2014 Fiscal Year Annual Research Report
Ｘ線自由電子レーザーを用いた強相関電子のリアルタイム観察
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25610089
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
笹川 崇男 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 准教授 (30332597)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 強相関電子系 / X線自由電子レーザー / 時間分解分光 / 電荷スピン秩序 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高温超伝導や巨大磁気抵抗など強電子相関物質の示す異常電子物性の起源に迫るために、時間分解共鳴X線散乱実験にX線自由電子レーザーを用いることで、ナノスケールの電荷スピン秩序の様子を超高速時間分解して観察することに挑戦した。通常レーザーを用いた中赤外やテラヘルツの時間分解分光測定も同一単結晶試料を対象として行うことにより、相補的なデータの収集も行った。
単結晶試料は、赤外線集光加熱炉を用いた溶媒移動浮遊帯域法や、石英封管中での気相輸送法やBridgman法などによって準備した。スタンフォード大学線形加速器研究所(SLAC)・線形加速器コヒーレント光源(LCLS)のSXRビームラインにおいて、X線自由電子レーザーを用いた時間分解共鳴X線散乱実験を行うことで、ポンプ光で乱した電荷秩序がフェムト秒からピコ秒の時間スケールで回復してゆく様子を観測した。これにより、強相関電子系における電荷秩序の振幅、位相、相関長の時間変化を明らかにすることに成功した。一方で、超高速分光により、短距離と長距離で複雑に相互作用する電荷秩序と格子振動のダイナミクスも明らかにすることができた。
これらの結果を総合的に解析することで、NiO2平面正方格子上に電荷スピン秩序をもつLa2-xSrxNiO4 については、擬ギャップ形成に対する電荷局在化の役割についてまで議論することができた。
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