2020 Fiscal Year Research-status Report
ミュオンを用いたリラクサー強誘電体における局所電荷ダイナミクス計測法の開発
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20K05312
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
岡部 博孝 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究員 (20406838)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平石 雅俊 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任助教 (80712653)
西村 昇一郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 博士研究員 (20836431)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ミュオン / μSR / マルチフェロイクス / 非定常 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミュオンを用いた局所電荷ダイナミクス測定技術の一環として，トランジェント（非定常）μSR法の開発を推進した．トランジェントμSR法とは，温度や磁場といった外部環境パラメータを変化させながら連続的にμSRデータを取得する方法である．測定後のデータ分割処理によって，過渡現象も含めた任意の情報を抽出することが可能となるだけでなく，J-PARCにおける大強度ビームの有効活用にも繋がる新技術である．今年度は，トランジェントμSR法に必要とされるハードウェアおよびソフトウェアの開発（詳しくは下記研究成果参照）し，金属銅および酸化銅を対象としたテスト測定を行った．
金属銅（Cu）は，安定同位体63Cu，65Cuのいずれもが比較的大きな核磁気モーメントを有するため，μSRの標準試料に適した物質である．Cuに対して外部磁場を変化させながらμSR測定を行うと，ミュオンスピンとCuの核スピンのエネルギー準位が一致する磁場で準位交差共鳴が起こり，ミュオンスピンの偏極が失われる．トランジェントμSR法により，Cuの共鳴磁場（80G）を，従来と比較して遥かに短時間（約60倍の速さ）で観測することに成功した．
酸化銅（CuO）は，スピンS = 1/2のマルチフェロイック物質であり，室温近くに複数の磁気転移（213 K, ~230 K）を持つため，ミュオンによる局所電荷ダイナミクス計測の開発に適した物質である．トランジェントμSR法による温度掃引測定を行うことにより，転移温度付近の時間スペクトルを0.1 K以下の精度で測定することが可能になった．これはトランジェントμSR法が，局所電荷ダイナミクスのみならず，臨界現象の精密観測にも活用できることを意味している．
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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
局所電荷ダイナミクス計測のカギとなるトランジェントμSR法を開発し，金属銅および酸化銅を対象としたテスト測定を成功，その成果を学会および学会誌上において発表した．以上の結果により，本計画はおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
トランジェントμSR法のさらなる高度化（温度制御技術の高度化，温度履歴の評価）を図るとともに，磁気リラクサー強誘電体(1-x)BiFeO3-xBaTiO3を対象とした局所揺らぎの測定を行う．
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| Causes of Carryover |
理由：新型コロナウィルス（COVID-19）による渡航規制により，海外での実験および発表が延期になった．
使用計画：感染が終息すれば，当初の予定通りに旅費として使用する．終息しない場合は，トランジェントμSR法の高度化に必要とされる部材や大容量データ解析に必要なリソースの拡充に使用する．
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