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中性子を用いた複合アニオン化合物の構造同定と物性解明

Publicly Offered Research

Project AreaSynthesis of Mixed Anion Compounds toward Novel Functionalities
Project/Area Number 19H04683
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku 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) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords物性実験 / 中性子散乱 / 複合アニオン / 構造解析
Outline of Research at the Start

本研究の研究計画は以下の二つの柱からなる。
【新奇複合アニオン化合物の構造同定】では(1)(i)SrV(O,N)3の結晶・磁気構造同定(A02計画・山本氏との共同研究)、(ii)LaMnPO1-xHxの構造同定(A03計画・松石氏)、(2)MnA2Te4(A = Bi, Sb)の複合アニオン化による磁性変化の解明(A01計画・陰山氏)を行う。
【複合アニオン化合物の物性解明】では(3)Pb3Fe2O5F2の磁気励起解明とスピンフロップ現象を利用した新しいスピントロニクスデバイスの実現(A01公募・岡氏)と、(4)BaFe2(S,O)3の磁性と超伝導の関係解明(A03公募・青山氏)を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

(1) 結晶構造の量子臨界現象から注目されるBa1-xSrxAl2O4について、比熱、熱伝導、中性子散乱によるフォノン測定から低エネルギー励起を調べた。母物質の強誘電体BaAl2O4は結晶性の高い物質であり、第一原理計算ともよく整合するフォノン励起を示し、van Hove特異点を示すことがわかった。Srを置換していくことで結晶性物質からアモルファスに変化し、そのフォノンはboson peakを示唆するグラス的な振る舞いを示すことが分かった。本物質は結晶性とアモルファスを濃度によって制御できる初の確認例である。成果は現在論文査読中である。
(2) ペロブスカイト型構造を持つPb3Fe2O5F2において、磁性の複合アニオン化による影響について調べた。群論を用いた磁気構造解析から、高温相で面内方向を向く磁気モーメントは構造相転移を経た低温相では面直に変化することを突き止めた。第一原理計算の結果と合わせて、複合アニオン化によって結晶場が変化し、結晶場準位の軌道自由度でモーメントの向きを説明することができた。成果は現在論文投稿準備中である。
(3) 鉄系梯子型物質BaFe2Se3、BaFe2S3を混晶化することで複合アニオン化を行った。X線回折、電気抵抗、光学伝導度測定、粉末中性子回折によりBaFe2(S1-xSex)3の温度・濃度相図を決定した。x = 0.23付近で磁気構造の相境界が存在すること、鉄系化合物で重要な軌道自由度がこの物質群にも寄与していることを明らかにした。成果はPhys. Rev. Bに出版された。
(4) 既知物質で最長のCo-O結合長を持つBa2CoO2Ag2Te2を高圧合成により新たに合成した。磁気構造により同定したモーメントサイズをCo-O結合長による結晶場変化によって理解できた。成果はInorg. Chem.に出版された。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (82 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (7 results) Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 4 results) Presentation (53 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 18 results) Remarks (7 results)

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      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 22109-22109

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      Volume: 2 Issue: 4 Pages: 043293-043293

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      Volume: 102 Issue: 17 Pages: 174425-174425

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      Physical Review Letters

      Volume: 125 Issue: 19

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      10.1103/physrevlett.125.197201

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      Volume: 976 Pages: 164272-164272

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      130007949162

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      Volume: 100 Issue: 19 Pages: 195103-195103

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      Volume: 88 Issue: 9 Pages: 093706-093706

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      10.7566/jpsj.88.093706

    • NAID

      40022008722

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      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 79-79

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      Volume: 99 Issue: 22

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      10.1103/physrevb.99.224404

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  • [Presentation] 東北大装置群を用いた再稼働後の構造同定と偏極実験: フラストレーション系とスピントロニクス物質を例として2020

    • Author(s)
      南部雄亮
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
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    • Invited
  • [Presentation] Crystal field excitations of Tb3Ga5O12 in a magnetic field2020

    • Author(s)
      M. Mori, M. Fujita, Y. Nambu, S. Kawamura, M. Kofu, K. Nakajima, C. Urlich, O.P. Sushkov
    • Organizer
      The 60th REIMEI International Workshop “New excitations for spintronics seen with quantum beams”
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Temperature dependent magnetic excitations in Tb3Fe5O12 through inelastic neutron scattering2020

    • Author(s)
      Y. Kawamoto, K. Ikeuchi, K. Kamazawa, T. Kikkawa, E. Saitoh, M. Fujita, K. Kakurai, Y. Nambu
    • Organizer
      The 60th REIMEI International Workshop “New excitations for spintronics seen with quantum beams”
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Possible Vector Chiral Vortex in the Two-Dimensional Triangular Antiferromagnet: FeGa2S42020

    • Author(s)
      Y. Tang, Y. Kawamoto, M. Fujita, Y. Nambu
    • Organizer
      Student Organized Seminar 2020 ~for the latest topics of Spintronics~
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Magnon polarization observation through neutron scattering2020

    • Author(s)
      Y. Nambu
    • Organizer
      The 3rd Symposium for the Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 中性子を用いた複合アニオン化合物研究:構造から励起へ2020

    • Author(s)
      南部雄亮
    • Organizer
      新学術領域研究「複合アニオン化合物の創製と新機能」公開シンポジウム
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    • Invited
  • [Presentation] 中性子回折による電流下の磁気スキルミオン格子の非平衡定常/非定常状態2019

    • Author(s)
      奥山大輔, 東大樹, 南部雄亮, 佐藤卓
    • Organizer
      第18 回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetic structure of heavily hydrogen-substituted 1111-type LaMnPO1-xHx2019

    • Author(s)
      S. Matsuishi, T. Kato, T. Inoue, M. Avdeev, Y. Nambu
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2019
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 三角格子反強磁性体NiGa2S4の磁場-温度相図2019

    • Author(s)
      鳴海康雄, 佐藤和樹, 赤木暢, 竹内徹也, 松尾晶, 金道浩一, 南部雄亮, 萩原政幸
    • Organizer
      物性研短期研究会「強磁場コラボラトリーによる強磁場科学の新展開 ~光科学との融合も視野にいれて~」
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 中性子を用いた複合アニオン系の結晶・磁気構造解析2019

    • Author(s)
      南部雄亮
    • Organizer
      第13回物性科学領域横断研究会凝縮系科学の最前線
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    • Invited
  • [Presentation] Magnetic excitations in TbIG through inelastic neutron scattering measurement2019

    • Author(s)
      Y. Kawamoto, K. Ikeuchi, K. Kamazawa, T. Kikkawa, E. Saitoh, M. Fujita, K. Kakurai, Y. Nambu
    • Organizer
      Summit of Materials Science 2019 and GIMRT User Meeting 2019
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Plastic deformation of the moving magnetic skyrmion lattice in MnSi under electric current flow2019

    • Author(s)
      D. Okuyama, M. Bleuel, J. S. White, Q. Ye, J. Krzywon, G. Nagy, Z. Q. Im, I. Zivkovic, M. Bartkowiak, H. M. Ronnow, S. Hoshino, J. Iwasaki, N. Nagaosa, A. Kikkawa, Y. Taguchi, Y. Tokura, D. Higashi, J. D. Reim, Y. Nambu, T. J. Sato
    • Organizer
      The 3rd Asia-Oceania Conference on Neutron Scattering 2019
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 立方晶KSbO3型構造を持つLa3Ir3O11の物性測定とその圧力効果2019

    • Author(s)
      青山拓也, 江見知俊, 田端千紘, 南部雄亮, 中尾裕則, 山内徹, 大串研也
    • Organizer
      第60回高圧討論会
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  • [Presentation] Spatial inhomogeneous deformation of the moving magnetic skyrmion lattice in MnSi under electric current flow2019

    • Author(s)
      D. Okuyama, M. Bleuel, J.S. White, Q. Ye, J. Krzywon, G. Nagy, Z. Q. Im, I. Zivkovic, M. Bartkowiak, H.M. Ronnow, S. Hoshino, J. Iwasaki, N. Nagaosa, A. Kikkawa, Y. Taguchi, Y. Tokura, D. Higashi, J.D. Reim, Y. Nambu, T.J. Sato
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] フェリ磁性絶縁体Tb3Fe5O12の磁気励起2019

    • Author(s)
      川本陽, 南部雄亮, 加倉井和久, 池内和彦, 蒲沢和也, 吉川貴史, 齊藤英治, 藤田全基
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
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  • [Presentation] 偏極中性子を用いたフェリ磁性絶縁体YIGにおけるマグノン極性の観測2019

    • Author(s)
      南部雄亮, J. Barker, 吉川貴史, 塩見雄毅, J. Tranquada, 藤田全基, G.E.W. Bauer, 齊藤英治, 加倉井和久
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
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  • [Presentation] 熱ホール効果を示すTb3Ga5O12の磁場下における結晶場励起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2019年秋季大会
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  • [Presentation] 三角格子磁性体NiGa2S4の強磁場物性2019

    • Author(s)
      鳴海康雄, 佐藤和樹, 赤木暢, 竹内徹也, 松尾晶, 金道浩一, 南部雄亮, 萩原政幸
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
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  • [Presentation] 空間反転対称な遍歴磁性体におけるスピンヘリシティの電流制御2019

    • Author(s)
      新居陽一, 蒋男, 有沢洋希, 南部雄亮, 池田陽一, 大石一城, 藤田全基, 齊藤英治, 小野瀬佳文
    • Organizer
      東北大金研-CROSSワークショップ「J-PARCとJRR-3の相補利用による偏極中性子科学の新展開」
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  • [Presentation] 電流中の磁気スキルミオン格子のダイナミクス2019

    • Author(s)
      奥山大輔, 南部雄亮, 佐藤卓
    • Organizer
      東北大金研-CROSSワークショップ「J-PARCとJRR-3の相補利用による偏極中性子科学の新展開」
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  • [Presentation] スピントロニクス基盤物質におけるマグノン極性の観測2019

    • Author(s)
      南部雄亮
    • Organizer
      東北大金研-CROSSワークショップ「J-PARCとJRR-3の相補利用による偏極中性子科学の新展開」
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  • [Presentation] 東北大学金属材料研究所中性子物質材料研究センターの活動2019

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      藤田全基, 南部雄亮, 池田陽一, 大河原学
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      東北大金研-CROSSワークショップ「J-PARCとJRR-3の相補利用による偏極中性子科学の新展開」
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    • Invited
  • [Presentation] 新奇重い電子化合物YbCu4Niの合成及びNMR/NQRに関する研究2019

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      谷口貴紀, 北川俊作, 石田憲二, 北澤崇文, 池田陽一, 南部雄亮, 藤田全基
    • Organizer
      東北大金研-CROSSワークショップ「J-PARCとJRR-3の相補利用による偏極中性子科学の新展開」
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  • [Presentation] 中性子飛行時間分光法によるフェリ磁性絶縁体Tb3Fe5O12の磁気励起測定2019

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      川本陽, 池内和彦, 蒲沢和也, 吉川貴史, 齊藤英治, 藤田全基, 加倉井和久, 南部雄亮
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      東北大金研-CROSSワークショップ「J-PARCとJRR-3の相補利用による偏極中性子科学の新展開」
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  • [Presentation] Dynamical magnetism in iron-based ladder compounds2019

    • Author(s)
      Y. Nambu
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      Research Frontier of Advanced Spectroscopies for Correlated Electron Systems
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  • [Presentation] 中性子非弾性散乱によるフェリ磁性絶縁体Tb3Fe5O12の磁気励起測定2019

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      川本陽, 南部雄亮, 吉川貴史, 池内和彦, 蒲沢和也, 藤田全基
    • Organizer
      第137 回金属材料研究所講演会
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  • [Presentation] フェリ磁性マグノン極性がスピン流に与える影響2019

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      南部雄亮, 川本陽, 沖野夕貴, 藤田全基
    • Organizer
      第137回金属材料研究所講演会
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  • [Remarks] 電子スピン歳差運動の回転方向の観測に成功

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      https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2020/07/press20200703-02-spin.html

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      https://scienmag.com/probing-the-properties-of-magnetic-quasi-particles/

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      http://www.senshu.phys.tohoku.ac.jp/prize.html#p16

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      http://www.phys.tohoku.ac.jp/topics/condensed-spin-matter/

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Published: 2019-04-18   Modified: 2021-12-27  

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