異常な電子-格子相互作用のモデルフリー観測の試み

• 研究課題/領域番号: 26400322
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 関西学院大学
• 研究代表者: 水木 純一郎 関西学院大学, 理工学部, 教授 (90354977)
• 研究分担者: 藤田 全基 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20303894) ; 町田 昌彦 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主席 (60360434)
• 連携研究者: 石井 賢司 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子ビーム科学研究部門・関西光科学研究所放射光科学研究センター, 上席研究員 (40343933) ; 福田 竜生 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・物質科学研究センター, 研究副主幹 (80354984)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 強相関電子 / 高温超伝導 / 非弾性X線散乱 / 中性子非弾性散乱 / 格子振動 / 電子励起 / 高温超伝導体 / 酸化物高温超伝導 / X線非弾性散乱 / 電子格子相互作用 / 鉄系超伝導 / 強相関電子系 / 非弾性Ｘ線散乱 / 銅酸化物超伝導体 / 共鳴非弾性Ｘ線散乱 / 放射光 / 電荷励起

研究成果の概要

銅酸化物高温超伝導体の発見から30年以上の研究の蓄積があるにもかかわらず、その超伝導発現機構は未解明である。我々の以前の研究で[100]方向に進むCu-Oボンドストレッチ縦波光学格子振動と電子が異常に大きな相互作用をしていることが予想されていた。本研究は、X線と中性子線が物質との相互作用が異なることに注目し、電子‐格子相互作用が異常に大きい格子振動では、それぞれの非弾性散乱によるその格子振動スペクトル形状が異なると予測し実験を行った。その結果、注目した格子振動のQ=0.3近傍のモードのX線非弾性散乱スペクトル幅が中性子線のそれより約1.5倍も広がっていることを発見した。

研究成果

• [国際共同研究] The University of Texas at Austin/Brookhaven National Laboratory/Carnegie Institution of Washington(米国)
• [国際共同研究] NSRRC(Taiwan)
• [国際共同研究] Center for High Pressure Sci. Tech./Univ. Chinese Academy of Sciences(China)
• [国際共同研究] University of Genova(Italy)
• [国際共同研究] Vienna University of(Austria)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Reentrant valence transition in YbCu4:5 under pressure (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaoka, N. Tsujii, Y. Yamamoto, Y. Michiue, J.-F. Lin, N. Hiraoka, H. Ishii, K.-D. Tsuei, J. Mizuki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 8 ページ: 085106-085106
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.085106
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Electronic structures and spin states of BaFe2As2 and SrFe2As2 probed by x-ray emission spectroscopy at Fe and As K-absorption edges (2017)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Yamaoka, Yoshiya Yamamoto, Jung-Fu Lin, Junjie J. Wu, Xiancheng Wang, Changqing Jin, Masahiro Yoshida, Seiichiro Onari, Shigeyuki Ishida Yoshinori Tsuchiya, Nao Takeshita, Nozomu Hiraoka, Hirofumi Ishii, Ku-Ding Tsuei, Paul Chow, Yuming Xiao, Jun'ichiro Mizuki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 8
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.085129
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of momentum-dependent charge excitations in hole-doped cuprates using resonant inelastic x-ray scattering at the oxygen K edge (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Ishii, T. Tohyama, S. Asano, K. Sato, M. Fujita, S. Wakimoto, K. Tustsui, S. Sota, J. Miyawaki, H. Niwa, Y. Harada, J. Pelliciari, Y. Huang, T. Schmitt, Y. Yamamoto, and J. Mizuki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 11 ページ: 115148-115148
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.115148
  • NAID: 120006472643
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pressure-induced anomalous valence crossover in cubic YbCu5-based compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaoka, N. Tsujii, M.T. Suzuki, Y. Yamamoto, I. Jarrige, H. Sato, J.F. Lin, T. Mito, J. Mizuki, H. Sakurai, O. Sakai, N. Hiraoka, H. Ishii, K.D. Tsuei, M. Giovannini, E. Bauer
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 5846-5846
  • DOI: 10.1038/s41598-017-06190-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Electronic structure of ferromagnetic heavy fermion, YbPdSi, YbPdGe, and YbPtGe studied by photoelectron spectroscopy, x-ray emission spectroscopy, and DFT+DMFT calculations (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaoka, P. Thunstrom, N. Tsujii, K. Katoh, Y. Yamamoto, E.F. Schwier, K. Shimada, H. Iwasawa, M. Arita, I.Jarrige, N. Hiraoka, H. Ishii, K.D. Tsuei, J. Mizuki
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 29 号: 47 ページ: 475502-475502
  • DOI: 10.1088/1361-648x/aa8b98
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Unusual coexistence of negative and positive charge transfer in mixed-valence NaxCa1-xCr2O4 (2017)
  • 著者名/発表者名: Taguchi M.、Yamaoka H.、Yamamoto Y.、Sakurai H.、Tsujii N.、Sawada M.、Daimon H.、Shimada K.、Mizuki J.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.245113
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Origin of pressure-induced superconducting phase in KxFe2－ySe2 studied by synchrotron x-ray diffraction and spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamamoto, H. Yamaoka, M. Tanaka, H. Okazaki, T. Ozaki, Y. Takano, J.-F. Lin, H. Fujita, T. Kagayama, K. Shimizu, N. Hiraoka, H. Ishii, Y.-F. Liao, K.-D. Tsuei, and J. Mizuki,
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 6 号: 1 ページ: 30946-30952
  • DOI: 10.1038/srep30946
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pressure-induced phase transition in LaCo5 studied by x-ray emission spectroscopy, x-ray diffraction, and density functional theory (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaoka, Y. Yamamoto, E.F. Schwier, N. Tsujii, M. Yoshida, Y. Ohta, H. Sakurai, J. Lin, N. Hiraoka, H. Ishii, K. Tsuei, M. Arita, K. Shimada, J. Mizuki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 号: 16 ページ: 165156-165156
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.165156
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] VI-3-2 銅酸化物高温超伝導体のスピンダイナミクス—エネルギー階層的磁気励起構造の理解を目指して— (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田全基, 佐藤研太朗
  • 雑誌名: ＲＡＤＩＯＩＳＯＴＯＰＥＳ 巻: 65 号: 11 ページ: 469-479
  • DOI: 10.3769/radioisotopes.65.469
  • NAID: 130005281102
  • ISSN: 0033-8303, 1884-4111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of the compact furnace for the in-situ observation under ultra-high temperature by synchrotron x-ray surface diffraction (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, Y. Kutsuma, D. Dohjima, K. Ohwadad,T.Inami, N. Ohtani, T. Kaneko and J. Mizuki
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 858 ページ: 505-508
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.858.505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative study of the f occupation in CeMIn5 and other cerium compounds with hard X-rays (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Sundermann, F. Strigari, T. Willers, J. Weinen, Y. F. Liao, K. -D. Tsuei, N. Hiraoka, H. Ishii, H. Yamaoka, J. Mizuki, Y. Zekko, E. D. Bauer, J. L. Sarrao, J. D. Thompson, P. Lejay, Y. Muro, K. Yutani, T. Takabatake, A. Tanaka, N. Hollmann, L. H. Tjeng, A. Severing
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: 209 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2016.02.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Roles of transition metals interchanging with Lithium in electrode materials (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kawaguchi, K. Fukuda, K. Tokuda, M. Sakaida, T. Ichitsubo, M. Oishi, J. Mizuki and E. Matsubara.
  • 雑誌名: Phys. Chemistry Chemical Physics 巻: 17 号: 21 ページ: 14064-14070
  • DOI: 10.1039/c5cp00940e
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Negative correlation between electrical response and domain size in a Ti-composition-gradient Pb[(Mg1/3Nb2/3)1－xTix]O3 crystal near the morphotropic phase boundary (2015)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Shimizu, Shinya Tsukada, Masato Matsuura, Jun'ya Sakamoto, Seiji Kojima, Kazumichi Namikawa, Jun'ichiro Mizuki, and Kenji Ohwada
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 17
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.174121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure and temperature dependence of the Ce valence and c－f hybridization gap in CeTIn5(T=Co,Rh,Ir) heavy-fermion superconductors (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaoka, Y. Yamamoto, E. F. Schwier, F. Honda, Y. Zekko, Y. Ohta, J.-F. Lin, M. Nakatake, H. Iwasawa, M. Arita, K. Shimada, N. Hiraoka, H. Ishii, K.-D. Tsuei, and J. Mizuki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 23
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.235110
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Toward Optimizing the Performance of Self-Regenerating Pt-Based Perovskite Catalysts. (2015)
  • 著者名/発表者名: I. Jarrige, K. Ishii, D. Matsumura, Y. Nishihata, M. Yoshida, H. Kishi, M. Taniguchi, M. Uenishi, H. Tanaka, H. Kasai, and J. Mizuki
  • 雑誌名: ACS Catalｙsis 巻: 5 号: 2 ページ: 1112-1118
  • DOI: 10.1021/cs501608k
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spin-Orbit coupling induced semi-metallic state in the 1/3 hole-doped hyper-kagome Na3Ir3O8 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Takayama, A. Yaresko, A. Matsumoto, J. Nuss, K. Ishii, M. Yoshida, J. Mizuki, and H. Takagi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 号: 1 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1038/srep06818
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heterophase fluctuations near T c in relaxor ferroelectrics (1-x)Pb(Zn1/3Nb 2/3)O3-xPbTiO3 (x=0.09) studied by x-ray diffuse scattering and coherent x-ray scattering. (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ohwada, J. Mizuki, M. Matsushita, and K. Namikawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.104109
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of valence fluctuations in the superconductivity of Ce122 compounds. (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaoka, Y. Ikeda, I. Jarrige, N. Tsujii, Y. Zekko, Y. Yamamoto, J. Mizuki, J.-F.Lin, N. Hiraoka, H. Ishii, K.-D. Tsuei, T. C. Kobayashi, F. Honda, and Y.Onuki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 113 号: 8
  • DOI: 10.1103/physrevlett.113.086403
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Correlation between the valence state of Ce and magnetic transition in Ce(Ru1-xFex)2Al10 studied by resonant x-ray emission spectroscopy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Zekko, Y. Yamamoto, H. Yamaoka, F. Tajima, T. Nishioka, F. Strigari, A. Severing, J.-F. Lin, N. Hiraoka, H. Ishii, K.-D. Tsuei, J. Mizuki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.125108
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Resonant Inelastic X-ray Scattering study in Materials science (2018)
  • 著者名/発表者名: Jun'ichiro Mizuki
  • 学会等名: 6th Annual Conference of Analytix 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 鉄系超伝導体(NH3)yCs0.4FeSeの低温高圧下のXRD測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本義哉，山岡人志，庄内星加，Lu Zheng，久保園芳博，平尾直久，今田沙織，大石泰生，水木純一郎
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Electronic Excitations of Copper- and Iron-based Superconductors Studied by Resonant and Non-Resonant Inelastic X-ray Scattering (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun'ichiro Mizuki
  • 学会等名: International Conference on Advanced Materials 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Electronic Excitation of Cuprates and Iron-based Superconductors Studies by Inelastic X-ray Scattering (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun'ichiro Mizuki
  • 学会等名: 4th Annual Global Congress of Knowledge Economy-2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Origin of the pressure-induced second superconducting phase of (NH3)yCs0.4FeSe with double-dome superconductivity (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamamoto, H. Yamaoka, M. Yoshida, R. Tanaka, S. Shonai, N. Hirao, S. Imada, Y. Oishi, L. Zheng, Xiao Mio, Y. Kubozono, S. Onari, J.-F. Lin, N. Hiraoka, H. Ishii, K.-D. Tuei, J. Mizuki
  • 学会等名: The 10th international conference on Inelastic X-ray Scattering (IXS)
  • 国際学会
• [学会発表] In Situ Observation of Electronic State Related to Adsorption State on Pt/C Surface by X-ray Absorption Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kusano, D. Matsumura, H. Kishi, T. Sakamoto, S. Yamaguchi, K. Ishii, H. Tanaka, J. Mizuki
  • 学会等名: 国際シンポジウム“Future Earth”エネルギー課題に資する新奇なナノ物質・触媒・表面
  • 国際学会
• [学会発表] 鉄系超伝導体LnFeAsO1-xHxの高圧下でのX線発光分光、吸収分光、X線回折測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川井拓真, 山本義哉, 山岡人志, 吉田雅洋, 石井啓文, 平岡望, Ku-Ding TsueiC, Jung-Fu Lin, 山浦淳一, 飯村壮史, 松村聡, 細野秀雄, 水木純一郎
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] 鉄系超伝導体KxFe2-ySe2の高圧下メスバウアー分光測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本義哉，三井隆也，北尾真司，瀬戸誠，溝畑尚幸，尾崎壽紀，山岡人志，水木純一郎
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] Inelastic X-ray scattering applied to materials science (2016)
  • 著者名/発表者名: Jun'ichiro MIZUKI
  • 学会等名: International Workshop on Advanced Materials and Nanotechnology 2016
  • 発表場所: ハノイ（ベトナム）
  • 年月日: 2016-11-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] X線発光分光法による鉄系超伝導体(NH3)yCs0.4FeSeの低温圧力下の電子状態の測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本義哉，山岡人志，吉田雅洋，田中利歩，庄内星加，黒澤源太，Lu Zhen，久保園芳博，Jung-Fu Lin，平岡 望，石井啓文， Ku-Ding Tsuei，水木純一郎
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Electron-doping effect on the spin excitation spectrum in Pr1.4-xLa0. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shuyn Asano, Kenji. Tsutsumi, Kentaro Sato, Masaki Fujita
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: Hangzhou（中国）
  • 年月日: 2016-05-08
  • 国際学会
• [学会発表] 電子及びホールドープされたBaFe2As2の電子状態：X 線発光分光による測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山岡人志, 山本義哉, 吉田雅洋, 石田茂之, 土屋佳則, 竹下 直, Jung-Fu Lin, 平岡 望, 石井啓文, Ku-Ding Tsuei , 水木純一郎
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 高圧下共鳴発光分光による価数搖動物質SmS の電子状態の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木葉、河出直哉、井村敬一郎、山本義哉、山岡人志、平岡望、石井啓文、鈴木博之、水木純一郎、出口和彦、佐藤憲昭
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Influence of Inhomogeneity in the Relaxor Ferroelectrics Pb[(Mg1/3Nb2/3)1-xTix]O3 near Morphotoropic Phase Boundary (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Shimizu, K. Ohwada, S. Tsukada, M. Matsuura, J. Sakamoto, S. Tsutsui, A. Q. R. Baron, K. Namikawa, J. Mizuki
  • 学会等名: 日本MRS Meeting
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館他（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2015-12-08
• [学会発表] Electronic and crystal structures of KxFe2-ySe2 under high pressure studied by x-ray emission spectroscopy and x-ray diffraction (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamamoto, H. Yamaoka, Y. Ohta, J.-F. Lin, H. Ishii, N. Hiraoka, K.-D. Tsuei, H. Fujita, T. Kagayama, K. Shimizu, M. Tanaka, H. Okazaki, Y. Ozaki, Y. Takano, and J. Mizuki,
  • 学会等名: The 9th International Conference on Inelastic X-ray Scattring
  • 発表場所: National Sychrotron Radiateon Center, Hsinchu, Taiwan
  • 年月日: 2015-11-22
  • 国際学会
• [学会発表] 鉄系超伝導体LaFeAsO1-xHxの高圧下でのX線回折とFe KβX線発光分光測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本義哉，山岡人志，吉田雅洋，太田雄，石井啓文，平岡 望，Ku-Ding Tsuei，Jung-Fu Lin，石井賢司，山浦淳一，飯村壮史，松石聡，細野秀雄，水木純一郎
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 異常な磁気抵抗を示す(Na1-xCax)Cr2O4の光電子分光、X線吸収分光、X線回折による電子構造と結晶構造の測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山岡人志, 山本義哉, E. F. Schwier , 仲武昌史, 澤田正博, 櫻井裕也, 辻井直人, 有田将司, 島田賢也, 生天目博文, 谷口雅樹, 水木純一郎,
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Cubic YbCu5系化合物の高圧下におけるYb価数の異常な振舞い (2015)
  • 著者名/発表者名: 山岡人志、辻井直人、鈴木通人、山本義哉、Ignace Jarrige , 佐藤 仁, Jung-Fu Lin , 水戸 毅, 櫻井裕也、平岡 望, 石井啓文, Ku-Ding Tsuei , 酒井 治, 水木純一郎, M. Giovannini, E. Bauer,
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 鉄系超伝導体KxFe2-ySe2の高圧下でのX線回折と共鳴X線発光分光測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本義哉，太田 雄，山岡人志，Jung-Fu Lin，石井啓文、平岡 望，Ku-Ding Tsuei，藤田秀紀，加賀山朋子，清水克哉、田中将嗣、岡崎宏之，尾崎壽紀，高野義彦，水木純一郎
  • 学会等名: 日本放射光学会年会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-12
• [図書] 超伝導磁束状態の物理 (2017)
  • 著者名/発表者名: 町田昌彦（門脇和男編）
  • 総ページ数: 692
  • 出版者: 裳華房