent and linearly scales with Tc along with other iron-based superconductors (Fig.1(b)). Polarized neutron analysis reveals the resonance is nearly isotropic in spin space without any L modulations (Fig.1(d)). Because of the unique monoclinic structure with additional zigzag arsenic chains, the As 4p orbitals contribute to a three dimensional hole pocket around the Γ point and an extra electron pocket at the X point. Our results suggest that the energy and momentum distribution of the spin resonance does not directly respond to the kz dependence of the fermiology, and the spin resonance intrinsically is a spin-1 mode from singlet-triplet excitations of the Cooper pairs in the case of weak spin-orbital coupling.
This work is published on Physical Review Letters [5]. The neutron-scattering experiment at HRC was performed with the J-PARC under user proposal program (2016B0068).
参考文献
- P. Dai, Rev. Mod. Phys. 87, 855 (2015).
- M. Eschrig, Adv. Phys. 55, 47 (2006).
- P. D. Johnson, G. Xu, and W.-G. Yin Iron-Based Superconductivity (Springer, New York, 2015).
- N. Katayama et al., J. Phys. Soc. Jpn. 82, 123702 (2013).
- Tao Xie et al., Phys. Rev. Lett.120, 137001 (2018).
Fig.1(a) Crystal and magnetic structure of Ca1−xLaxFeAs2 system. (b) Linear scaling of spin resonance energy and critical temperature in Fe-based superconductors. (c) Spin resonance in superconducting 112 compound measured at HRC (BL-12). (d) Polarized analysis of spin resonance at E=11 meV.
装置整備
BL02, 電脳班 準弾性散乱スペクトル解析ソフト“Quensfitting” Mac版の作成
J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)内に共用ビームラインとしてBL02に設置されたダイナミクス解析装置(以下、DNA)及び、他のチョッパー分光器（BL14 AMTERAS等）で測定された準弾性散乱（QENS）測定データの解析に用いる準弾性散乱解析ソフトウエアQuensfittingは他の解析ソフトウエアと同様に，J-PARC MLF内の解析環境用フレームワークとして開発された万葉ライブラリと呼ばれるコード群を利用して作成されている。そのためこれらの解析ソフトウエアはLinux上で開発されているが、多くのMLFの利用者は仮想環境の構築なしに、Mac OS上で実行可能な解析ソフトの利用を希望している。
本年度2017年度の予算により、DNA用解析ソフトウエアの中でも、解析に必要な準弾性散乱解析ソフトウエア(Quensfitting)のMac OS用実行プログラムの作成を行った。尚、準弾性散乱解析ソフトウエアQuensfittingのWindows上で実行可能な解析ソフトは2013年度に開発・公開を行い、現在多くにユーザーに利用されている。
図1 QENSAnalyzerの起動用アイコン
図2 起動後のQENSAnalyzerメイン画面
Mac版の作成に当たり、既存のLinux版、Windows版の問題点を洗い出しより利用しやすい形に改善した。
公開は準備が出来次第、J-LAN内の
” http://mlf-intra.j-parc.jp/index.php?DNA%2FQensFit”
にて、Download file,マニュアルなどを公開予定である。
BL23
POLANOは実験研究開始に向け、中性子ビームを受けたコミッショニングを継続している。各機器の稼働試験や通信試験などの機器調整の他、検出器の調整および検出器による中性子ビームの調整をおこなった。
POLANOでは位置敏感検出器（PSD）を採用しているが、検出器校正治具を利用した位置校正結果を図に示す。有効長600mmのPSDを垂直方向に3段配置している。図の黒い部分は未だ検出器が装着されていない領域である。中段の検出器中、3本の線が校正治具Cdスリットからのシグナルで、完全な直線になっているのがわかる。
電脳班 MLF先進計算環境ネットワーク整備
共通技術開発セクション計算環境技術グループは現在MLFで開発された新測定手法により生み出されるデータを適切に処理するためのMLF先進計算環境を整備中である。今月、MLFとJ-PARC研究棟の建屋間広帯域ネットワークと大容量ストレージが整備された。（図1）建屋間広帯域ネットワークの基幹部は今後のMLFのビーム強度増大により想定されるデータ転送量を十分賄うよう40Gbpsの光ファイバーケーブルを2本束ねた構成である。J-PARC研究棟サーバー室に導入された大容量ストレージは200TBストレージを2台並列に構成することにより、MLFの各装置からのデータを遅滞なく読み書きできる。また、ネットワークすべての機器および経路は冗長化されており、障害発生時には自動的に切り替わる。これらの整備により、MLFとJ-PARC研究棟の間に高速・堅牢なデータ転送経路が整備され、MLFの実験装置が生み出すデータがより一層効率的に処理され、MLFの成果創出増大に寄与することが期待される。
図1 J-PARC研究棟サーバー室に導入されたネットワーク機器およびストレージ
論文リスト
学術誌
- T. Okudaira, S. Takada, K. Hirota, A. Kimura, M. Kitaguchi, J. Koga, K. Nagamoto, T. Nakao A. Okada, K. Sakai, H. M. Shimizu, T. Yamamoto, T. Yoshioka
Angular distribution of γ rays from neutron-induced compound states of 140La
PHYSICAL REVIEW C 97 034622 (2018)
[BL04 Proposal No.2011B0042, 2012A0122, 2012B0236, 2013B0189, 2014A0285, 2014B0348, 2015A0245, 2016B0200, 2016B0202, 2017A0158, 2017A0170, 2017A0203]
- A. Taketani, Y. Wakabayashi, Y. Otake, Y. Ikeda, T. Wakabayashi, K. Kono, T. Kai, K. Oikawa, H. Sunaga, M. Yamada, T. Nakayama
Quantification of localized water image in under-film corroded steel with high spatial resolution, high time resolution, and wide view by neutron radiography
Materials Transactions 59 (2018)
[BL10 Proposal No.2014B0134]
- Takanori Hattori
Is there a pressure-induced discontinuous volume change in liquid Cs?
Phy. Rev. B. (Rapid Com) 97 100101 (2018)
[ Proposal No.]
- Tao Xie, Dongliang Gong, Haranath Ghosh, Abyay Ghosh, Minoru Soda, Takatsugu Masuda, Shinichi Itoh, Frederic Bourdarot, Louis-Pierre Regnault, Sergey Danilkin, Shiliang Li, Huiqian Luo
Neutron Spin Resonance in the 112-Type Iron-Based Superconductor
Phys. Rev. Lett. 120 137001 (2018)
[BL12 Proposal No.2016B0068]
- K. Horigane, M. Fujii, H. Okabe, K. Kobayashi, R. Horie, H. Ishii, Y. F. Liao, Y. Kubozono, A. Koda, R. Kadono, J. Akimitsu
Magnetic phase diagram of Sr2−xLaxIrO4 synthesized by mechanical alloying
Phys. Rev. B 97 064425 (2018)
[S1 Proposal No.2018A0254]
- A. Chanyshev, K. Litasov, S. Rashchenko, A. Sano-Furukawa, H. Kagi, T. Hattori, A. Shatskiy, A. Dymshits, I. Sharygin, Y. Higo
High-Pressure - High-Temperature Study of Benzene: Refined Crystal Structure and New Phase Diagram up to 8 GPa and 923K
Crystal Growth & Design (2018)
[BL11 Proposal No.2016A0194]
プロシーディングス
- Kaito HAGIWARA, T. TANAKA, P. K. DAS, T. YANO, Y. YAMADA, I. OU, T. MORI, T. KAYANO, M. S. REEN, R. DHIR, Y. KOSHIO, M. SAKUDA, A. KIMURA, S. NAKAMURA, N. IWAMOTO, H. HARADA
Comparison of γ production data from thermal neutron capture on gadolinium with the Monte Carlo simulation
Proceedings of Science 294 KMI1017-035 (2018)
[BL04 Proposal No.2012B0025]
- S. Ohira-Kawamura, K. Tomiyasu, A. Koda, D. P. Sari, R. Asih, S. Yoon, I. Watanabe, K. Nakajima
Magnetic Properties of One-Dimensional Quantum Spin System Rb2Cu2Mo3O12 Studied by Muon Spin Relaxation
JPS Conf. Proc. 21 011007 (2018)
[D1 Proposal No.2012B0124]
- M. Fujita, K. M. Suzuki, S. Asano, A. Koda, H. Okabe, R. Kadono
μSR Study of Magnetism in the As-Prepared and Non-Superconducting T*-La0.9Eu0.9Sr0.2CuO4
JPS Conf. Prcc 21 011026 (2018)
[D1 Proposal No.2015MP001]
- T. Sumura, T. Ishimoto, H. Kuwahara, K. Kurashima, Y. Koike, I. Watanabe, M. Miyazaki, A. Koda, R. Kadono, T. Adachi
Reduction Effects on the Cu-Spin Correlation in the Electron-Doped T'-Cuprate Pr1.3-xLa0.7CexCuO4+δ (x = 0.10)
JPS Conf. Prcc. 21 011027 (2018)
[D1 Proposal No.2015A0199]
- K. Nishimura, K. Matsuda, N. Nunomura, T. Namiki, S. Lee, D. Hatakeyama, W. Higemoto, Y. Miyake, T. Matsuzaki, G. Itoh, K. Ihara, H. Toda, M. Yamaguchi
Muon Spin Relaxation of an Al–3.4%Zn–1.9%Mg alloy
JPS Conf. Prcc. 21 011030 (2018)
[D1 Proposal No.2016A0024]
- M. Mihara, H. Araki, M. Mizuno, K. Shimomura, W. Higemoto, K. Sugita, K. Atsushi, M. Kondo, Y. Tanaka, T. Matsuzaki, R. Kadono, W. Sato, T. Nakano, T. Fukuda
μSR Study on Hydrogen Behavior in Palladium
JPS Conf. Prcc. 21 011031 (2018)
[D1 Proposal No.2015A0231]
- A. D. Pant, Y. Sugawara, H. Nakanishi, E. Torikai, W. Higemoto, K. Shimomura, K. Nagamine
Theoretical Calculations of Charge States and Stopping Sites of Muons in Glycine and Triglycine
JPS Conf. Prcc. 21 011038 (2018)
[S1 Proposal No.2017A0183]
- G. Liu, Y. Chen, A. H. Morrison, A. Koda, P. W. Percival, K. Ghandi
Supercritical Water Experimental Setup for µSR
JPS Conf. Prcc. 21 011039 (2018)
[ Proposal No.]
- I. Umegaki, Y. Higuchi, H. Nozaki, K. Ninomiya, M. K. Kubo, M. Tampo, K. Hamada, S. Doiuchi, P. Strasser, N. Kawamura, Y. Miyake, J. Sugiyama
Detection of Li in Li-ion Battery Electrode Materials by Muonic X-ray
JPS Conf. Prcc. 21 011041 (2018)
[D2 Proposal No.2015A0106, 2016B0213]
- K. Ninomiya, M. K. Kubo, P. Strasser, A. Shinohara, M. Tampo, N. Kawamura, Y. Miyake
Isotope Identification of Lead by Muon Induced X-ray and Gamma-ray Measurements
JPS Conf. Prcc. 21 011043 (2018)
[D2 Proposal No.]
- G. Yabu, M. Katsuragawa, M. Tampo, K. Hamada, A. Harayama, Y. Miyake, S. Oshita, S. Saito, G. Sato, T. Takahashi, S. Takeda, S. Watanabe
Imaging of Muonic X-ray of Light Elements with a CdTe Double-Sided Strip Detector
JPS Conf. Prcc. 21 011044 (2018)
[ Proposal No.]
- P. Strasser, K. Shimomura, H. A. Torii
Possibility of New Precise Measurements of Muonic Helium Atom HFS at J-PARC MUSE
JPS Conf. Prcc. 21 011045 (2018)
[ Proposal No.]
- G. Yoshida, K. Ninomiya, M. Inagaki, M. Toyoda, J. Aoki, N. Kawamura, Y. Miyake, and A. Shinohara
Development of Muonic Atom Beam Extraction System and First Evaluation by Intense Negative Muon Beam of J-PARC MUSE
JPS Conf. Prcc. 21 011046 (2018)
[D2 Proposal No.]
- Y. Miyake, K. Shimomura, N. Kawamura, A. Koda, P. Strasser, K. M. Kojima, H. Fujimori, S. Makimura, Y. Ikedo, Y. Kobayashi, J. Nakamura, Y. Oishi, S. Takeshita, T. Adachi, A. D. Pant, H. Okabe, S. Matoba, M. Tampo, M. Hiraishi, K. Hamada, S. Doiuchi, W. Higemoto, T. U. Ito, R. Kadono
J-PARC Muon Facility, MUSE
JPS Conf. Prcc. 21 011054 (2018)
[D2 Proposal No.2014MS01]
- S. Makimura, S. Matoba, N. Kawamura, Y. Matsuzawa, M. Tabe, H. Aoyagi, H. Kondo, Y. Kobayashi, H. Fujimori, Y. Ikedo, R. Kadono, A. Koda, K. M. Kojima, Y. Miyake, J. G. Nakamura, Y. Oishi, H. Okabe, K. Shimomura, P. Strasser
Perspective of Muon Production Target at J-PARC MLF MUSE
JPS Conf. Prcc. 21 011058 (2018)
[ Proposal No.]
- S. Matoba, S. Makimura, N. Kawamura, Y. Matsuzawa, M. Tabe, Y. Kobayashi, R. Kadono, Y. Miyake
Renovation of a Scraper Unit of a Muon Production Target at J-PARC
JPS Conf. Prcc. 21 011059 (2018)
[ Proposal No.]
- A. D. Pant, T. Adachi, Y. Ikedo, Y. Oishi, J. Nakamura, P. Strasser, K. M. Kojima, S. Makimura, N. Kawamura, A. Koda, T. U. Ito, W. Higemoto, K. Shimomura, R. Kadono, Y. Miyake, E. Torikai
Transportation of Ultra Slow Muon on U-line, MLF, J-PARC
JPS Conf. Prcc. 21 011060 (2018)
[U1A Proposal No.2011MS04]
- P. Strasser, A. Koda, K. M. Kojima, T. U. Ito, H. Fujimori, Y. Irie, M. Aoki, Y. Nakatsugawa, W. Higemoto, M. Hiraishi, H. Li, H. Okabe, S. Takeshita, K. Shimomura, N. Kawamura, R. Kadono, Y. Miyake
Status of the New Surface Muon Beamline at J-PARC MUSE
JPS Conf. Prcc. 21 011061 (2018)
[ Proposal No.]
- K. M. Kojima, M. Hiraishi, A. Koda, H. Okabe, S. Takeshita, H. Li, R. Kadono, M. M. Tanaka, M. Shoji, T. Uchida, S. Y. Suzuki
Development of General Purpose μSR Spectrometer ARTEMIS at S1 Experimental Area, MLF J-PARC
JPS Conf. Prcc. 21 011062 (2018)
[S1 Proposal No.2013MS01]
- T. KIYOTANI, M. KOBAYASHI, I. TANAKA, N. NIIMURA
Visualization of proton and electron transfer processes of a biochemical reaction by μSR
JPS Conf. Proc. 21 011037 (2018)
[D1 Proposal No.2014B0228]
- D. Tomono, M. Fukuda, K. Hatanaka, W. Higemoto, Y. Kawashima, K. M. Kojima, Y. Kuno, Y. Matsuda, T. Matsuzaki, Y. Miyake, K. Miyamoto, Y. Morita, T. Motoishi, Y. Nakazawa, K. Ninomiya, R. Nishikawa, S. Ohta, A. Sato, K. Shimomura, K. Takahisa, Y. Weichao, M. L. Wong
Muon Beamline Commissioning and Feasibility Study for μSR at a New DC Muon Beamline, MuSIC-RCNP, Osaka University
JPS Conf. Prcc. 21 011057 (2018)
[ Proposal No.]
学位論文
BL01
- Joosung Oh 博士, Seoul National University: 2012B0145, 2016A0171, 2017B0005
Excitation Spectra of Triangular Antiferromagnet Hexagonal RMnO3: Spontaneous Decays of Magneto-Elastic Excitation
- 松浦慧介 博士, 東京大学: 2012A0058, 2013A0141, 2014A0113, 2014B0152
Dynamical structure in magnetic insulators with orbital degeneracy
BL05
- 家城斉 博士, 東京大学: 2015A0316, 2014B0271, 2014A0244, 2014S03
Measurement of the Neutron Lifetime by Counting the Beta Decay at J-PARC
BL11
- 西野雅晃 修士, 福岡大学: 2015A0179
1 GPa 下 における塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム各水溶液の中性子回折と EPSR モデリング
D1
- 洲村拓哉 修士, 上智大学: 2015A0199
電子ドープ型銅酸化物Pr1.3-xLa0.7CexCuO4+δ(x = 0.10)におけるCuスピン相関と超伝導
- 田中佑樹 修士, 大阪大学: 2015A0231
μSR 法による Pd 中の空孔-水素複合体に関する研究
- 稲垣誠 博士, 大阪大学: 2014A0196, 2012B0207
Chemical Effect on Muonic Atom Formation through Muon Transfer Process in Hydrocarbon Molecules
S1
- 藤田貴久 修士, 北里大学: 2017A0183
ウマ心筋由来シトクロムcにおける分子間相互作用の解析とμSRによるタンパク質機能解析へ向けたアプローチ
その他刊行物
- 柴田薫
中性子準弾性散乱によるイオン伝導の研究
中性子産業利用推進協議会季報「四季」【18年春】 38 5 (2018)
[BL02 Proposal No.2014I0002]
- 梶本亮一, 横尾哲也, 蒲沢和也, 中村充孝, 河村聖子, 伊藤晋一, 中島健次
MLF チョッパーユーザーミーティング「DIRECTION 2017」講演集
JAEA-Review 2017-031 / KEK Proceedings 2017-8 / J-PARC 17-05 (2017)
[BL01, BL12, BL14, BL23]
受賞
小柴賞（高エネルギー加速器科学奨励会）
- 小嶋健児
高集積陽電子検出器システムKalliopeの開発と実用化
[S1, D1, D2, U1A, H1, BL10 Proposal No.2013MS01]
学会発表
第65回 応用物理学会
日時：2018-03-17 - 2018-03-20
場所：早稲田大学
- エレクトライド物質LaScSiにおける格子間水素の電子状態
平石雅俊、小嶋健児、岡部博孝、竹下聡史、幸田章宏、門野良典、Wu Jiazhen、細野秀雄
- Electronic structure of interstitial hydrogen in wide gap semiconductor IGZO and ZnO
Kenji Kojima1, Masatoshi Hiraish, Hirotaka Okab, Akihiro Kod, Ryosuke Kadon, Andreas Suter, Thomas Proksch, Zahar Salma, Naoki Ohashi, Keisuke Ide, Satoru Matsuishi, Toshio Kamiya, Hideya Kumomi, Hideo Hosono
日本物理学会 第73回年次大会
日時：2018-03-22 - 2018-03-25
場所：東京理科大学
- J-PARCにおける超低速ミュオンビームのコミッショニング状況４
足立泰平、アンバダットパント、池戸豊、大石裕、中村惇平、ストラッサーパトリック、伊藤孝、髭本亘、牧村俊助、河村成肇、下村浩一郎、門野良典、三宅康博、鳥養映子
- ミュオンで見たルチル型らせん磁性体MnO2の磁気構造と局所電子状態
門野良典、岡部博孝、平石雅俊、幸田章宏、小嶋健児、竹下聡史、山内一宏、佐藤博彦
- ミュオンスピン緩和法を用いたポリブタジエンにおける分子ダイナミクスの分子量依存性測定
竹下聡史、岡部博孝、平石雅俊、小嶋健児、幸田章宏、門野良典、瀬戸秀紀
- 負ミュオン捕獲Ｘ線によるリチウム電池の非破壊分析
反保元伸、濱田幸司、土居内祥吾、稲垣誠、南部明弘、梅垣いずみ、樋口雄紀、山重寿夫、二宮和彦、久保謙哉、三宅康博
- Simulation study of transportation of ultra slow muon on U-line, MLF, J-PARC
A.D. Pant, T. Adachi, Y. Ikedo, P. Strasser, K. Shimomura, Y. Oishi, J. Nakamura, W. Higemoto, R. Kadono, Y. Miyake and E. Torikai
第9回MLFシンポジウム
日時：2018-03-02 - 2018-03-02
場所：茨城県民文化センター
2017年度量子ビームサイエンスフェスタ
日時：2018-03-02 - 2018-03-04
場所：茨城県民文化センター
- 偏極中性子散乱装置POLANOのコミッショニング
横尾哲也、池田陽一、伊藤晋一、藤田全基、金子直勝、大河原学、菅井征二、猪野隆
- MLF中性子分光器の現状
梶本亮一、横尾哲也、中村充孝、柴田薫、川北至信、松浦直人、遠藤仁、瀬戸秀紀、伊藤晋一、中島健次、河村聖子
- 幾何学的フラストレーション系物質におけるエキゾチックな磁気基底状態
岡部博孝、竹下聡史、平石雅俊、幸田章宏、小嶋健児、門野良典、飯田一樹、石井祐人、小田研、吉田紘行
- ミュオンスピン緩和法で明らかになった高分子ダイナミクス
竹下聡史、下村浩一郎、岡部博孝、平石雅俊、幸田章宏、小嶋健児、門野良典、瀬戸秀紀、増井友美、若林昇
- 過剰にホールドープしたBi-2201系銅酸化物における強磁性ゆらぎの発達
足立匡、倉嶋晃士、川股隆行、野地尚、渡邊功雄、宮崎正範、幸田章宏、門野良典、小池洋二
- 超低速ミュオン発生のためのライマンαレーザー
大石裕、斎藤徳人、中村惇平、三宅康博、岩崎雅彦、鳥養映子、和田智之
- コヒーレントライマンα光の強度測定の現状
中村惇平、斎藤徳人、足立泰平、大石裕、パントアンバダット、池戸豊、牧村俊助、ストラッサーパトリック、下村浩一郎、藤森寛、和田智之、三宅康博
- エレクトライド物質 LaScSi における格子間水素の電子状態
平石雅俊、小嶋健児、岡部博孝、竹下聡史、幸田章宏、門野良典、Wu Jiazhen、飯村壮史、細野秀雄
- 次世代ミュオン標的材料としてのSiC系材料およびタングステン材料の開発
牧村 俊助
