2013 Fiscal Year Annual Research Report
中性子磁気散乱高次過程の観測による強相関電子系の研究
Project/Area Number |
23244068
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
岩佐 和晃 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00275009)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 晋一 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, 教授 (00221771)
大山 研司 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60241569)
佐藤 卓 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70354214)
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Project Period (FY) |
2011-11-18 – 2016-03-31
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Keywords | 中性子散乱 / 磁気散乱 / 強相関電子系 / 偏極中性子 |
Research Abstract |
J-PARCでの高線束中性子ビームの散乱実験により、物質中での電子の局在-遍歴のデュアリティーなど多彩な強相関電子現象に迫る研究をめざし、本年度は以下を実施した。 スピン偏極中性子散乱を実現する3Heフィルター法(SEOP)中性子スピン偏極装置の開発を進めた。H25年度は本予算より実験補助員を1名雇用し、中性子偏極をもたらすフィルター内の3He核スピン偏極を決定する主要機器である核磁気共鳴装置(NMR)を立ち上げた。また実機製作と平行し、東北大学金属材料研究所スーパーコンピューターで磁場解析ソフトANSYSほかを使用し、3Heフィルターでの十分な磁場均質度が得られるコイル開発に成功した。さらにこの偏極装置を適用できるJ-PARC装置(ビームラインBL23)の建設を進めた。 希土類化合物における強相関電子現象の研究として、(Pr1-xCex)Ru4P12などでのリエントラント金属-非金属転移の機構に関する論文をまとめた。またPrIr2Zn20の四極子秩序相探索実験や、d-f磁性の結合系であるDyFe2Zn20のマグノン観測を行い、1-2-20系物質での多彩な電子状態へアプローチした。 鉄系超伝導体関連物質である Fe系超伝導体BaFe2Se3, CsFe2Se3 等(123系)を中心に磁気構造および磁気励起測定を行ない、この系での磁性の起源および超伝導の可能性を探索した。一方で Ba-122系に関しては Coドープ系の磁気励起の解析を進める事で Ba122系の磁気励起がRPAで説明できることを示した。 本研究の基盤設備のひとつである高分解能チョッパー分光器(BL12)では、入射中性子ビームのコリメーションを改良して中性子ブリルアン散乱実験を行った。その結果、金属強磁性体La0.8Sr0.2MnO3及びSrRuO3のスピン波分散関係を正確に測定できることを示した。さらにSrRuO3が低温でスピンギャップをもつことを確認した。この実験用に試料を試料容器に封入するためのガス設備を整備した。これらに関連して論文発表と学会発表を行った。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本課題が採択された平成23年度時点で主要な実験手法である中性子散乱を実施する計画であった日本原子力研究開発機構の研究用原子炉施設が震災後に再稼働していない。さらに、平成25年5月から平成26年2月までJ-PARC加速器中性子施設が停止したことも重なり、国内中性子散乱研究に若干の遅れがある。試料作成等を精力的に行い、海外の中性子散乱施設の利用と、J-PARCパルス中性子による偏極中性子装置や実験手法の開発を進め、将来につながる研究活動を行っている。
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Strategy for Future Research Activity |
依然として日本原子力研究開発機構のJRR-3研究炉施設での中性子利用ができない状況が続いているが、J-PARC加速器中性子施設が再稼働を果たし、海外施設での共同研究を絡めた本来の研究活動に近い体制が可能である。すでに平成26年度の中性子研究課題を複数申請し、それらの課題の実施許可を得ているので、強相関電子系の物質科学研究をコンスタントに推進する。また、KEK-東北大連携によるJ-PARC内での偏極中性子散乱装置の建設は現場レベルで進捗しており、本研究で導入した3Heフィルター法偏極装置をの実用化を目指す研究を進める。さらに平成25年度中に、鉄系超伝導体123系(BaFe2Se3等)および122系(BaFe2(As, P)2等)、あるいは希土類強相関系R3Co4Sn13 (R = La, Ce)の試料作成に関して一定の成果が得られたので、強相関電子物性研究も平成26年度に推進することができる。
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Research Products
(62 results)
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[Journal Article] Observation of spin-wave dispersion in Nd-Fe-B magnets using neutron Brillouin scattering2014
Author(s)
K. Ono, N. Inami, K. Saito, Y. Takeichi, M. Yano, T. Shoji, A. Manabe, A. Kato, Y. Kaneko, D. Kawana, T. Yokoo , and S. Itoh
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Journal Title
J. Appl. Phys.
Volume: 115
Pages: 17A714-1-3
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Newly Proposed Inelastic Neutron Spectrometer POLANO2013
Author(s)
Tetsuya Yokoo, Kenji Ohoyama, Shinichi Itoh, Junichi Suzuki, Kazuaki Iwasa, Taku J Sato, Hiroshi Kira, Yoshifumi Sakaguchi, Takashi Ino, Takayuki Oku, Keisuke Tomiyasu, Masato Matsuura, Haruhiro Hiraka, Masaki Fujita, Hiroyuki Kimura, Toyoto Sato, Junichi Suzuki, Masayasu Takeda, Koji Kaneko, Masahiro Hino, et al.
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Journal Title
J. Phys. Soc. Jpn. Supplement A
Volume: 82
Pages: SA035-1-5
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Basic Concepts of Polarisation Analysis for Neutron Chopper Spectrometer POLANO at J-PARC2013
Author(s)
K. Ohoyama, T. Yokoo, S. Itoh, J. Suzuki, K. Iwasa, T. J. Sato, H. Kira, Y. Sakaguchi, T. Ino, T. Oku, K. Tomiyasu, M. Matsuura, H. Hiraka, M. Fujita, H. Kimura, T. Sato, J. Suzuki, H. M. Shimizu, T. Arima, M. Takeda et al.
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Journal Title
J. Phys. Soc. Jpn. Supplement A
Volume: 82
Pages: SA036-1-6
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Recent Developments of Instruments in a Spallation Neutron Source at J-PARC and Those Prospects in the Future2013
Author(s)
M. Arai, R. Kajimoto, M. Nakamura, Y. Inamura, K. Nakajima, K. Shibata, N. Takahashi, J. Suzuki, S. Takata, T. Yamada, S. Itoh
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Journal Title
J. Phys. Soc. Jpn.
Volume: 82
Pages: SA024-1-12
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Spin-wave dispersion in Nd-Fe-B magnet2013
Author(s)
Ono Kanta, Saito Kotaro, Inami Nobuhito, Takeichi Yasuo, Yano Masao, Shoji Tetsuya, Manabe Akira, Kato Akira, Kaneko Yuji, Kawana Daichi, Yokoo Tetsuya, Itoh Shinichi
Organizer
The 58th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
Place of Presentation
Denver, Colorado, USA
Year and Date
20131104-20131108
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[Presentation] Neutron Brillouin Scattering Experiments with Pulsed Neutrons on High Resolution Chopper Spectrometer, HRC2013
Author(s)
S. Itoh, T. Yokoo, D. Kawana, Y. Kaneko, Y. Tokura, M. Fujita, K. Yoshida, N. Inami, Y. Takeichi, K. Ono, and Y. Endoh
Organizer
Light and Particle Beams in Materials Science 2013 (LPBMS2013)
Place of Presentation
Tsukuba International Congress Center
Year and Date
20130829-20130830
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[Presentation] Neutron scattering study of the magnetic state in PrCu4Au
Author(s)
H. Kobayashi, K. Iwasa, K. Saito, K. Tomiyasu, D. Kawana, S. Zhang, Y. Isikawa, J.-M. Mignot, G. Andre, A. I. Kolesnikov, A. T. Savici, and G. E. Granroth
Organizer
The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems SCES'13
Place of Presentation
Ito International Research Center, The University of Tokyo, Tokyo, Japan
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[Presentation] Effects of Co substitution on the magnetic excitation in heavy fermion compound PrFe4P12
Author(s)
L. Hao, K. Iwasa, H. Kobayashi, K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, T. Kikuchi, Z. Liu, Y. Liu, D. Chen
Organizer
The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems SCES'13
Place of Presentation
Ito International Research Center, The University of Tokyo, Tokyo, Japan
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[Presentation] Spin Waves in Ferromagnetic Phase of MnP
Author(s)
S. Itoh, S. Yano, T. Yokoo, S. Satoh, D. Kawana, Y. Kousaka, J. Akimitsu, and Y. Endoh
Organizer
Light and Particle Beams in Materials Science 2013 (LPBMS2013)
Place of Presentation
Tsukuba International Congress Center
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[Presentation] Concepts of Neutron Polarisation Analysis Devices for a New Neutron Chopper Spectrometer in J-PARC
Author(s)
K. Ohoyama, T. Yokoo, S. Itoh, T. Ino, M. Ohkawara, T. Oku, S. Tasaki, K. Iwasa, T. J. Sato, S. Ishimoto, K. Taketani, H. Kira, Y. Sakaguch, H. Hiraka, H. M. Shimizu, M. Takeda, M. Hino, K. Hayashi, et al.
Organizer
Light and Particle Beams in Materials Science 2013 (LPBMS2013)
Place of Presentation
Tsukuba International Congress Center
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[Presentation] 梯子型鉄系化合物Ba1-xCsxFe2Se3における結晶構造と磁性の関係
Author(s)
羽合孝文, 南部雄亮, 大串研也, Fei Du, 平田靖透, Maxim Avdeev, 上床美也, 関根由莉奈, 深澤裕, Jie Ma, Songxue Chi, 上田寛, 吉澤英樹, 佐藤卓
Organizer
日本物理学会2013年秋季大会
Place of Presentation
徳島大学常三島キャンパス
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[Presentation] 梯子型鉄系化合物Ba1-xCsxFe2Se3に見られる多彩な磁性
Author(s)
羽合孝文, 大串研也, 平田靖透, 上床美也, 上田寛, 吉澤英樹, 南部雄亮, 佐藤卓, Maxim Avdeev, 関根由莉奈, 深澤裕, Jie Ma, Songxue Chi
Organizer
基研研究会「鉄系高温超伝導の物理 ~スピンと軌道の協奏~」
Place of Presentation
京都大学基礎物理学研究所
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[Presentation] 梯子型鉄系化合物Ba(1 -x)CsxFe2Se3に見られる磁性と物性
Author(s)
羽合孝文 , 南部雄亮 , 大串研也 , Fei Du, 平田靖透, Maxim Avdeev , 上床美也, 関根由莉奈, 深澤裕, Jie Ma , Songxue Chi ,上田寛, 吉澤英樹 , 佐藤卓
Organizer
日本中性子科学会第13回年会
Place of Presentation
ちば県民プラザ(千葉県柏市柏の葉)
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[Presentation] Polarized Neutron Spectrometer at J-PARC, POLANO
Author(s)
T. Yokoo, K. Ohoyama, S. Itoh, K. Iwasa, N. Kaneko, J. Suzuki, M. Ohkawara, K. Aizawa, S. Tasaki, T. Ino, K. Taketani, S. Ishimoto, M. Takeda, T. Oku, H. Kira, S. Satoh, K. Hayashi, H. Kimura, T. J. Sato
Organizer
13th Japan-Korea meeting on Neutron Science
Place of Presentation
Lotte Resort Buyeo, Buyeo, Korea
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