2015 Fiscal Year Annual Research Report
共鳴軟Ｘ線コヒーレント回折法が拓く新しいドメイン構造物性研究
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25286090
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
中尾 裕則 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, 准教授 (70321536)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | コヒーレント回折 / 共鳴Ｘ線散乱 / ドメイン / 外場応答 / 構造物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、強相関電子系の巨大応答現象の背後に存在すると期待されている相分離・２相共存といったドメインの応答状態を、共鳴軟Ｘ線コヒーレント回折法により観測する手法の確立を目指す。H27年度は、H26年度に開発した試料自身でコヒーレントX線を切り出す実験手法を、実際の系に適用した。具体的には、磁場を介さない情報の消去・書込ができ、高速・低消費電力・高密度な次世代記録素子や演算素子として期待されているトポロジカルな磁気構造であるスキルミオン格子の観測に適用した。結果、共鳴軟X線散乱法によるスキルミオン格子の観測に成功した。この結果は、これまでに報告されていた電顕や中性子回折の結果と比較して、放射光ならではの非常に高角度分解能での観測法であることを示すとともに、共鳴信号が非常に強くフレームレート(10Hz)でのリアルタイム観測を実現させた。この特徴を生かし、磁場変化後の数秒間での格子緩和に付随したスキルミオン格子の回転というカイネティクスの存在だけでなく、磁場の上げ下げで異なる緩和過程を示すことも明らかにした。さらに、コヒーレント回折イメージング法を適用し、磁場に対するドメイン変化の評価を行った。結果、PFで利用できるコヒーレントX線でイメージングが行えることを示すことが出来た。ただし、X線照射領域全体がほぼ単一ドメインになっているため、本来の意味のイメージングは出来なかった。その他、マンガン酸化物人工超格子における共鳴軟X線散乱による電子状態の解明や、共鳴軟X線散乱によるLaCoO3薄膜の特異な表面状態の解明を行った。
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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
当初の目的である共鳴軟Ｘ線コヒーレント回折法により観測する手法として、試料自身でコヒーレントX線を切り出す方法がほぼ確立でき目的の１つは達成された。また、得られたコヒーレント回折像から実像に戻す方法として、位相回復アルゴリズムを適用することで、実像が得られることも確認することができた。ただし、上述のように、X線照射領域全体がほぼ単一ドメインになっているため、本来の意味のイメージングにはなっていない。今後、その他の系に本手法を適用していく。また、X線ホログラフィの手法も適用してみたが、コヒーレント回折の方が測定対象の観測に適していることが分かった。一方、４象限スリットを用いたコヒーレントX線の切り出し実験は、真空中で駆動させる機器を既存の回折計に対応するように設計するところで時間がかかった。特に回折計を制作したメーカーの担当者と、軟X線用回折計の真空槽内に４象限スリット設置するためのステージの設計を進めてきていたのだが、担当者が事情により退社してしまった。このため年度内の製作を見合わせた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では、「軟 X 線領域でのコヒーレントX 線の利用は、硬 X 線と比べて波長が長く、長いコヒーレント長を比較的容易に得られるのがメリットであり、多少輝度が良くない PFでもコヒーレント X 線が利用できること」に着目し、研究を進めてきた。結果、すでに述べてきたように、PFでのコヒーレントX線の利用が可能であることを示した。今後は、残された課題である、４象限スリットを用いたコヒーレントX線の切り出し実験を実施するため、４象限スリット設置するためのステージを新規に設計・製作し、実験を実施する。
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| Causes of Carryover |
４象限スリットを用いたコヒーレントX線の切り出し実験に向け、軟X線用回折計の真空槽内に４象限スリット設置するためのステージを、回折計を制作したメーカーと検討してきたが、設計を担当していたメーカーの担当者が事情により退社してしまった。そのため、改めて、設計打ち合わせから他メーカーで進める必要が出てきたため、年度内に製作することが出来なくなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
４象限スリット設置するためのステージを、H28年度に新しいメーカーと相談の上、新規に設計・製作する。
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Research Products
(33 results)
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[Journal Article] Observation of all-in type tetrahedral displacements in nonmagnetic pyrochlore niobates2016
Author(s)
S. Torigoe, Y. Ishimoto, Y. Aoishi, H. Murakawa, D. Matsumura, K. Yoshii, Y. Yoneda, Y. Nishihata, K. Kodama, K. Tomiyasu, K. Ikeda, H. Nakao, Y. Nogami, N. Ikeda, T. Otomo, and N. Hanasaki
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 93
Pages: 085109:1-5
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Orthorhombic distortion and orbital order in vanadium spinel FeV2O42016
Author(s)
S. Kawaguchi, H. Ishibashi, S. Nishihara, S. Mori, J. Campo, F. Porcher, O. Fabelo, K. Sugimoto, J. Kim, K. Kato, M. Takata, H. Nakao, and Y. Kubota
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 93
Pages: 024108:1-9
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Quantum Hall effect in a bulk antiferromagnet EuMnBi2 with magnetically confined two-dimensional Dirac fermions2016
Author(s)
Hidetoshi Masuda, Hideaki Sakai, Masashi Tokunaga, Yuichi Yamasaki, Atsushi Miyake, Junichi Shiogai, Shintaro Nakamura, Satoshi Awaji, Atsushi Tsukazaki, Hironori Nakao, Youichi Murakami, Taka-hisa Arima, Yoshinori Tokura, Shintaro Ishiwata
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Journal Title
Science Advances
Volume: 29 Jan 2016: Vol. 2, no. 1
Pages: e1501117
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Two kinds of in-plane resistivity anisotropy in Fe 1+ delta Te ( delta =0.09) as seen via synchrotron radiation x-ray diffraction and in situ resistivity measurements2015
Author(s)
Taro Nakajima, Tadashi Machida, Hironori Kariya, Daiki Morohoshi, Yuichi Yamasaki, Hironori Nakao, Kazuto Hirata, Takashi Mochiku, Hiroyuki Takeya, Setsuo Mitsuda, and Hideaki Sakata
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 91
Pages: 205125:1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Structural anomalies and short-range magnetic correlations in the Sr2VO42015
Author(s)
Ichihiro Yamauchi, Kazuhiro Nawa, Masatoshi Hiraishi, Masanori Miyazaki, Akihiro Koda, Kenji M. Kojima, Ryosuke Kadono, Hironori Nakao, Reiji Kumai, Youichi Murakami, Hiroaki Ueda, Kazuyoshi Yoshimura, and Masashi Takigawa
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 92
Pages: 064408:1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] 層状反強磁性体EuMnBi2におけるディラック電子の量子化ホール抵抗の観測2016
Author(s)
増田英俊, 酒井英明 , 徳永将史, 山崎裕一 , 三宅厚志, 塩貝純一, 中村慎太郎, 淡路智, 塚崎敦, 中尾裕則, 村上洋一, 有馬孝尚 , 十倉好紀 , 石渡晋太郎
Organizer
日本物理学会第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学 泉キャンパス（宮城県仙台市）
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] 軟X線回折によるLa1/3Sr2/3FeO3薄膜の磁気秩序の膜厚依存性の研究2015
Author(s)
山本航平, 平田靖透, 堀尾眞史, 横山優一, 田久保耕, 簔原誠人, 組頭広志, 山崎裕一, 中尾裕則, 村上洋一, 藤森淳, 和達大樹
Organizer
日本物理学会2015年秋季大会
Place of Presentation
関西大学 千里山キャンパス(大阪府吹田市)
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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[Presentation] 時間分解軟X線散乱で見たLa1/3Sr2/3FeO3薄膜における磁気秩序の超高速融解2015
Author(s)
和達大樹, 津山智之, 伊藤俊, N. Pontius, C. Schussler-Langeheine, 松田巌, 簔原誠人, 組頭広志, 山崎裕一, 中尾裕則, 村上洋一
Organizer
日本物理学会2015年秋季大会
Place of Presentation
関西大学 千里山キャンパス(大阪府吹田市)
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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