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2022 Fiscal Year Annual Research Report

d電子数制御による動的短距離秩序メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 21J21236
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

小島 慶太  名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2021-04-28 – 2024-03-31
Keywords量体化 / 短距離秩序 / 局所構造解析
Outline of Annual Research Achievements

当該年度はLi欠損体と母体LiVS2について局所構造の調査を実施した。SPring-8 BL04B2において複数の試料に対し局所構造解析に必要なデータの取得を行い、解析を実施した。その結果、Li欠損体においても局所歪みが認められ、Li量に対応した電子状態と合わせて局所歪み状態について考察した。
また次年度予定している集光X線を用いたX線吸収測定(XAFS)、X線回折実験の他、非弾性X線散乱実験について予備実験を実施した。
集光X線吸収測定は、試料の取り付け法、試料温度の変化、大気非暴露であることの確認、高輝度なX線照射による試料ダメージについて確認した。前者3つは当初の想定通り問題が無かったものの、X線を集光することにより、試料が徐々に脆くなることが明らかになった。また、おそらく装置系に由来した振動が観測されたため、その原因と対策について検証を行った。
集光X線回折実験は、予備実験の結果、試料位置を観察するためのCCDカメラの配置を修正する必要があることが明らかになった。また我々が準備したヒーターの取り付けを行うためには、試料位置を調整するステージを撤去する必要があることが明らかになった。そのため、試料位置の調整を可能にしつつ、ヒーターを取り付けられるステージを構築した。
非弾性X線散乱測定においては、試料の水和対策のために取り付けたガラスカバーが実験データのクオリティ意を著しく低下させることが明らかになった。ガラスより散乱が弱い有機フィルムを用いて再実験を実施する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初想定していた、本年度までのLixVS2(0<x<1)の平均構造、局所構造の調査について、代表的なxにおける実験及び各種解析が完了しており、本年度までの予定を完遂している。とくにx=0.5の系においては母体であるLiVS2に現れる量体化分子形成パターンと非常に似通った量体化分子形成が生じている一方で、電子状態の違いによる基底状態の変化が現れていることから、LiVS2におけるダイナミクス発現メカニズムの解明に重要な物質となることが推測された。またx=0の系では今日まで考えられていた低温基底状態の構造の基本骨格が異なることが明らかになった。
また、本年度については次年度実施予定の各種実験について予備実験を実施した。予備実験の結果、試料位置の調整や装置系由来の振動、大気非暴露下での高精度なデータの取得のために必要な事項等、問題点が多数浮上した。それらについては担当者と協議を重ねることで問題点をおおむね解決できており、次年度以降の実施に支障はなくなった。
上記の理由により進捗区分はおおむね順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

最終年度は当初の予定通り、ナノ集光されたX線による時分割実験の実施と対応する物性測定を実施する。
時分割実験に関してはすでに予備実験を含めた準備や問題点の洗い出しは完了しており実施に支障はない。本実験によって本研究課題の最終目的に定めるダイナミクスのメカニズム解明は飛躍的に進む。関連して他大学の研究室と共同でLiVS2の光電子分光測定を実施することになった。これによってLiVS2におけるバンドを観測することができ、ダイナミクス状態という理論計算ではサポートできない電子状態についても明らかになる。
また物性測定についてはx=0を除くLixVS2系で初となる単結晶を用いた実験が可能である。大気非暴露下で実施する必要があるというハードルはあるものの、対策法については複数の方法による目途が立っており、それらが大気非暴露を保持できるのかについて、今後の回折実験によって調査する。本実験によってダイナミクス状態が物性に及ぼす影響を評価するとともに、ダイナミクスを発現することに由来した機能という観点からも物性を評価する。

  • Research Products

    (7 results)

All 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Short-range order and increased transition temperature in LiVO2 with weakened trimer frustration2023

    • Author(s)
      Kojima K.、Katayama N.、Matsuda Y.、Shiomi M.、Ishii R.、Sawa H.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 107 Pages: L020101

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.107.L020101

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Charge-ordered state satisfying the Anderson condition in LiRh2O4 arising from local dimer order2022

    • Author(s)
      Shiomi M.、Kojima K.、Katayama N.、Maeda S.、Schneeloch J. A.、Yamamoto S.、Sugimoto K.、Ohta Y.、Louca D.、Okamoto Y.、Sawa H.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 105 Pages: L041103

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.105.L041103

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Linear Trimer Molecule Formation by Three-Center-Four-Electron Bonding in a Crystalline Solid RuP2022

    • Author(s)
      Hirai Daigorou、Kojima Keita、Katayama Naoyuki、Kawamura Mitsuaki、Nishio-Hamane Daisuke、Hiroi Zenji
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 144 Pages: 17857~17864

    • DOI

      10.1021/jacs.2c06173

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 層状 Li0.5VS2 の非従来型結合形成を伴う多段階構造相転移2023

    • Author(s)
      小島慶太、片山尚幸、山本俊介、杉本高大、太田幸則、飯田一樹、松川健、澤博
    • Organizer
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [Presentation] 層状LiVO2におけるV三量体フラストレーションの発見とその制御2023

    • Author(s)
      小島慶太、片山尚幸、松田悠大、塩見学、澤博
    • Organizer
      第11回 名古屋大学シンクロトロン光研究センターシンポジウム
  • [Presentation] Development of vanadium zigzag chains in layered LiVSe2 under high pressure2022

    • Author(s)
      K. Kojima, R. Isoda, M. Shiomi, N. Katayama, and H. Sawa
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 層状 Li0.5VS2 における非従来型結合形成を伴う逐次軌道秩序転移2022

    • Author(s)
      小島慶太、片山尚幸、飯田一樹、松川健、山本俊介、杉本高大、太田幸則、澤博
    • Organizer
      日本物理学会 2022年秋季大会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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