2021 Fiscal Year Research-status Report
ミュオニウム欠陥の電子軌道状態解明に向けた電子スピン共鳴ミュエスアール法の開拓
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20K12484
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
伊藤 孝 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (10455280)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ミュオニウム欠陥 / 水素関連欠陥 / ミュエスアール / 電子スピン共鳴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物質中にμ+粒子を打ち込むことで生成されるミュオニウム（Mu）欠陥は、孤立した水素欠陥の電子状態を高い精度で模擬する。このMu欠陥の電子状態はミュエスアール法により解析可能である。しかし、超微細結合が弱い常磁性Mu欠陥については、この標準的手法により得られる情報だけでは電子軌道状態の特定が困難な場合が多く存在する。本研究は、Mu欠陥の軌道状態を反映する電子のg値を直接求める手段として「電子スピン共鳴ミュエスアール法」を提案し、実証実験を通してMu欠陥研究における新たな標準手法としての確立を目指すものである。研究計画は(1)高周波ミュエスアールプローブの開発、(2)ミュオンビームを用いた実証実験とチタン酸化物中の常磁性Mu欠陥の研究への応用、という2段階から成る。今年度は、初年度に開発した高周波ミュエスアールプローブを用いて、ルチルTiO2中の常磁性Mu欠陥に対する電子スピン共鳴ミュエスアール実験をJ-PARC物質・生命科学実験施設S1エリアにおいて実施した。共鳴周波数を60.0 MHzに設定し磁場掃引モードで実験を行ったところ、2.18 mT付近において明確な共鳴信号を観測し、この値からgテンソルのc軸に垂直な成分が孤立電子に対する値から僅かではあるが確実に減少していることが明らかになった。次年度は本手法を他のチタン系やより大きなg値のシフトが期待できるインジウム系などに適用し、g値のシフトに基づいて常磁性Mu欠陥の電子軌道状態を明らかにしていく予定である。
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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
研究計画の2年目となる今年度においては、当初の計画通り、ルチルTiO2中の常磁性Mu欠陥についてgテンソルを決定することができたことから、研究はおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
J-PARC物質・生命科学実験施設ミュオンS1エリアにおいてBaTiO3の電子スピン共鳴ミュエスアール実験を行い、超微細結合定数～1 MHzの常磁性Mu欠陥（Mu+束縛ポーラロン）のgテンソルを求める。また、チタン系よりも大きなg値のシフトが期待できるインジウム系InNに同手法を適用し、g値のシフトに基づいて浅いMu欠陥（超微細結合定数～0.1 MHz）の電子軌道状態を明らかにする。次年度は研究計画の最終年度となるため、以上の研究成果を論文にまとめて発表することにも注力したい。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響を受け、当初予定していた出張を次年度以降に延期せざるを得なくなったため、出張に係る費用について、次年度使用額が生じることとなった。次年度使用額は、次年度分研究費と合わせて、出張に係る費用や研究成果の発表に係る費用等として使用する。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Critical slowing-down and field-dependent paramagnetic fluctuations in the skyrmion host EuPtSi: μSR and NMR studies2021
Author(s)
N. Higa, T. U. Ito, M. Yogi, T. Hattori, H. Sakai, S. Kambe, Z. Guguchia, W. Higemoto, M. Nakashima, Y. Homma, A. Nakamura, F. Honda, Y. Shimizu, D. Aoki, M. Kakihana, M. Hedo, T. Nakama, Y. Onuki, and Y. Tokunaga
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 104
Pages: 045145_1-7
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] High-temperature antiferromagnetism in Yb based heavy fermion systems proximate to a Kondo insulator2021
Author(s)
S. Suzuki, K. Takubo, K. Kuga, W. Higemoto, T. U. Ito, T. Tomita, Y. Shimura, Y. Matsumoto, C. Bareille, H. Wadati, S. Shin, and S. Nakatsuji
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Journal Title
Physical Review Research
Volume: 3
Pages: 023140_1-12
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Sm valence determination of Sm-based Intermetallics using 149Sm Mossbauer and Sm LIII-edge X-ray absorption spectroscopies2021
Author(s)
S. Tsutsui, R. Higashinaka, R. Nakamura, K. Fujiwara, J. Nakamura, Y. Kobayashi, T. U. Ito, Y. Yoda, K. Kato, K. Nitta, N. Kawamura, M. Mizumaki, T. D. Matsuda and Y. Aoki
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Journal Title
Hyperfine Interactions
Volume: 242
Pages: 32_1-10
DOI
Peer Reviewed
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