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遷移金属化合物におけるX線吸収端近傍微細構造およびその磁気円二色性の第一原理計算

Research Project

Project/Area Number 15760493
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Physical properties of metals
Research InstitutionKwansei Gakuin University

Principal Investigator

小笠原 一禎  関西学院大学, 理工学部, 助教授 (10283631)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
KeywordsXANES / 遷移金属 / 多重項 / 第一原理計算 / 相対論効果 / 磁性材料 / MCD / MLD / 電子状態計算 / 磁気円二色性
Research Abstract

本年度は、主にX線吸収端近傍微細構造(XANES)の磁気直線偏光二色性(MLD)や磁気円偏光二色性(MCD)を計算するためのプログラム開発を行った。まず、これまでの相対論配置間相互作用計算プログラムにおける多電子系ディラクハミルトニアンにZeeman項を加えて計算するルーチンを付け加えることにより、磁場を加えた場合の電子状態計算が可能なプログラムの開発を行った。このプログラムを用いてNiO中のNiについて、磁場中での多重項準位構造の計算を行ったところ、Zeeman効果による分裂が再現された。また、Zeeman分裂した時の最低エネルギー状態のみを遷移の初期状態としてNi L_<2,3>端におけるXANESを計算することにより、入射X線の偏光方向が磁場に平行か垂直かで異なるスペクトルが得られ、MLDが再現された。次にMCDの計算を可能にするために、相対論配置間相互作用計算によって得られた多電子波動関数を用いて入射光が円偏光の場合の吸収スペクトルを計算するためのプログラムを開発した。これを用いて、CrO_2について、同様にZeeman分裂した最低エネルギー状態を初期状態として、Cr L_<2,3>端におけるXANESの計算を行ったところ、光の入射方向が磁場に平行か反平行かによって異なるスペクトルが得られ、MCDが再現された。さらに、CO_2においては、磁場の方向によってMCDの符号が変化するという、特徴的なMCDの異方性が実験的に報告されているが、磁場の方向を変化させた計算を行うことにより、この特徴的な異方性を、パラメーターを一切用いることなく再現できることがわかった。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (5 results) Publications (3 results)

  • [Journal Article] Optical spectra of trivalent lanthanides in LiYF_4 crystal2005

    • Author(s)
      K.Ogasawara, S.Watanabe, H.Toyoshima, T.Ishii, M.G.Brik, H.Ikeno, I.Tanaka
    • Journal Title

      Journal of Solid State Chemistry 178

      Pages: 412-418

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Calculations of complete 4f^n and 4f^<n-1>5d-1 energy level schemes of free trivalent rare-earth ions2004

    • Author(s)
      K.Ogasawara, S.Watanabe, Y.Sakai, H.Toyoshima, T.Ishii, M.G.Brik, I.Tanaka
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 43

    • NAID

      10012930711

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] First-principles analysis for the optical absorption spectra of metal ions in solids2004

    • Author(s)
      T.Ishii, K Ogasawara, H.Adachi, P.Burmester, G.Huber
    • Journal Title

      International Journal of Quantum Chemistry 99

      Pages: 488-494

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] First-principles analysis method for the f-d transitions of heavy metal ions2004

    • Author(s)
      T.Ishii, M.G.Brik, K Fujimura, K Sato, K.Ogasawara
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds 374

      Pages: 18-21

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] First-Principles Calculation of 4f^n-4f^<n-1>5d-1 Transitions of Rare-Earth Ions in LiYF_4 and LiYbF_42004

    • Author(s)
      H.Toyoshima, S.Watanabe, K Ogasawara, H.Ikeno, H.Adachi
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan 29

      Pages: 3707-3709

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] K.Ogasawara, S.Watanabe, Y.Sakai, H.Toyoshima, T.Ishii, M.G.Brik, I.Tanaka: "Calculations of complete 4f^n and 4f^<n-1> 5d^1 energy level schemes of free Trivalent Rare-Earth Ions"Japanese Journal of Applied Physics. 印刷中. (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] T.Ishii, M.G.Brik, K.Fujimura, K.Sato, K.Ogasawara: "First-principles analysis method for the f-d transitions of heavy metal ions"Journal of Alloys and Compounds. 印刷中. (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] T.Ishii, K.Ogasawara, H.Adachi, P.Burmester, G.Huber: "First-principles analysis for the optical absorption spectra of metal ions in solids"International Journal of Quantum Chemistry. 印刷中. (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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