程序和抽象


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所有列出的时间都是东部时区(ET)。

第1天 - 2月1日,2021年

Yasutomo Uemra

美国东部时间上午8:15 - 9:05

Yasutomo j . Uemura

哥伦比亚大学

量子材料中的介子自旋弛豫(MuSR)和中子散射研究»

在量子材料研究中,μ子自旋弛豫(MuSR)测量可以在以下方面为中子散射研究提供重要的补充信息:

(1)不同的时间窗口:Musr对10之间的旋转波动率的敏感性6.到1011.[/秒],覆盖比中子波动慢(能量转移较低)的区域。
实例:稀合金旋转眼镜[1],Niga2S.4.[3], MnSi“偏序

(2) MuSR即使在高度无序/随机自旋构型中也能探测到核偶极矩大小的非常小的静磁矩。
实例:Sr中时间反转对称破缺24.[4] ,UPt3.[5];自旋眼镜[1]的细节

(3)中子散射布拉格峰强度与有序时刻成比例S.乘以有序体积分数的平方V.mMuSR可以提供关于局部有序力矩大小和尺寸的独立信息V.m.这一特性有助于检测相分离和一阶磁跃迁。
例如:莫特过渡系2O.3., RENiO3.[6] ;通过静水压力调节的MnSi[3];非常规超导体中原子力显微镜和SC态之间的相界[7]

(4) 与中子散射相比,MuSR可以更准确地确认静态磁序的缺失。MuSR对慢自旋波动的敏感性有助于实现这一点。
实例:量子旋转液体[8,9];低维自旋系统[10],令人沮丧的磁铁

(5)超导体的磁场穿透深度可以通过Musr确定。从Musr的超流度密度推断的能量尺度可以与中子散射的磁共振模式的能量尺度相结合
实例:高TC铜酸铜,令人疲软,重型FERMION超导体[11]

(6) MuSR可以应用于厚度为200埃或以上的薄膜,这将在本次会议的Prokscha演示中讨论。

(7) MuSR甚至可以提供多晶或粉末样品的基本信息。样品的数量需要约100毫克,这是明显少于中子散射。
示例:有机导体[12,13],C60系统[14]

当合成一种未知磁性材料时,最明智的做法是先进行MuSR,然后对中子散射引起的自旋结构和自旋激发进行更详细的研究。在这个演示中,我想指出在相同材料上进行MuSR和中子散射的显著优点,并比较和结合他们的结果。在同一设施中拥有这两种能力将导致新型磁/超导量子系统的相当富有成效的研究

[1] y.j.uemura等,phy。Rev. B31,546-563(1985)。
[2] Y.Nambu等人,PRL 115127202(2015年)
[3] Y.J.Uemura等,Nature Physics 3(2007)29-35。
[4]Luke等人,Nature 394(1998)558 - 561。
[5]Luke等人。,phy。rev. lett。71,1466-1469(1993)。
[6] B.A.Frandsen等人,《自然通讯》,7(2016)12519。
[7] Y.J. Uemura, Nature Materials 8(2009) 253-255及其参考文献。
yj Uemura et al., Phys.;Rev. Lett. 73, 3306-3309(1994)。
孟德尔等,Phys。Rev. 98,077204 (2002)
[10] K. Kojima et al., Phys。莱特修订版78,1787-1790(1997)。
yj Uemura, Phys。Rev. Materials 3(2019) 104801,及其参考文献。
[12] L.P.Le等人,Phys。牧师。B487284-7296(1993年)。
[13] F.L.Pratt等人。,Nature 471,612-616(2011)。
Y. Takabayashi和K. Prassides, Philos。反式。r . Soc。A374, 20150320(2016),及其参考文献。

君古山东部时间上午9:05-9:55

君古山

横渡东海

μ介子电池材料»

由于μ介子自旋完全极化,μ介子自旋旋转和弛豫(μ+SR)是一种非常强大和灵敏的工具,用于研究凝聚态中的局部磁场环境,甚至在零磁场[1]中。这一特性对于磁性材料的研究自然具有吸引力,但对于能源材料的研究,如电池材料和储氢材料的研究,通过观察核磁场也是必不可少的。通过使用这个特性,μ+SR区分了磁性材料顺磁状态下的核磁场和电子磁场。事实上,Li的跳跃扩散+在李中的离子x首席运营官2用μ+SR[2],尽管晶格中存在磁性钴离子。注意,锂核磁共振不能检测到锂在含有磁性离子的材料中的扩散。从那时起,许多电池材料都用μ进行了研究+SR,以确定本征跳跃扩散系数(D.j)李+,na+和K+离子[3,4]。

由于μ子的质量大约是质子质量的1/9,人们就会有一个幼稚的问题,即μ子比Li更容易移动+和/或Na+在格子里。为了回复问题,Limnpo核磁场的动态4.用正极和负μs研究,即用m±SR. μ子扩散只能发生在μ中+SR,因为注入μ-在晶格位置形成稳定的介子原子,因此用μ测量的核磁场的任何动力学-SR一定是由Li扩散引起的。结果证实了在LiMnPO中μ子能够感知Li扩散4.[5]。

μSR在电池材料方面的未来研究方向之一是原位使用先进质子加速器(如SNS)中提供的高通量μ子束进行电化学反应期间的测量[6]。最近开发的多探测器计数系统提高了计数率,μ+SR谱是在J-PARC[7]中测量每一个μ子脉冲,即25 Hz。这将使我们能够测量化学扩散系数(D.C)离子在电池材料中的应用。

A. Yaouanc和P. D. de Reotier,在介子自旋、旋转、弛豫和共振:凝聚态物质的应用(牛津,牛津,2011年)。
[2] j . Sugiyamaet al。、phy。rev. lett。103,147601(2009)。
[3] M. Månsson和J. Sugiyama, Phys。可控硅。88,068509(2013)。
[4] N. Matsubara,... J. Sugiyamaet al。,科学报告10.,18305(2020)。
[5] J. Sugiyamaet al。、phy。启研究2033161(2020)。
[6] J. Sugiyamaet al。可持续能源和燃料3.,956(2019)。
[7] 西村S.Nishimura,…杉山J。, 在2020年秋季Phys会议摘要。Soc。日本。(2020).

*电子地址:juns@triumf.ca.j_sugiyama@cross.or.jp.




詹姆斯·洛德美国东部时间上午10:10 - 11:00

詹姆斯·洛德

ISIS中子和μ子源

半导体和氧化物中的介子自旋弛豫»

氢是大多数半导体中普遍存在的杂质,经过处理后通常具有电活性。低浓度使直接测量变得困难。许多具有重要技术意义的氧化物材料和绝缘体中也含有氢作为杂质。正μ介子可被视为氢的轻同位素,即钕被用作氢的模型,以确定其位置和电行为。该测量利用μ子自旋和束缚在其上的未配对电子或空穴之间的超精细耦合,从而揭示了位置的细节和对称性。

μ子和氢可以作为具有紧凑电子波函数的深补偿中心,或者作为浅施主或受主。改变掺杂或温度,或照亮样品,将改变载流子浓度,由此产生的μ介子位置电荷变化可以被检测到。

如果μON响应表征得很好,则可以使用它来探测多余的载体密度。这允许通过短的激光脉冲喷射多余的载波后测量载体寿命。可以分离体积和表面重组机构。

光也可以直接与muOn中心相互作用,将结合电子电离到导带中。这种光谱技术提供了一种测量受体或供体的能量水平的另一种方法。

彼得贝克

美国东部时间上午11点至11点50分

彼得贝克

ISIS中子和μ子源

离子扩散»

在过去的十年中,μ子已发展成为电池材料中锂原子扩散的重要探针[1]。该方法本身当然更为普遍。它长期以来一直应用于材料中μ子的运动[2],最近则应用于研究较少的离子,如镁2+和我-[3,4]。这些离子还具有重要且日益增长的技术应用。其中一些离子与锂离子一样简单+为了学习,具有类似的片刻尺寸和丰富,但其他的有很低的丰富或小时刻,使得Muon测量更具挑战性。

根据目前可用的数据率,可以在合理的时间内进行详细的温度相关研究。这些研究揭示了某些材料中多重扩散过程的细节[5]。关于在简单材料[2]中模拟μ介子运动的知识,将来可能应用于分析这些更复杂材料的数据。

最近取得进展的另一个领域是操作数内当电化学电池在光束线上循环时,电池材料的测量[6,7]。这给细胞的制作带来了额外的挑战,因为感兴趣的材料在样品中所占的比例较小。然而,我们所能了解到的有关材料如何以其真实的方式变化的信息远远超过了从中获得的信息非原位样本。

未来更密集的μ子源有望在所有这些领域扩展该技术的能力。更高速率的数据收集打开了研究更困难的原子核并与更先进的数据建模相结合的可能性。更小的束流尺寸可允许使用远场sma的同位素富集样品更大的体积,使使用电化学电池更容易,并允许在电池内探测更小的体积。

[1] j . Sugiyamaet al。、phy。rev. lett。103,147601(2009)。
[2] G. M. Lukeet al。、phy。rev. b.43,3284(1991)。
[3] R.D. Baylisset al。,化学。板牙。32.663(2020)。
[4] D.W.Ferdani.et al。,能源环境科学。12.,2264(2019)。
[5] t.e.阿什顿et al。, j .板牙。化学。一个8., 11545 (2020).
[6] i麦克勒兰德et al。(审稿)。
[7] I. McClellandet al。,(手稿正在准备中)。

第2天 - 2月2日,2021年

托马斯·普罗克什

上午8:00-8:50

托马斯·普罗克什

保罗·舍勒研究所

低能μ介子»

低能量,带正电荷的旋转偏振μs(LE-M +),可调性能量在1 kev和30 kev之间,允许强大的μ子自旋旋转技术(MSR)延伸到薄膜,异质结构界面和近表面附近的研究具有纳米深度分辨率的区域,平均植入深度在5nm和约200nm之间。With the implementation of the low-energy muons facility LEM at PSI in 2006, a new era has started for mSR in the characterization of nanometer-thin samples, including the extension of mSR applications to new research fields (e.g. proximity effects between layers with diverse physical properties including topological materials, crossover from 3D to 2D systems, artificial spin systems, defects at semiconductor interfaces, controlled manipulation of charge carrier profiles in semiconductors etc.).

除了在薄膜和技术相关的装置结构中的冷凝物应用之外,通过对马诺伊鎓进行高精度光谱实验(Mu 1S-2S过渡和Mu 2S羊肉,可以用于粒子物理学中的粒子物理学中的基本问题。- 赛车)测试QED并提供MUON质量的更精确值,这是解决MUON G-2谜团的重要标准模型参数。

此外,初始相空间较小的LE-m+束可以重新加速到数百keV或MeV能量。这么小的相空间光束可以聚焦在小束斑尺寸的订单数目,这将给mSR新方向的应用程序在小样本,横向扫描样品,填补之间的“范围差距”现在LE-m +梁(范围< 200 nm)和常规表面μ介子束(> 100毫米)。在J-PARC,这种重新加速的光束计划用于未来的μ子g-2和μ子电偶极矩(m-EDM)实验,以及未来的“μ子显微镜”。

目前有各种方法来产生“超热”或“超慢”μ子。在LEM设施中,一种基于固体-稀有气体慢化器的慢化技术被用于产生10 - 20 eV范围内的连续“超热”μ子束,这些μ子在后加速静电作用下可达30 keV。在J-PARC的脉冲介子束装置(MUSE)中,热钨丝箔发射的热介子云被激光电离,产生能量约为0.2 eV的“超慢”介子(USM)。USM设施目前正在开发中。在PSI,“muCool”项目的目标是比“经典”缓和技术更高的效率和更好的相空间参数。该项目成功地演示了冷却过程,但从冷却区域提取压缩光束仍然需要实现。

在概述了这些方法之后,我将讨论LE-mSR应用的一些最新研究重点,以及最近的初步Mu 2s兰姆位移结果,与迄今为止仅在1984年发表的测量结果相比,其精度已经提高了2个因子。

Stephen Blundell美国东部时间上午8:50 - 9:40

Stephen j . Blundell

牛津大学

介子-氟相互作用:探索消相干的模型量子系统»

在非磁性氟化物中,植入的μ子将停止非常接近高电负电负氟离子,或者在其中两个中经常停止。氟核旋转与μ子旋转之间的偶极相互作用产生了表征状态的特征特征[1]。剩余的氟核更遥远并且通常被忽略,因为它们与μ子的耦合较弱。我们表明将它们妥善考虑允许人们以更大的定量细节模拟数据,更准确地了解停止站点,并探讨状态的量子信息如何随时间演变[2]。模拟这些相当微妙的废话效果仅是可能的,因为在允许计数统计〜10的高速束线路上的进步9.在合理的时间内每次运行μ子。本文将讨论高速率μ子实验所开辟的可能性,并为未来μ子源的高速率束提供一个强大的动力。

[与约翰·m·威尔金森共同完成的工作]Blundellμ介子文摘

[1] J. H.布鲁尔,S. R. Kreitzman,D.R。诺克斯,E. J.安萨尔多,D.R.Harshman,和R.Keitel,Phy。rev. b.33.,7813(1986年)。
[2] J.M.威尔金森和S.J.布伦代尔,Phys.Rev.莱特。125.,087201(2020)。

莎拉Dunsiger美国东部时间上午10点至10点50分

莎拉Dunsiger

TRIUMF /西蒙弗雷泽大学

从使用深度解析的旋转共振技术将相关性与功能»

常规核磁共振(NMR)、μSR和β检测核磁共振技术的变体为凝聚态物质中的局部磁环境提供了灵敏的探针。我将以一些具有基本意义的化合物为例,这些化合物可能在数据存储和传输方面也有实际应用。我将描述放射性物质如μ子或8Li核如何被用来探测磁激发的本质:

硫族铕长期以来被认为是经典的三维海森堡自旋系统的实验实现,具有简单的岩盐晶体结构。化合物EuO和EuS也是罕见的铁磁半导体,在局部性Eu之间有强烈的间接交换作用2+离子是由载流子介导的,而不是超交换。最近,人工磁性半导体异质结构由于其自旋电子学应用的潜力而引起了人们极大的兴趣。一个候选人,EuO1−x/ n-Si:与用于实用设备的主导半导体相结合的型号铁磁素。

非平衡自旋布居的受控操纵是自旋电子学领域的核心。典型的使用巨磁电阻的设备(如硬盘读取头)或自旋转移转矩效应是基于自旋极化电子流。因此,自旋和电子输运没有被分离,器件受到电路电容、热产生和电子迁移的约束。最近,人们的注意力转向发展基于纯自旋或角动量电流的想法和系统,这可能是通过自旋泵浦产生的,它依赖于由射频共振磁场(FMR)激发的铁磁中诱导的磁化进动。磁化旋进通过向邻近的正常金属或“自旋汇”发射极化自旋电流来抑制。广泛应用于微波应用,铁磁性Y3.5.O.12.(TC=550 K)具有极低的磁损耗,是产生纯自旋电流的典型材料。

没有反对称的晶体材料可能会呈现出各种奇异的具有倾斜自旋结构的磁有序态,如螺旋态、圆锥态或“Skyrmions”(刺猬状自旋结构)的周期性阵列。界面的存在和像薄膜这样的限制几何形状的存在,极大地提高了Skyrmion相的稳定性,尽管其机制还不完全清楚。虽然热波动被认为是稳定了大量样品中的Skyrmion相,但磁激发谱随薄膜厚度的演化在很大程度上尚未被探索。由于易于移动Skyrmions的能力,它们的拓扑稳定性,它们的小尺寸(可能只有1纳米)和写和擦除单个Skyrmions的能力,这些材料在信息处理方面很有前景。

利用深度分辨低能μSR,可以局部和近端研究薄膜内的低频自旋动力学。互补β-NMR测量对更长毫秒时间尺度上的自旋波动敏感,可以在更宽的范围内研究底层衬底的动力学响应背景下,将自旋共振现象与广泛的中子散射研究进行了比较。因此,使用对频率和倒数空间都敏感的技术,给出了一个全面的解释。