2014 Fiscal Year Research-status Report
電荷注入された量子スピン鎖におけるスピン-電荷ダイナミクスの研究
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26400376
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
横尾 哲也 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 (10391707)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 低次元磁性 / 量子スピン / ハルデンギャップ / 量子ビーム / 中性子散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は無機物質でハルデンギャップを有するNd2BaNiO5のNd3+イオンの一部をCa2+で置換することにより、Ni一次元ハルデン鎖にホールを導入し、量子スピン鎖中におけるホールの運動状態を明らかにすることを目的としている。Nd2BaNiO5は無機化合物の特性である元素置換が比較的容易にできる系で、系統的なCa置換をおこなった試料の単結晶育成を行い、中性子散乱を用いて量子スピン鎖とホール導入による励起状態の研究を行う。今年度は(Nd1-xCax)2BaNiO5でCaドープ量 x=0.035と0.1についての中性子非弾性散乱を行った。実験はJ-PARCの物質生命科学実験施設、高分解能チョッパー分光器を用いた。パルス中性子の利点を生かし、一度の測定でエネルギー-運動量空間における励起状態のマッピングを観測した。ブリルアンゾーン全域に亘って100 meVまでの全体像を捉えることに成功した。量子一次元鎖によるスピン揺動は10 meV近傍にスピンギャップ（ハルデンギャップ）を有し、ゾーン境界では60 meVの分散を示す。一方、20 meVと40 meV近傍には分散を示さないフラットな励起が観測された。これはNdイオンの結晶場励起と考えられる。またスピンギャップより低いエネルギー領域においても、ホール導入に伴う特徴的な励起が観測された。高温で非常に大きな揺らぎを示していたゾーン中心付近のスペクトルは三次元秩序が発達する温度（ネール点に相当）ではっきりとした励起スペクトルを示し、ギャップ内に状態を示す。ネール点以下の温度領域では4 meV付近にフラットなモードが突然出現する。
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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
当初予定していた結晶育成、評価ならびに中性子散乱実験を遂行できた（している）ため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は厳密な比較を行うために、ホールドープされていないNd2BaNiO5について結晶育成と中性子散乱実験を進める。また、その他のホール濃度についての結晶育成も行う。併せて、ホール濃度の定量評価と磁化や比熱など熱力学的諸量の測定を行い、ホール濃度依存に対して系統的に研究を行う。
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| Causes of Carryover |
試料合成に必要な時間が十分に確保できなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度に上記作業を行い、関連消耗品や原料の購入を予定している。
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| Remarks |
htmlはもう少ししたらアップします。
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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, S. Itoh
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Journal Title
Journal of Applied Physics
Volume: 115
Pages: 1-3
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Concepts of Neutron Polarisation Analysis Devices for a New Neutron Chopper Spectrometer, POLANO, in J-PARC2014
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, M. Nanbu, H. Hiraka, H.M. Shimizu, M. Takeda, M. Hino, K. Hayashi, M. Kenzelmann, U. Fliges, P. Hautle
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Journal Title
Journal of Physics Conf. Series
Volume: 502
Pages: 1-4
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Neutron Brillouin Scattering Experiments with Pulsed Neutrons on High Resolution Chopper Spectrometer HRC2014
Author(s)
S. Itoh, T. Yokoo, D. Kawana, Y. Kaneko, Y Tokura, M. Fujita, K. Yoshida, K. Saito, N. Inami, Y. Takeichi, K. Ono and Y. Endoh
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Journal Title
Journal of Physics Conf. Series
Volume: 502
Pages: 1-5
DOI
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