2017 Fiscal Year Annual Research Report
Correlations between element- and electron-states-selective three-dimensional atomic arrangements and low temperature neture of materials
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17H02814
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
細川 伸也 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30183601)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 耕治 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20772875)
下條 冬樹 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (60253027)
中島 陽一 熊本大学, 大学院先導機構, 助教 (50700209)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 3D活性サイト科学 / 原子イメージング / 元素選択 / 低温 / 機能性材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
蛍光X線ホログラフィー(XFH)は、従来の元素選択性に加え、電子状態、すなわち価数やスピン状態に選択的な情報を、3次元原子イメージとしてモデルなしに得ることができる。したがってXFHは、従来の回折やXAFSなどの手法では得ることが難しかった不純物のまわりの原子配列を得られる従来の特長だけに限らず、同じ元素でも価数やスピン状態の異なる識別できる極めて将来性に富んだ研究手段である。本研究では、高温超伝導体、トポロジカル絶縁体、熱電材料、価数揺動物質などの物性を、価数および電子状態選択性のある原子配列の観点から議論することを試みる。特にFe系高温超伝導体を対象として、まさにその超伝導機能が発現する超低温での局所原子配列と超伝導性との相関を追求する。
初年度である平成27年度にはまず、超伝導状態が達成される15K以下の超低温を安定に保ち、XFH実験を行うことのできる装置を、考案、設計、製作業者への発注を経て、予定通り完成した。その性能チェックを終え、おおむね考案した通りの性能が出せることを確認した。最初の超低温XFH実験を行うためにSPring-8に課題申請を行い、共同研究者の申請とともに採択された。現在、7月下旬に予定されている実験の準備を行っている。
実験とは別に、データ解析はスパース・モデリングの導入とその改善を行った結果、著しく進展した。これまで通常のフーリエ変換を用いた解析では見落としていた重要な原子イメージの観測が可能となった。その結果は、Physical Review Bをはじめとするいくつかの雑誌に論文として公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
10Kまでの超低温での蛍光X線ホログラフィー実験をを可能にする実験装置の考案、設計、業者への発注を経て、装置は予定通り完成した。現在、その性能チェックなどを終え、おおむね考案した通りの性能が出せることを確認した。SPring-8での最初の超低温実験のために申請をした課題および共同研究者が申請した課題の両方が採択され、現在7月下旬に行われる予定の実験の準備を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はまず、当初の予定に基づいて、15K程度の超低温で超伝導機能を発揮するFe系高温超伝導体について、10KでのXFH測定を行い、Feのまわりの原子配列とその位置ゆらぎがどのように超伝導性に影響しているか、検討を行う。また最近、過剰なFe原子の超伝導性への役割が議論されているが、試料のXANESデータから、過剰Feと結晶中の本来のFeとの電子状態を選択したXFHデータの取得を試みる。またそのデータ解析の深化を目指し、スパース・モデリングを用いたデータ解析法の更なる改善を行う。
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Research Products
(51 results)
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[Journal Article] Temperature dependent local atomic structures in the traditional Fe65Ni35 Invar alloy by x-ray fluorescence holography2018
Author(s)
J. R. Stellhorn, Y. Ideguchi, S. Hosokawa, N. Happo, T. Matsushita, K. Yubuta, M. Suzuki, H. Ishii, Y.-F. Liao, K. Kimura, and K. Hayashi
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Journal Title
Surface and Interface Analysis
Volume: 50
Pages: 790-794
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Impurity position and lattice distortion in a Mn doped Bi2Te3 topological insulator investigated by x-ray fluorescence holography and x-ray absorption fine structure2017
Author(s)
S. Hosokawa, J. R. Stellhorn, T. Matsushita, N. Happo, K. Kimura, K. Hayashi, Y. Ebisu, T. Ozaki, H. Ikemoto, H. Setoyama, T. Okajima, Y. Yoda, H. Ishii, Y.-F. Liao, M. Kitaura, and M. Sasaki
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 96
Pages: 214207-1-12
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Electronic structures and impurity cluster features in Mg-Zn-Y alloys with a synchronized long-period stacking ordered phase2018
Author(s)
S. Hosokawa, K. Maruyama, K. Kobayashi, J. R. Stellhorn, B. Paulus, A. Koura, F. Shimojo, M. Yamasaki, Y. Kawamura, S. Yoshioka, and H. Sato
Organizer
The 22nd Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation (8-9 March 2018, Hiroshima University)
Int'l Joint Research
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[Presentation] An x-ray fluorescence holographic study on a Fe-based high-temperature superconductor FeSe0.4Te0.62017
Author(s)
S. Hosokawa, Y. Ideguchi, J. R. Stellhorn, N. Happo, K. Kimura, K. Hayashi, H. Okazaki, A. Yamashita, and Y. Takano
Organizer
International Symposium on Novel Energy Nanomaterials, Catalysts and Surfaces for Future Earth (28-30 October 2017, Tokyo)
Int'l Joint Research
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[Presentation] An x-ray fluorescence holographic study on Bi2Te3:Mn topological insulator2017
Author(s)
S. Hosokawa, Y. Ideguchi, K. Kamimura, N. Happo, K. Kimura, K. Hayashi, Y. Ebisu, T. Ozaki, Y. Yoda, H. Ishii, M. Kitaura, and M. Sasaki
Organizer
8th International Conference on Amorphous and Nanostructured Chalcogenides (2-5 July 2017, Sinaia)
Int'l Joint Research
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