2012 Fiscal Year Annual Research Report
銅酸化物高温超伝導体における多電子自由度が絡むマルチダイナミクスの研究
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23340093
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
藤田 全基 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20303894)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
足立 匡 上智大学, 理工学部, 准教授 (40333843)
石井 賢司 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門構造物性研究ユニット, 研究副主任 (40343933)
森 道康 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 副主任研究員 (30396519)
山瀬 博之 独立行政法人物質・材料研究機構, 環境・エネルギー材料部門超伝導ユニット, 主任研究員 (10342867)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 高温超伝導 / 中性子散乱 / 単結晶育成 |
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| Research Abstract |
本年度は、J-PARCの停止により予定していた中性子散乱実験が大幅に遅れることになった。しかし、T’構造電子ドープ型銅酸化物Pr1.4-xLa0.6CexCuO4+dに対するミュオンスピン回転実験を行うことができ、この系での超伝導発現に不可欠な元素置換、および、還元アニールが磁性に及ぼす効果を調べることができた。その結果、還元アニールではPrモーメントとCuモーメントのモーメントサイズが単純に減少するものの、元素置換では両者のモーメント間の相互作用が弱まることを示唆する結果が得られた。つまり、元素置換と還元アニールの効果は異なっており、単純にどちらも電子をドープする見方ではないことを意味する。また、同系のCe置換した単結晶を用いた中性子回折実験で高次までの磁気反射を測定した。前年度に行ったCe置換しない試料との結果を比べると、磁気散乱強度の運動量遷移依存性が異なることが明らかとなり、磁気形状因子、つまり実空間でのスピン密度分布がCe置換によって変化することを示す結果を得ることができた。現在詳細な結晶構造解析と磁気構造解析を進行中である。さらにアメリカオークリッジの中性子散乱施設において、多層系銅酸化物に対する初めての中性子散乱実験を開始することができた。試料はBi2223系で測定は弾性散乱に限った。多層系における磁気秩序と超伝導の共存状態を調べる目的の実験であるが、用いた試料が微少なため磁気秩序ピークの観測には至らなかった。しかし明瞭は核反射は観測することができたため、今後、試料を増量しノイズを低減することで中性子散乱による磁気秩序の観測が充分に可能であるとの手応えと改善の指針を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
国内中性子散乱施設が計画外停止したため、研究の要であった高エネルギー励起測定が行えない状況になった。ただし、低エネルギー励起は静的磁気相関の研究を海外実験施設で行うことで、研究全体の進行の遅れは最小限に抑えることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
J-PARCの再稼働により、高エネルギー中性子散乱実験を重点的に行い、これまで未踏であった300meVを越える高エネルギー領域へとスピンダイナミクスの研究の重心を移す。特に、元素置換しなくても超伝導の発現が可能であると最近報告されているT’構造銅酸化物R2CuO4（R:希土類）において、磁性の起源を明らかにするため全磁気励起スペクトルを観測し、その温度依存性をも捉える実験に取り組む。その結果をMott絶縁体であるT構造La2CuO4のスピン波励起の特徴を比べることから、結晶構造の違いによる磁性の相違点を明らかにし、銅酸化物における磁気・電子相関の電子・ホール対称性に対する決定的な情報を得ることを目指す。
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[Journal Article] Temperature Dependence of Spin Fluctuations in Underdoped La1.90Sr0.10CuO42014
Author(s)
K. Sato, M. Matsuura, M. Fujita, R. Kajimoto, S. Ji, K. Ikeuchi, M. Nakamura, Y. Inamura, M. Arai, M. Enoki, and K. Yamada
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Journal Title
J. Phys. Soc. Jpn.
Volume: accepted
Pages: accepted
Peer Reviewed
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[Journal Article] Temperature Dependence of Spin Excitations in the Frustrated Spin Chain System CuGeO32013
Author(s)
M. Fujita, C. D. Frost, S. M. Bennington, R. Kajimoto, M. Nakamura, Y. Inamura, F. Mizuno, K. Ikeuchi, and M. Arai,
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Journal Title
J. Phys, Soc. Jpn.
Volume: 82
Pages: 084708
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Resonant inelastic X-ray scattering study of intra-band charge excitation in hole-doped high-Tc cuprates2013
Author(s)
S. Wakimoto, K. Ishii, H. Kimura, K. Ikeuchi, Y. Yoshida, T. Adachi, D. Case, M. Fujita, Y. Fukunaga, T. Gog, Y. Koike, J. Mizuki, and K. Yamada
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Journal Title
Phys. Rev. B.
Volume: 87
Pages: 104511
DOI
Peer Reviewed
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