大型スポレーションパルス中性子源を用いた中性子散乱による物質の動的構造研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07044100
• Research Institution: National Laboratory for High Energy Physics
• Principal Investigator: 池田 宏信 高エネルギー物理学研究所, ブースター利用施設, 教授 (90013523)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松尾 隆祐 大阪大学, 理学部, 教授 (00028185) ; 稲葉 章 大阪大学, 理学部, 助教授 (30135652) ; 梶 慶輔 京都大学, 化学研究所, 教授 (00026072) ; 金谷 利治 京都大学, 化学研究所, 助教授 (20152788) ; 大友 季哉 高エネルギー物理学研究所, ブースター利用施設, 助手 (90270397) ; 加倉井 和久 東京大学, 物性研究所, 助教授 (00204339) ; 古坂 道弘 高エネルギー物理学研究所, ブースター利用施設, 助教授 (60156966) ; 伊藤 晋一 高エネルギー物理学研究所, ブースター利用施設, 助手 (00221771) ; STEIGENBERGE ラザフォードアプルトン研究所, グループリーダー ; 新井 正敏 高エネルギー物理学研究所, ブースター利用施設, 教授 (30175955) ; 池田 進 高エネルギー物理学研究所, ブースター利用施設, 教授 (80132679) ; 三沢 正勝 新潟大学, 理学部, 教授 (80005941) ; 神山 崇 筑波大学, 物質工学, 講師 (60194982) ; 浅野 肇 筑波大学, 物質工学, 教授 (90005934) ; 柴田 薫 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60183836) ; 本河 光博 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30028188) ; 山田 和芳 東北大学, 理学部, 助教授 (70133923) ; 神木 正史 東京都立大学, 理学部, 教授 (30004451) ; 遠藤 康夫 東北大学, 理学部, 教授 (00013483)
• Keywords: 中性子散乱 / パルス中性子 / チョッパー型分光器 / 磁気励起 / 高温超伝導 / 非晶体構造

Research Abstract

本研究は、「連合王国科学工学会議(SERC)及び日本高エネルギー物理学研究所(KEK)間のラザフォードアプルトン研究所(RAL)スポレーション中性子源(ISIS)を用いた中性子散乱研究に関する協定」(1986年12月締結)に基づく研究を実施することを目的としている。
本年度は、乱れた系のダイナミックス、低次元磁性体の量子効果、高温超伝導体及びその関連物質の磁気励起と格子振動の研究を中心にして共同研究を実施したが、以下のような重要な成果が得られた。
フラクタル構造をもつ系の動的性質を明らかにする目的で行ったパーコレーション点近傍の磁性体の高エネルギー分解能実験により、フラクタル格子固有の非腺型励起であるフラクトンが、長波長領域でのスピン波にクロスオーバーしていくことがはじめて確認された。この研究によって、強く乱れた系が秩序をもつ場合の原子レベルでの運動の形態が明らかにされつつある。
磁性体における新奇な量子効果発現機構の解明が世界的に競って行なわれているが、今回、2本足梯子格子においてエネルギーギャップの存在が確認された。これは磁気的な基低状態がシングレット状態にあることを示しており、酸化物高温超伝導の発現機構に関連した研究として注目されている。また、1次元強磁性体のスピン波励起にあらわれる量子効果がスピン値(S)とともにどのように変化するかという問題を解くことを目的とした研究がCsVBr_3(S=3/2)を用いて行なわれた。
その他、非晶体における原子の運動形態、水素結合物質の相転移機構を解明するための重水素置換効果による構造変化、蛋白質の折り畳み構造と生体機能の関連を調べるための局所構造の振動的性質、を調べるための実験研究を実施した。

Research Products

• [Publications] H.Ikeda: "Reply to Comment" Phys.Rev.Lett. 77. 403- (1996)
• [Publications] K.Iwasa: "Magnetic Excitations and Spin Correlations in Two-Dimensional Percolating Ising Antiferromagnets" J.Phys.Soc.Jpn.65. 1038-1042 (1996)
• [Publications] Choul-Ho Lee: "Anomalous Breaking of Phonon Softening in the Superconducting State of La1.85Sr0.15CuO4" Physica C. 257. 264-270 (1996)
• [Publications] T.Arakawa: "Anomalous Structure and Phonon Dynamics in La1.85Sr0.15CuO4" J.Low Temp.Phys.105. 819-824 (1996)
• [Publications] T.Arakawa: "Structure and Phonon Anomaly in La1.85Sr0.15CuO4" CZEC.J.of Physics. 46. 1239-1240 (1996)
• [Publications] M.Arai: "Quantum Spin Excitation of a Spin-Peierls System CuGeO3" Phys.Rev.Lett. 77. 3649-3652 (1996)
• [Publications] M.Arai: "High Energy Spin Excitation of a High-Tc Superconductor La1.85Sr0.15CuO4" CZEC.J.of Physics. 46. 1147-1149 (1996)
• [Publications] M.Arai: "Structural Instability of High-Tc Superconductor La1.85Sr0.15CuO4" Physica B. 219&220. 225-227 (1996)
• [Publications] T,Nishijima: "Dynamical Structural Instability in YBa2Cu3O6.6" J.Low Temp.Phys.105. 837-842 (1996)
• [Publications] T.Nishijima: "Investigation for the Dynamical and Local Structure of the YBa2Cu3O6.6" CZEC.J.of Physics. 46. 1241-1242 (1996)
• [Publications] T.Nishijima: "Phonon Anomaly of Under-Doped YBa2Cu3O6.6 Studied by Neutron Scattering" Physica B. 219&220. 204-206 (1996)
• [Publications] M.Fujita: "Lattice Anomaly and Dynamics of CuGeO3" Physica B. 219&220. 95-97 (1996)
• [Publications] M.Fujita: "Quantum Effect on Magnetic Excitation" CZEC.J.of Physics. 46. 1965-1966 (1996)
• [Publications] M.Motokawa: "Cu-Ag Alloy Bitter Type Magnet for Repeating Pulsed Field" IEEE,Trans.on Magnetics. 32. 2534-2537 (1996)
• [Publications] T.Fukuda: "Dynamical Magnetic Structure of the Spin Density Wave State in Cr" J.of Phys.Soc.Jpn.65. 1418-1426 (1996)
• [Publications] A.Hiramatsu: "Investigation on Permanently Densified Vitreous Silica by Means of Neutron Scattering" Physica B. 219&220. 287-289 (1996)
• [Publications] T.Egami: "Unoconventional Electron-Phonon Interaction and Anharmonicity in Superconducting cuprates" Physica B. 219&220. 145-147 (1996)
• [Publications] D.Welz: "Magnetic Excitations and Quantum Fluctuation in the Covalent-Chain Antiferromagnet TIFEs_2" Europhysics Letters. 34. 293-298 (1996)
• [Publications] T.Fukunaga: "Chemical Short-Range Structure of Ti-Ni-X (X=V,Cu) Amorphous Alloys" Sci.Rep.Res.Inst.Tohoku Univ.A42. 39- (1996)
• [Publications] T.Fukunaga: "Sturucture of Supper-Deposited V-Si Amorphous Alloys" J.Non-Cryst.Solids. 205-207. 660-664 (1996)
• [Publications] T.Fukunaga: "Sturucture of Amorphous Se Prepared by Milling" J.Non-Cryst.Solids. 205-207. 531-535 (1996)
• [Publications] T.Fukunaga: "Exprimental Studies of Atomic STructure,Electronic Structure and Electronic Transport Mechanism in Amorphous Al-Cu Y and Mg-Cu-Y Ternary Alloys" Phys.Rev.B. 54. 3200-3210 (1996)
• [Publications] T.Fukunaga: "Present Results at KEK and Future Expectations in the Study of Liquids and Amorphous Materials (overview)" Proc.Int.Workshop on Science in Neutron-Area of JHP. 81-86 (1996)
• [Publications] T.Fukunaga: "Fomation of an Amorphous Single Phase of PVA Subjected to Mechanical Milling (in Japanese)" Kobunshi Ronbunshu. 53. 665-669 (1996)
• [Publications] R.Ishii: "Density Dependence of Structure of Supercritical Carbon Dioxide Along an Isotherm" J.Chem.Phys.105. 7011-7021 (1996)
• [Publications] K.Nagano: "Amorphization of PVA Powders by Mechanical Milling (in Japanese)" J.Powder & Powder Met.43. 726-730 (1996)
• [Publications] K.Nagano: "Structual Change of Graphite Subjected to Mechanical Milling (in Japanese)" J.Powder & Powder Met.43. 738-741 (1996)
• [Publications] Y.Hokari: "Amorphization of Se-S Powders Subjected to Mechanical Alloying (in Japanese)" J.Powder & Powder Met.43. 722-725 (1996)
• [Publications] S.Ikeda: "Hydrogen Motions in Short Hydrogen Bonds" J.Korean Phys.Soc.29. 401-404 (1996)
• [Publications] S.Ikeda: "Hydrogen Potentials in Hydrogen Bonded Compounds" Physica B. 226. 207-209 (1996)
• [Publications] S.Ikeda: "Hydrogen Potentials and Wave Functions in KDP and KHCO3" Physica B. 219&220. 644-646 (1996)
• [Publications] 池田宏信: "フラクタル磁性体のダイナミクス" 日本物理学会試. 51. 115-118 (1996)
• [Publications] T.Fukunaga: "Observation of Nitrogen Induced Amorphization of the VCu System by EXAFS,X-Ray and Neutron Diffractions" Sci.Rep.Res.Inst.Tohoku Univ.in press (1997)
• [Publications] M.Arai: "Dynamic Structure Facotor of Non-crystalline and Crystalline System as Revealed by MARI,a Neutron Chopper Instrument" Advances in Colloid and Interface Science. (in press). (1997)
• [Publications] M.Arai: "High Energy T-O-F Spectroscopy on Quantum Spin Systems" Physica B. (in press). (1997)
• [Publications] 池田宏信: "大強度陽子加速器による学際研究" 日本物理学会誌. (in press). (1997)