非弾性散乱の利用によるサイト・価数・スピンを選択したXAFS分光の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15205002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 宇田川 康夫 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (00004458)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 七尾 進 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60013231) ; 渡辺 昇 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (90312660) ; 林 久史 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (60250833) ; 河村 直己 高輝度光科学研究センター, 研究員 ; 渡辺 康裕 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (80182955)
• Keywords: X線非弾性散乱 / X線ラマン散乱 / XAFS / スピン分解XAFS

Research Abstract

本研究では感度・分解能を上げたX線非弾性(ラマン)散乱分光器を製作し、共鳴条件を利用して価数・サイト・電子状態・スピン等を選択したXAFS(X線吸収微細構造)分光を実現することを主な目的としている。
その主要研究手段であるX線分光器の主要部分は既に林久史の平成14-15年度の科研費若手Aによって製作を終わっている。そこで15年度は回転ゴニオメーター、リニアー移動ステージ、それらのコントローラー、および分光結晶を購入するなど周辺機器を整備し、測定範囲を拡大した。
そうした機器を第三世代放射光施設であるSPring-8に持ち込み、BL37、BL39,BL47等のビームラインにおいて以下の実験を行った。
1.Mn化合物のスピン選択XAFS
それぞれが異なる酸化状態にあるMn化合物、すなわちMnO(II),Mn_2O_3(III)、MnO_2(IV)、KMnO_4(VII)について非弾性散乱スペクトルを測定してXAFSスペクトルを導出し、それぞれが特有のスペクトルを示すことを確認し、スピン選択XAFSの測定が可能であることを実証した。
2.Dy化合物のXAFS
これまでは第一周期の遷移金属についての1s→2p遷移についてのみ非弾性散乱スペクトルの測定とそれからのXAFSスペクトルの導出を行ってきたが、今回初めて希土類元素であるDyの2p→3d遷移に適用し、非弾性散乱によるXAFS導出が一般的に使えることを証明した。

Research Products

• [Publications] H.Hayashi, M.Kawata, R.Takeda, Y.Udagawa, N.Kawamura, S.Nanao: "Extended spin-polarized XANES spectra of MnO"Physical Review Letters. (submitted). (2004)
• [Publications] H.Hayashi, R.Takeda, M.Kawata, Y.Udagawa, N.Kawamura, S.Nanao: "Lifetime-broadening-supressed XANES sectroscopy ; observation of quadrupole transition in Dy L_III edge"Physical Review B. (submitted). (2004)