2013 Fiscal Year Annual Research Report
軟X線共鳴回折によるカイラリティイメージングの研究
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25247054
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
田中 良和 独立行政法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 専任研究員 (90250109)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 新機能材料 / 放射光 / X線・粒子線 / 共鳴X線回折 / 強相関系 |
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| Research Abstract |
21世紀より共鳴X線回折が軟X線領域で盛んに行われるようになってきた．特に3d遷移金属のL吸収端は400eVから900eVのエネルギー領域にある．このL吸収端を利用することによって，いままで見ることが困難であった3d軌道の秩序状態，磁気秩序を直接観察することができる．我々は，円偏光X線を用いて3d遷移金属化合物や4f希土類化合物の磁気，構造カイラリティのドメイン構造を観察，制御するために研究を進めている．平成23年度は，X線集光ビームシステムの検討を行った．本システムの可能性として精密KBミラー，ゾーンプレートの設計を行った．その結果，ゾーンプレートが最も有効であることが判明した．
現在，回折実験に用いるためのゾーンプレートの製作が完了している．超高真空装置内において回折のための空間を確保し，焦点距離，有効集光径などの計算を行った結果．700eVから1000eVのエネルギー範囲において，約200nmの有効集光径が最も適していることが判明した．昨年度行ったSPring-8ビームライン17SUで行ったビーム集光のための予備実験は，予定通り成功した．ゾーンプレートを導入することよって現在の空間分解能60マイクロメートルを2桁以上落とすこととなり，より詳細なカイラリティ構造の観察ができるようになる．
一方，我々は大阪大学大学院基礎工学科木村研究室との共同研究を行い，希土類化合物DyFe3(BO3)4のDy四極子モーメントのカイラルイメージの観察に成功した．この研究成果は，英国の科学雑誌「Nature Materials」に出版された．
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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
昨年度に予定していた「X線集光ビームシステムの検討」は予定通り終了した．ゾーンプレートによる予備的な集光実験によって，ほぼ計算どおり集光できることが判明した．現在，レーザービームの設置作業を進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
１．昨年度，集光ビームシステムについて，精密KBミラーあるいはゾーンプレートの設計を行った結果，ゾーンプレートによる集光が最もこの研究に適していることが判明した．今年度は，その設計の結果得られたゾーンプレートを実際に回折装置に導入する．
２．より良い効果的な集光配置を実現するために，入射X線に対して精密位置制御を行う必要がある．このために，三次元ピエゾ素子およびマイクロメートル並進システムを同時に導入する．また，カイラルイメージを測定するために，測定試料もナノメートルの精度で二次元スキャンを行う必要がある．このための測定試料のための二次元並進移動システムを構築する．
３．カイラリティを制御するため外場としてレーザービームを導入する．レーザービームの基本波は840nmである．この変更を円偏光に切り替えるため1/4波長板を導入し，円偏光の右，左を切り替えるためのシステムを構築する．
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[Journal Article] Observation of quadrupole helix chirality and its domain structure in DyFe3(BO3)42014
Author(s)
T. Usui, Y. Tanaka, H. Nakajima, M. Taguchi, A. Chainani, M. Oura, S. Shin, N. Katayama, H. Sawa, Y. Wakabayashi, and T. Kimura
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Journal Title
Nature Materials
Volume: 13
Pages: 611-618
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Existence of Orbital Order and its Fluctuation in Superconducting Ba(Fe1-xCox)2As2 Single Crystals Revealed by X-ray Absorption Spectroscopy2013
Author(s)
Y. K. Kim, W. S. Jung, G. R. Han, K.-Y. Choi, K.-H. Kim, C.-C. Chen, T. P. Devereaux, A. Chainani, J. Miyawaki, Y. Takata, Y. Tanaka, M. Oura, S. Shin, A. P. Singh, H. G. Lee, J.-Y. Kim, and C. Kim
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 111
Pages: 217001
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Observation of multipole helix-chiral domains by resonant x-ray scattering2013
Author(s)
T. Kimura, Y. Tanaka, Y. Hiraoka, T. Usui, H. Nakajima, M. Taguchi, A. Chainani, M. Oura, S. Shin, and Y. Wakabayashi
Organizer
FIRST-QS2C Workshop
Place of Presentation
Tokyo, Japan
Year and Date
20131113-20131116
Invited
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