中性子散乱を用いた複合アニオン化合物の構造解析

• Project Area: Synthesis of Mixed Anion Compounds toward Novel Functionalities
• Project/Area Number: 17H05473
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 南部 雄亮 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60579803)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 物性実験 / 中性子散乱 / 複合アニオン / 構造解析

Outline of Annual Research Achievements

Ruddlesden-Popper型ペロブスカイト物質であるPb3Fe2O5F2について、引き続き得られた粉末中性子回折データに対して結晶構造および磁気構造解析を行った。構造解析の結果、高温相と低温相の空間群同定に成功した。また、規約表現論に基づいた磁気構造解析の結果、高温相におけるab面内磁気モーメントは375 Kの転移を経てc軸方向に配向することを明らかにした。共同研究の第一原理計算の結果と合わせることで、構造相転移に伴う結晶場の変化からスピンフロップが理解できることを示した。
鉄系梯子型物質BaFe2(S1-xSex)3について、温度・置換濃度相図の解明を行った。中性子粉末解析実験をオーストラリアANSTOの粉末回折計ECHIDNAにおいて行い、規約表現論に基づく磁気構造解析を行った。バルク測定で得られた異常温度と合わせることで相図を作成し、Se側のブロック型磁気構造とS側のストライプ型磁気構造がx ~ 0.25の濃度を境として有限温度で隔てられていることを明らかにした。これは中間濃度領域で磁性が完全に抑えられる(Ba1-xCsx)Fe2Se3と対照的である。
新しい三角格子磁性体(Sb,Bi)2MnTe4の合成と物性測定を行った。特にSb系についてはバルク物性測定からフェリ磁性転移を確認し、中性子粉末回折実験から磁気構造の同定を行った。また、第一原理計算からバンド構造を明らかにし、理想的なII型のWeyl半金属状態が形成されていることを明らかにした。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ANSTO(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] Institut Laue-Langevin(フランス)
• [Int'l Joint Research] Oak Ridge National Laboratory/NIST(米国)
• [Int'l Joint Research] ANSTO(オーストラリア)
• [Journal Article] 梯子型鉄系化合物BaFe2S3における圧力誘起超伝導 (2019)
  • Author(s): 山内徹, 平田靖透, 高橋博樹, 南部雄亮, 佐藤卓, 大串研也
  • Journal Title: 固体物理 Volume: 54 Pages: 27-42
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-pressure electrical resistivity studies for Ba1-xCsxFe2Se3 (2017)
  • Author(s): Kawashima C、Soeda H、Takahashi H、Hawai T、Nambu Y、Sato T J、Hirata Y、Ohgushi K
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 950 Pages: 042031-042031
  • DOI: 10.1088/1742-6596/950/4/042031
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermal stability and irreversibility of skyrmion-lattice phases in Cu2OSeO3 (2017)
  • Author(s): K. Makino, J. D. Reim, D. Higashi, D. Okuyama, T. J. Sato, Y. Nambu, E. P. Gilbert, N. Booth, S. Seki, Y. Tokura
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 95 Issue: 13
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.134412
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Impact of minute-time-scale kinetics on the stabilization of the skyrmion-lattice in Cu2OSeO3 (2017)
  • Author(s): J. D. Reim, K. Makino, D. Higashi, Y. Nambu, D. Okuyama, T. J Sato, E. P. Gilbert, N. Booth, S. Seki
  • Journal Title: J. Phys.: Conf. Ser. Volume: 828 Pages: 012004-012004
  • DOI: 10.1088/1742-6596/828/1/012004
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of a polarized 3He neutron spin filter for POLANO at J-PARC (2017)
  • Author(s): T. Ino, M. Ohkawara, K. Ohoyama, T. Yokoo, S. Itoh, Y. Nambu, M. Fujita, H. Kira, H. Hayashida, K. Hiroi, K. Sakai, T. Oku, and K. Kakurai
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 862 Pages: 012011-012011
  • DOI: 10.1088/1742-6596/862/1/012011
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Helicity of magnon modes in YIG (2019)
  • Author(s): Y. Nambu
  • Organizer: The 17th Japan-Korea Meeting on Neutron Science
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Role of magnon mode helicity in the spin current (2019)
  • Author(s): Y. Nambu
  • Organizer: 53rd REIMEI International Workshop “New excitations in spintronics”
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 複合アニオン化ペロブスカイトPb3Fe2O5F2における結晶場変化によるスピンフロップ (2019)
  • Author(s): 南部雄亮、岡研吾、越智正之
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] 量子ビームを用いたスピンの時空間相関の研究 (2019)
  • Author(s): 南部雄亮
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
  • Invited
• [Presentation] ミュオンで視た鉄系梯子型物質およびMajumdar-Ghosh系物質の動的磁性 (2019)
  • Author(s): 南部雄亮、鈴木謙介、岡部博孝、幸田章宏、門野良典
  • Organizer: 2018年度量子ビームサイエンスフェスタ
• [Presentation] マグノンモードヘリシティがスピン流に与える影響 (2019)
  • Author(s): 南部雄亮、川本陽、沖野夕貴、藤田全基、加倉井和久
  • Organizer: 2018年度量子ビームサイエンスフェスタ
• [Presentation] 三角格子反強磁性体NiGa2S4のパルス強磁場ESR (2019)
  • Author(s): 鳴海康雄、佐藤和樹、南部雄亮、川本陽、水戸陵人、赤木暢、萩原政幸
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] Kinetics of the magnetic skyrmion lattice in MnSi under direct/alternating electric current (2019)
  • Author(s): D. Okuyama, M. Bleue, Q. Ye, N. Nagaosa, A. Kikkawa, Y. Taguchi, Y. Tokura, J.D. Reim, Y. Nambu, T.J. Sato
  • Organizer: The 2nd Symposium for World Leading Research Centers -Materials Science and Spintronics-
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中性子非弾性散乱実験に備えたTb3Fe5O12の単結晶試料育成 (2019)
  • Author(s): 川本陽、吉川貴史、藤田全基、南部雄亮
  • Organizer: 2018年度量子ビームサイエンスフェスタ
• [Presentation] 熱ホール効果を示すTb3Ga5O12のフォノンと結晶場 (2019)
  • Author(s): 森道康、藤田全基、南部雄亮、河村聖子、古府麻衣子、中島健次、C. Urlich、O.P. Sushkov
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] 磁性体における偏極中性子散乱研究 －定常炉・核破砕炉の相補利用を見据えて (2018)
  • Author(s): 南部雄亮
  • Organizer: 東京大学物性研究所中性子セミナー
• [Presentation] 中性子を用いたスピンダイナミクスの研究 (2018)
  • Author(s): 南部雄亮
  • Organizer: 第28回日本MRS年次大会
  • Invited
• [Presentation] MnSiにおける電流中の磁気スキルミオン格子の塑性流動的な振る舞い (2018)
  • Author(s): 奥山大輔、M. Bleuel、Q. Ye、P. Butler、永長直人、吉川明子、田口康二郎、十倉好紀、J. D. Reim、東大樹、南部雄亮、佐藤卓
  • Organizer: 日本物理学会2018年秋季大会
• [Presentation] MnSiにおける変動電流中の磁気スキルミオン格子のダイナミクス (2018)
  • Author(s): 奥山大輔、M. Bleuel、Q. Ye、P. Butler、永長直人、吉川明子、田口康二郎、十倉好紀、J. D. Reim、東大樹、南部雄亮、佐藤卓
  • Organizer: 日本物理学会2018年秋季大会
• [Presentation] 擬一次元梯子型鉄系化合物BaFe2(Se1-xSx)3における基礎物性測定 (2018)
  • Author(s): 今泉聖司、青山拓也、佐伯雄大、今井良宗、南部雄亮、Fei Du、上田寛、Maxim Avdeev、大串研也
  • Organizer: 日本物理学会2018年秋季大会
• [Presentation] MnSiの定常/変動電流中の磁気スキルミオン格子ダイナミクス (2018)
  • Author(s): 奥山大輔、M. Bleuel、永長直人、吉川明子、田口康二郎、十倉好紀、東大樹、J. D. Reim、南部雄亮、佐藤卓
  • Organizer: 日本中性子科学会第18回年会
• [Presentation] 磁気スカーミオンの相安定性と電流下挙動 (2018)
  • Author(s): 奥山大輔、J. Reim、牧野晃也、東大樹、南部雄亮、E. P. Gilbert、N. Booth、M. Bleue、J. Krzywon、P. D. Butler、J. S. White、G. Nagy、M. Bartkowiak、I. Z. Quan、I. Zivkovic、H. M. Ronnow、関真一郎、星野晋太郎、岩崎惇一、永長直人、吉川明子、田口康二郎、十倉好紀、佐藤卓
  • Organizer: 物性研究所短期研究会「量子多体効果が生み出す液晶的電子状態」
• [Presentation] Magnetic excitations in YIG: Neutron scattering study (2018)
  • Author(s): Y. Nambu
  • Organizer: Reimei/GP-Spin/ICC-IMR International Workshop “New Excitations in Spintronics”
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] カイラル磁性絶縁体Cu2OSeO3における磁気スキルミオンの中性子小角散乱 (2018)
  • Author(s): 南部雄亮
  • Organizer: 2017年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • Invited
• [Presentation] Current Status of the Powder Diffractometer HERMES stationed at the JRR-3 Reactor (2018)
  • Author(s): Y. Nambu, M. Ohkawara, Y. Ikeda, K.M. Suzuki, and M. Fujita
  • Organizer: Kick-off Symposium for World Leading Research Centers -Materials Science and Spintronics-
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マルチプローブで視た鉄系梯子型物質の動的磁性 (2018)
  • Author(s): 南部雄亮、鈴木謙介、羽合孝文、長尾道弘、伊藤晋一、岡部博孝、幸田章宏、門野良典、今泉聖司、橋詰和樹、青山拓也、大串研也
  • Organizer: 2017年度量子ビームサイエンスフェスタ
• [Presentation] Magnetic dynamics in the iron-based ladder compound BaFe2Se3 (2017)
  • Author(s): Y. Nambu, K.M. Suzuki, H. Okabe, A. Koda, R. Kadono, S. Imaizumi, K. Hashizume, T. Aoyama, Y. Imai, and K. Ohgushi
  • Organizer: The 14th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dynamical magnetism in the iron-based ladder compound BaFe2Se3 through multi-probe techniques (2017)
  • Author(s): Y. Nambu, K.M. Suzuki, S. Imaizumi, K. Hashizume, T. Aoyama, Y. Imai, and K. Ohgushi
  • Organizer: 28th International Conference on Low Temperature Physics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中性子とミュオンでみた鉄系梯子型物質BaFe2Se3の動的磁性 (2017)
  • Author(s): 南部雄亮、鈴木謙介、羽合孝文、長尾道弘、横尾哲也、伊藤晋一、岡部博孝、幸田章宏、門野良典、今泉聖司、橋詰和樹、青山拓也、今井良宗、大串研也
  • Organizer: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [Presentation] 複合アニオン研究に中性子が貢献できること (2017)
  • Author(s): 南部雄亮
  • Organizer: 第7回CSJ化学フェスタ2017
  • Invited
• [Presentation] 中性子を用いた複合アニオン化合物の磁性研究 (2017)
  • Author(s): 南部雄亮
  • Organizer: 日本磁気学会第215回研究会/第61回化合物新磁性材料専門研究会
  • Invited
• [Presentation] 研究用原子炉JRR-3の粉末回折計HERMESの現状と結晶・磁気構造解析 (2017)
  • Author(s): 南部雄亮、大河原学、池田陽一、鈴木謙介、藤田全基
  • Organizer: 第133回金属材料研究所講演会
• [Presentation] JRR-3に設置された粉末回折計HERMESの現状 (2017)
  • Author(s): 南部雄亮、大河原学、池田陽一、鈴木謙介、藤田全基
  • Organizer: 日本中性子科学会第17回年会
• [Remarks] 物理学専攻 南部 雄亮 准教授 が 第13回（2019年）日本物理学会若手奨励賞 を受賞
  • URL: http://www.sci.tohoku.ac.jp/news/20190228-10141.html
• [Remarks] 南部雄亮 准教授が第13回日本物理学会若手奨励賞（領域3）を受賞しました。
  • URL: http://www.phys.tohoku.ac.jp/cat_jp/post-2411/
• [Remarks] 受賞
  • URL: http://www.imr.tohoku.ac.jp/ja/news/awards/2019/#aw1103
• [Remarks] 若手奨励賞
  • URL: https://www.jps.or.jp/activities/awards/jusyosya/wakate2019.php#r3
• [Remarks] 特別インタビュー物理の「美しさ」に導かれて
  • URL: http://www.imr.tohoku.ac.jp/kinken-mapping/00-201707.html