中性子散乱によるラットリングの可視化と動的応答の探索

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 21102524
• 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: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 金子 耕士 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (30370381)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000); Fiscal Year 2010: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2009: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 物性実験 / 量子ビーム / 強相関電子系 / 低温物性 / ラットリング

Research Abstract

スクッテルダイトを代表とするカゴ状化合物において現れる大振幅振動について、詳細な描像及びその物性との関連を中性子散乱により明らかにすることを目的として、研究を進めた。今年度は新たな系として、同じカゴ状構造をもつI型クラスレート化合物Ba_8Ga_<16>Sn_<30>について実験を行った。マキシマムエントロピー法を用いた解析の結果、Ba_8Ga_<16>Sn_<30>では、スクッテルダイト化合物とは対照的に、Baイオンは、オフセンターを安定位置とする巨大振幅の非調和振動を行っている事を明らかにした。温度変化から物性との関連を明らかにする事を目指し、解析に取り組んでいる。さらに、β-パイロクロア化合物についても実験に着手した。CsOs_2O_6について、国内の単結晶中性子回折実験としては最小の1mm角以下の単結晶で測定を行い、構造解析が行える100反射以上の強度データの測定に成功した。マキシマムエントロピー法を用いたβ-パイロクロアにおけるラットリング振動の可視化に向けて、解析を進めている。スクッテルダイトに加え、新たな系の結果が得られた事で、非調和大振幅振動の発現条件及び物性との関連について、より普遍的な理解が得られる事が期待される。
さらなる展開に向けて、巨大振幅振動により誘起される動的な応答の探索及び、より微小単結晶での測定実現を目指し、J-PARC/MLFにおいて単結晶構造解析装置の建設を進めた。特に今年度、装置の鍵となる、低温で駆動可能なピエゾモーターを使用したゴニオメーターを製作し、実現可能である事を確認した。これまで不可能だった1mm角以下の結晶での構造解析や、逆空間での高効率な信号探索にむけて、礎となる重要な進展が得られた。

Research Products

• [Journal Article] Hybridization of magnetic excitations between quasi-one-dimensional spin chain and spin dimers in Cu_3Mo_2O_9 observed using inelastic neutron scattering (2011)
  • Author(s): H.Kuroe, T.Hamasaki, T.Sekine, M.Hase, K.Oka, T.Ito, H.Eisaki, K.Kaneko, et al
  • Journal Title: Phys.Rev.B Volume: 83
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Structure Determination of CeT_2Al_<10> (T=Ru and Os) : Single Crystal Neutron Diffraction Studies (2011)
  • Author(s): H.Kato, R.Kobayashi, T.Takesaka, T.Nishioka, M.Matsumura, K.Kaneko, et al
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. Volume: 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neutron Scattering Study on U-Dichalcogenides (2010)
  • Author(s): N.Metoki, K.Kaneko, et al
  • Journal Title: IOP Conference Series : Materials Science and Engineering Volume: 9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 単結晶中性子回折によるスクッテルダイトの構造解析 (2010)
  • Author(s): 金子耕士
  • Journal Title: RADIOISOTOPES 59 Pages: 249-256
  • NAID: 10026244700
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Transitions in YbCo_2Si_2 (2010)
  • Author(s): 金子耕士 et al.
  • Journal Title: J.Phys.: Conf.Ser. 200
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Instability of Magnons in Two-Dimensional Antiferromagnets at High Magnetic Fields (2010)
  • Author(s): T.Masuda, S.Kitaoka, S.Takamizawa, N.Metoki, K.Kaneko et al.
  • Journal Title: Phys.Rev.B 81
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pronounced Basal Plane Anisotropy in the Magnetoresistance of YbCo_2Si_2 (2010)
  • Author(s): N.Mufti, C.Klingner, L.Pedrero, M.Brando, K.Kaneko et al.
  • Journal Title: Physica Status Solidi(b) 247 Pages: 743-746
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Order and Interaction in Garnet Lattice Antiferromagnets AgCa_2M_2V_3O_<12>(M=Mn, Co, Ni)and NaPb_2Mn_2V_3O_<12> (2010)
  • Author(s): N.Terada, H.S.Suzuki, H.Kitazawa, K.Kaneko et al.
  • Journal Title: J.Phys.: Conf.Ser. 200
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visualizing Rattling in PrOs_4Sb_<12> by Single Crystal Neutron Diffraction and Maximum-Entropy Analysis (2009)
  • Author(s): 金子耕士 et al.
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan 78
  • NAID: 10025962644
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Excitation Spectrum of PrOs_4Sb_<12> under a Magnetic Field (2009)
  • Author(s): S.Raymond, K.Kuwahara, K.Kaneko et al.
  • Journal Title: J.Phys.: Condens.Matter 21
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neutron Diffraction Texture Analysis for α-Al_2O_3 Oriented by High Magnetic Field and Sintering (2009)
  • Author(s): N.Terada, H.S.Suzuki, T.S.Suzuki, H.Kitazawa, Y.Sakka, K.Kaneko et al.
  • Journal Title: J.Phys.D : Appl.Phys. 42
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 中性子で見るTbCoGa_5の逐次相転移 (2011)
  • Author(s): 金子耕土, 他
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] 国内外の中性子実験施設における強磁場環境の現状について (2011)
  • Author(s): 金子耕土
  • Organizer: J-PARC・MLFにおける中性子強磁場実験環境、高圧実験環境についての検討会
  • Place of Presentation: いばらき量子ビーム研究センター
  • Year and Date: 2011-03-08
• [Presentation] Neutron Triple-Axis Spectrometers in the Research Reactor JRR-3 (2011)
  • Author(s): K.Kaneko, et al
  • Organizer: 6th Workshop on Speciation, Techniques, and Facilities for Radioactive Materials at Synchrotron Light Sources and Other Quantum Beam Sources (AnXAS 2011)
  • Place of Presentation: Harima, Japan
  • Year and Date: 2011-03-02
• [Presentation] 配列ナノ空間物質の中性子散乱による研究 (2011)
  • Author(s): 金子耕土, 他
  • Organizer: JRR-3改造20周年記念シンポジウム-研究用原子炉JRR-3の利用成果と今後の展開-
  • Place of Presentation: 日本科学未来舘
  • Year and Date: 2011-02-28
• [Presentation] Effect of magnetic field in non-centrosymmetric heavy-fermion superconductor CePt_3Si (2011)
  • Author(s): K.Kaneko, et al
  • Organizer: The International Workshop on Neutron Applications on Strongly Correlated Electron Systems 2011 (NASCES11)
  • Place of Presentation: Ibaraki, Japan
  • Year and Date: 2011-02-24
• [Presentation] One aspect of magnetism and superconductivity in heavy-fermions : Neutron diffraction study (2011)
  • Author(s): K.Kaneko, et al
  • Organizer: The 1st ASRC International Workshop "New Approach to the exotic phases of actinides compounds under unconventional experimental conditions"
  • Place of Presentation: Ibaraki, Japan
  • Year and Date: 2011-02-17
• [Presentation] 配列ナノ空間物質の単結晶中性子構造解析 (2011)
  • Author(s): 金子耕士
  • Organizer: 特定領域「ユビキタス元素戦略」第7回領域会議
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2011-01-07
• [Presentation] Future perspective of studies of heavy-fermion compounds by polarised neutron (2011)
  • Author(s): K.Kaneko
  • Organizer: ICC-IMR International Workshop "Novel Material Science using Polarized Neutron"
  • Place of Presentation: Sendai, Japan
  • Year and Date: 2011-01-06
• [Presentation] 空間反転対称性の欠如したCeCoGe_3における多段磁気転移 (2010)
  • Author(s): 金子耕土, 他
  • Organizer: 日本中性子科学会第10回年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] Unusual magnetic field response in non-centrosymmetric heavy-fermion superconductor CePt_3Si (2010)
  • Author(s): K.Kaneko
  • Organizer: International Workshop "Superconductivity Explored by Neutron Scattering Experiments (SENSE2010)"
  • Place of Presentation: Grenoble, France
  • Year and Date: 2010-10-23
• [Presentation] Sample environments at Japan Atomic Energy Agency (2010)
  • Author(s): K.Kaneko
  • Organizer: 6th International Workshop on Sample Environment at Neutron Scattering Facilities (SE@NSF)
  • Place of Presentation: Munchen, Germany
  • Year and Date: 2010-09-29
• [Presentation] Neutron scattering study on rattling in filled-skutterudite compounds (2010)
  • Author(s): K.Kaneko, et al
  • Organizer: The International Conference on Heavy Electrons 2010 (ICHE2010)
  • Place of Presentation: Tokyo Metropolitan Univ.
  • Year and Date: 2010-09-20
• [Presentation] 中性子散乱による配列ナノ空間物質の構造解析 (2010)
  • Author(s): 金子耕士
  • Organizer: 特定領域「ユビキタス元素戦略」第6回領域会議
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2010-05-30
• [Presentation] 特殊環境微小単結晶中性子構造解析装置 (2010)
  • Author(s): 田村格良, 他
  • Organizer: 第1回MLFシンポジウム
  • Place of Presentation: いばらき量子ビームセンター
  • Year and Date: 2010-03-31
• [Presentation] 偏極中性子散乱装置建設計画 (2010)
  • Author(s): 大山研司, 他
  • Organizer: 第1回MLFシンポジウム
  • Place of Presentation: いばらき量子ビームセンター
  • Year and Date: 2010-03-31
• [Presentation] YbCo2Si2における磁気転移 (2010)
  • Author(s): 金子耕士, 他
  • Organizer: 日本物理学会2010年年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] 希土類化合物における複雑な磁気秩序の検出 (2010)
  • Author(s): 金子耕士
  • Organizer: 茨城県中性子利用促進研究会「磁性材料合同研究会」
  • Place of Presentation: いばらき量子ビームセンター
  • Year and Date: 2010-02-22
• [Presentation] Peculiar Magnetic Diffuse Scattering in Antiferroquadrupolar System RB2C2 (2010)
  • Author(s): 金子耕士 et al.
  • Organizer: International Workshop on Single-Crystal Diffraction with Polarised Neutrons, Flipper 2010
  • Place of Presentation: Grenoble, France
  • Year and Date: 2010-01-27
• [Presentation] 単結晶中性子回折によるラットリングの可視化 (2009)
  • Author(s): 金子耕士
  • Organizer: 第9回中性子科学会
  • Place of Presentation: いばらき量子ビームセンター
  • Year and Date: 2009-12-09
• [Presentation] 単結晶中性子回折を用いたカゴ状化合物の精密構造解析 (2009)
  • Author(s): 金子耕士, 他
  • Organizer: 平成21年度大学公開特別講座
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2009-10-29
• [Presentation] 空間反転対称性を持たないCeCoGe3における多段磁気転移 (2009)
  • Author(s): 金子耕士, 他
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-26
• [Presentation] Unusual Magnetic Field Response in Non-Centrosymmetric Heavy-Fermion Superconductor CePt3Si (2009)
  • Author(s): 金子耕士 et al.
  • Organizer: 9th International Confernce on Materials and Mechanisms of Superconductivity
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2009-09-08
• [Presentation] Visualizing rattling in filled-skutterudite compounds (2009)
  • Author(s): 金子耕士
  • Organizer: International Symposium for Young Scientists on Physics of Strongly Correlated Electrons ISYS-PSCE
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2009-08-26
• [Presentation] Effect of magnetic field on antiferromagnetism in non-centrosymmetric heavy-fermion superconductor CePt3Si (2009)
  • Author(s): 金子耕士 et al.
  • Organizer: Quantum Criticality & Novel Phases 2009
  • Place of Presentation: Dresden, Germany
  • Year and Date: 2009-08-03
• [Presentation] Magnetic transitions in YbCo_2Si_2 (2009)
  • Author(s): 金子耕士 et al.
  • Organizer: International Conference on Magnetism ICM 2009
  • Place of Presentation: Karlsruhe, Germany
  • Year and Date: 2009-07-27