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Development of Oxygen Spin Observation Method by combined Quantum Beam Analysis for Complex Anion Sequence Determination

Research Project

Project/Area Number 19K20595
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 80040:Quantum beam science-related
Research InstitutionMuroran Institute of Technology

Principal Investigator

Miyazaki Masanori  室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (30634357)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords量子ビーム / μSR / 準位交差共鳴 / 酸素磁性 / 複合アニオン / ミュオンスピン共鳴 / 磁気共鳴 / 酸素スピン / 構造解析 / 磁性 / ペロブスカイト型酸化物 / 物性実験
Outline of Research at the Start

本研究は、従来法では困難である複合アニオン配列決定を量子ビーム複合解析による酸素スピン観測法を確立することで可能にすることを目指している。複数種類の負イオンを持つ複合アニオン化合物は、その配列の仕方により種々の機能物性を発現する可能性を秘めている。しかし、その機能を決める配列を特定することは、従来のX線・中性子回折実験では極めて困難である。そこで、遷移金属酸化物の単結晶を用いて、酸素スピンの微小な磁性を高感度で観測する中性子・μSR複合解析法を確立し、実験的ミュオンサイト決定法と組み合わせることで、それぞれの負イオン情報を区別、ラベル付けし、アニオン配列決定に適応できる新たな解析法を開発する。

Outline of Final Research Achievements

The μSR and muon level crossing resonance methods were studied as new experimental techniques to enable the determination of complex anion sequences using quantum beams.
In La2CuO4, we could not confirm the resonance with the nuclear quadrupole moment of Cu, but in the compound ATaO2N (A=Sr,Ba),we observed the resonance signals with the nuclear quadrupole moment of 14N that seems to be from muon sites stopped near O and N ions. We have also systematically measured the electrical resistivity and magnetic susceptibility of K2NiF4-type Ti oxides in the dilute electron-doped region and found the possibility of spin singlet in the highly doped region.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

複合アニオン化合物は、cis/transという新たな自由度を結晶格子上に与え、強誘電性をはじめとした種々の機能性を持った新規の機能性材料を生み出す可能性を秘めている。本研究では、複合アニオン化合物の典型物質の1つを用いて、ミュオンサイトを決定するためにミュオン準位交差共鳴実験を行い、Oイオン及びNイオン付近に止まったミュオンサイトからと思われる共鳴信号を観測することができた。このことは、従来法では難しかったアニオン配列を決める新たな実験手法の開発に繋がり、複合アニオン化合物の構造評価の利用への可能性を示すものである。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Direct observation of oxygen polarization in Sr2IrO4 by O K-edge x-ray magnetic circular dichroism2023

    • Author(s)
      R. Kadono, M. Miyazaki, M. Hiraishi, H. Okabe, A. Koda, K. Amemiya and H. Nakao
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: -

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and magnetic properties of AxSr2-xTiO4 (A=Y,La)2023

    • Author(s)
      Hiroki Abe, Masanori Miyazaki, Naofumi Nakazato, Hirotatsu Kishimoto, Atsunori Kamegawa, Hajime Yamamoto and Shuji Ebisu
    • Journal Title

      JPS Conference Proceedings: Proceedings of 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)

      Volume: 38

    • DOI

      10.7566/jpscp.38.011115

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 電子ドープK2NiF4型ストロンチウム酸化物LaxSr2-xTiO4の磁性と輸送特性2023

    • Author(s)
      阿部大輝, 宮崎正範, 中里直史, 戎 修二
    • Organizer
      日本物理学会2023年春季大
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] K2NiF4型LaxSr2-xTiO4の合成と輸送特性2023

    • Author(s)
      阿部大輝, 宮崎正範, 中里直史, 戎修二
    • Organizer
      第58回応用物理学会北海道支部学術講演会
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  • [Presentation] AC電気抵抗率と磁気抵抗効果による層状Co酸化物La2-xSrxCoO4における電荷秩序の観測2023

    • Author(s)
      竹内陸, 小野紗緒里, 宮崎正範, 戎 修二
    • Organizer
      第58回応用物理学会北海道支部学術講演会
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  • [Presentation] La2-xSrxCoO4 (0.6<x<0.9)におけるAC電気抵抗と磁気抵抗効果2022

    • Author(s)
      宮崎正範, 竹内陸, 小野紗緒里, 磯田広史, 戎 修二
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Synthesis and magnetic properties of AxSr2-xTiO4(A=Y,La)2022

    • Author(s)
      Hiroki Abe, Masanori Miyazaki, Naofumi Nakazato, Hirotatsu Kishimoto, Atsunori Kamegawa, Hajime Yamamoto, Shuji Ebisu
    • Organizer
      The 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] AxSr2-xTiO4(A=Y,La)の合成と輸送特性2022

    • Author(s)
      阿部大輝, 宮崎正範, 中里直史, 岸本弘立, 戎修二
    • Organizer
      第57回応用物理学会北海道支部学術講演会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] μSRによるRP型214系における酸素スピン偏極の研究2022

    • Author(s)
      宮崎正範
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      2021年度Muon合同研究会・シンポジウム 日本中間子科学会主催研究会 「ミュオンで見る磁性・超伝導物質研究の最前線」
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      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ミュオンナイトシフトによる La2CuO4+δのミュオンサイトの研究2021

    • Author(s)
      宮崎正範、川股隆行、足立匡、小池洋二、平石雅俊、岡部博孝、幸田章宏、小嶋健児、門野良典、戎修二
    • Organizer
      2020年度量子ビームサイエンスフェスタ(第12回MLFシンポジウム、第38回PFシンポジウム)
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] μSR とホール効果測定からみたSr2IrO4のホール局在化と頂点酸素スピン2020

    • Author(s)
      宮崎正範、石原瑞稀、木下拓海、平石雅俊、岡部博孝、幸田章宏、小嶋健児、門野良典、戎修二
    • Organizer
      日本中性子学会第20回年会(JSNS2020) 中性子・中間子合同サイエンスセッション
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] LaSrFeO4の単結晶育成と高抵抗測定2020

    • Author(s)
      宮崎正範、田中良樹、木下拓海、柴山義行、磯田広史、藤田全基、戎修二
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] PPMSにおけるLabVIEW制御による高抵抗測定2020

    • Author(s)
      木下拓海, 田中良樹, 宮崎正範, 戎修二
    • Organizer
      第55回応用物理学会北海道支部学術講演会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Observation of Hole Localization on Apical Oxygen in Sr2IrO4 via Oxygen Spin Measured by μSR2019

    • Author(s)
      M. Miyazaki, M. Ishihara, T. Kinoshita, Y. Nishiyama, H. Isoda, M. Hiraishi, H. Okabe, K. M. Kojima, A. Koda, R. Kadono and S. Ebisu
    • Organizer
      Materials Research Meeting (MRM) 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] AC電流測定によるSr2IrO4の磁気抵抗効果2019

    • Author(s)
      宮崎正範、石原瑞稀、木下拓海、西山勇弥、磯田広史、戎修二
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] La2CuO4における頂点酸素スピン磁性の観測2019

    • Author(s)
      宮崎正範、川股隆行, 足立匡, 小池洋二, 竹下聡史, 平石雅俊, 岡部博孝, 小嶋健児, 門野良典, 藤田全基, 戎修二
    • Organizer
      IMR-CROSS workshop「J-PARCとJRR-3の相補利用による偏極中性子科学の新展開」
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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