| Project/Area Number |
24K00577
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
野尻 浩之 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80189399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桑原 慶太郎 茨城大学, 基礎自然科学野, 教授 (90315747)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2026: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2025: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2024: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
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| Keywords | 強磁場 / Ｘ線散乱 / 軟Ｘ線共鳴散乱 / 超強磁場 / Ｘ線共鳴散乱 / 電荷秩序 |
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| Outline of Research at the Start |
物性物理学の核心は、電子という1つの粒子が多数集まり互いに相互作用することで生まれる新しい状態の探求にある。そこでは、 磁気, 電荷, 軌道, 格子の自由度が絡み合い、予想も出来ない現象がしばしば出現する。このような状態で、強磁場を加えると、物質の状態を精密に制御可能である. 一方で, 物質における対称性の変化の重要性が最近着目されているが、磁場反転は、時間反転対称性の破れに関係する。本研究では、,強磁場とＸ線を利用して, 「多体系がどのように対称性を破り秩序化するのか?」という,物性研究の核心的な問いを探求することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、軟Ｘ線共鳴散乱を実現するための装置開発を推進した。軟Ｘ線共鳴散乱は磁気散乱や元素選択的な高感度の散乱を実施出来るため、YBCOのCWD転移をはじめ、多くの応用があるが、強磁場との組み合わせは本課題が初めてである。共鳴散乱では、エネルギーが吸収端で決定され、その結果散乱角は自動的に指定される。散乱角は例えばYBCOの主要元素であるCuの場合は105度程度となり、これに加えて磁場を加える方向に指定があるため、ソレノイドコイルはもとより、スプリットコイルも利用できない場合が多い。これに対応するために、スプリットコイルと高開き角コニカルソレノイドを複合した、コニカルスプリットコイルを新たに設計し、実用化した。また、共鳴散乱のＸ線は軟Ｘ線であるため超高真空への対応も必要であり、高真空対応の接着剤やセラミックス材料、真空抜き穴加工などの技術を組み合わせて、超高真空対応のコイルの開発に成功した。
このコイルを用いた予備実験をベルリンのBessyIIおよびSLACにおいて行い、実際に強磁場下で散乱を観測し、測定が可能であることを確認した。この結果、これまで行ってきた非共鳴の硬Ｘ線に加えて軟Ｘ線でも強磁場Ｘ線散乱実験が可能になった。
一方、より低温での実験を行うために、新しい冷凍機を導入し、冷凍能力を向上することで、2 Kでの安定的な運転に成功した。実際のビームラインでは真空系の能力が若干低下するため、それに対応する排気系の改良も行った。
これらの開発と並行して、磁気散乱の候補物質について、ゼロ磁場を含む予備実験を実施し、次年度における本格的な強磁場実験の準備を進めた。
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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
今年度は、軟Ｘ線の実験に必要な強磁場コイル開発や低温冷却能力の向上など、実験を実施するための基盤的な技術が着実に進展し、実験的なブレークスルーを実現することが出来た。実際に研究対象とする系の予備実験も着実に進展しており、研究の進展は順調であると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験技術は整いつつあるので、来年度以降、SACLA、BessyII、LCLSで集中的な実験を実施する予定であり、研究期間内において、目指す成果の達成を確実にするために、個別の課題について、国際共同研究を推進する。
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