2010 Fiscal Year Annual Research Report
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20540308
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
五十嵐 潤一 茨城大学, 理学部, 教授 (20127179)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 学 群馬大学, 工学研究科, 教授 (50250816)
長尾 辰哉 群馬大学, 工学研究科, 准教授 (00237497)
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| Keywords | 共鳴X線散乱 / 二次高調波生成 / 多重極秩序 / 空間反転対称性の破れ / 電気磁気効果 / E1-E2干渉項 / E1-E2干渉項 |
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| Research Abstract |
共鳴X線散乱(RXS)とそれに関連する分光学の理論的研究を行い、以下の成果を得た。
1.反強四重極秩序を示すCeB_6におけるCe-L_3吸収端を用いたRXSスペクトルの解析を行った。中間状態におけるCeの2p正孔と4f電子および内殻から励起された5d電子間のクーロン相互作用を考慮した局在電子描像に基づき、外磁場のもとで磁場反転にともなうスペクトルの変化を計算し、四重極秩序と磁場誘起された奇数次ランク多重極秩序のクロス項からスペクトル変化が生じることを見出した。また、Pre-edge領域ではE2(電気四重極)遷移のみなんらずE1(電気双極子)遷移とのクロス項が寄与することわかった。計算結果は最近の実験結果と定量的にも良い一致を示しており、磁気誘起多重極秩序の存在を示すのにRXSが有効なことを示すとともに、定量的な評価への道をひらいた。
2.強誘電性でフェリ磁性体であるGaFeO_3においては、空間反転対称性と時間反転対称性が同時に破れているため、二次高調波発生(SHG)スペクトルが観測され、特異な偏光依存性が期待される。FeO6クラスター模型を用い、Fe原子内クーロン相互作用を考慮し、Fe-3d状態が周りの酸素2p軌道を介してFe-4p軌道と混成することに注意をはらい、ミクロな立場から計算を行った。3次の摂動を用い、2光子が吸収され1光子が生成される遷移確率を計算し、発生光子のエネルギーが1-4.5eVの領域での実験スペクトルをよく再現する結果を得た。M1(磁気双極子)遷移は小さな寄与しか与えないことや、入射および発生光子の偏光がすべてa軸に平行な場合には局所磁場の反転に際して遷移振幅の符号が変わること、等の結論を導いた。後者の結果は、長距離秩序の消失に伴って、SHGスペクトルの消失を意味しており、実験結果をよく説明する。
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