極端条件下における電荷・軌道相関と相分離のX線散乱による研究

• 研究課題/領域番号: 15540350
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 下村 晋 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (00260216)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2005年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2004年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2003年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: X線散乱 / 電荷秩序 / 軌道秩序 / 金属絶縁体転移 / 磁場 / 高圧 / マンガン酸化物 / 電気抵抗率 / シンクロトロン放射光 / 遷移金属酸化物 / 希土類化合物 / シンクロトロン方射光 / 磁場中X線回折 / 高圧X線回折 / 巨大磁気抵抗効果 / 電荷整列

研究概要

本研究では、遷移金属や希土類を含む化合物においてあらわれる電荷・軌道・磁性の秩序とその発現機構の解明を目的とし、温度の他に磁場や圧力といった極端条件下でX線散乱実験を行い、磁性の変化や原子間距離の変化により誘起された相転移を調べた。具体的な結果は以下の通りである。
1.極端条件下でのペロフスカイト型マンガン酸化物の相転移と構造変化についてX線回折法により調べた。Eu_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3について磁場誘起絶縁体金属転移に伴う構造変化を調べた結果、相転移に伴うMn-O-Mn結合角の変化は二重交換模型に矛盾しなかった。また、電荷軌道秩序を示す物質について高圧低温下でのX線回折実験を行い、新しい秩序化や秩序の崩壊を示唆する結果を得た。
2.混合原子価物質Fe_2BO_4についてシンクロトロン放射光を用いた粉末X線回折実験をおこない、その結果をリートベルト法により解析し、電荷の秩序化に対して構造変化が現れることを示した。
3.低次元物質RNiC_2(Rは希土類元素)について電気抵抗率の特異な温度依存性について明らかにした。さらに、低温下でのX線回折実験により、衛星反射が絶縁体・金属転移温度以下で現れることを見いだした。この結果は電荷密度波転移であることを示唆している。
4.コヒーレントX線による光子相関分光実験の技術的開発とその評価をおこなった。さらに、秩序無秩序転移をおこす物質についてスペックルパターンを得た。
5.低次元性や多極子秩序を示す物質について、SPring-8からの放射光を用いた強磁場中でのX線回折実験を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Study of High-Field Magnetic Phases of the Low-Carrier-System Cep by Synchrotron Radiation X-ray Diffraction (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Hannan, D.Kawana, K.Kuwahara, M.Kohgi, Y.Narumi, Y.Tabata, S.Shimomura, Y.Tanaka, K.Katsumata
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 74 ページ: 2301-2309
  • NAID: 110001979709
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Manipulating the Multipole Moments in CeB_6 by Magnetic Fields (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, K.Katsumata, S.Shimomura, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 74 ページ: 2201-2204
  • NAID: 110001979691
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The giant magneto-volume effect in solid oxygen (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Katsumata, S.Kimura, U.Staub, Y.Narumi, Y.Tanaka, S.Shimomura, T.Nakamura, S.W.Lovesey, T.Ishikawa, H.Kitamura
  • 雑誌名: Journal of the Physical : Condensed Matter 17
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Synchrotron X-ray Diffraction Studies of a-Gd_2S_3 (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Katsumata, A.Kikkawa, Y.Tanaka, S.Shimomura, S.Ebisu, S.Nagata
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 74 ページ: 1598-1601
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Study of High-Field Magnetic Phases of the Low-Carrier-System CeP by Synchrotron Radiation X-ray Diffraction (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Hannan, D.Kawana, K.Kuwahara, M.Kohgi, Y.Narumi, Y.Tabata, S.Shimomura, Y.Tanaka, K.Katsumata
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 74 ページ: 2301-2309
  • NAID: 110001979709
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Manipulating the Multipole Moments in CeB_6 by Magnetic Fields (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, K.Katsumata, S.Shimomura, Y.Onuki
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 74 ページ: 2201-2204
  • NAID: 110001979691
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The giant magneto-volume effect in solid oxygen (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Katsumata, S.Kimura, U.Staub, Y.Narumi, Y.Tanaka, S.Shimomura, T.Nakamura, S.W.Lovesey, T.Ishikawa, H.Kitamura
  • 雑誌名: J.Phys.Cond.Matter 17
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synchrotron X-ray Diffraction Studies of α-Gd_2S_3 (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Katsumata, A.Kikkawa, Y.Tanaka, S.Shimomura, S.Ebisu, S.Nagata
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 74 ページ: 1598-1601
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synchrotron X-ray Diffraction Studies of α-Gd_2S_3 (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Katsumata, A.Kikkawa, Y.Tanaka, S.Shimomura, S.Ebisu, S.Nagata
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 74 ページ: 1598-1601
• [雑誌論文] The giant magneto-volume effect in solid oxygen (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Katsumata, S.Kimura, U.Staub, Y.Narumi, Y.Tanaka, S.Shimomura, T.Nakamura, S.W.Lovesey, T.Ishikawa, H.Kitamura
  • 雑誌名: Journal of Physics : Condensed Matter 17
• [雑誌論文] Study of High-Field Magnetic Phases of the Low-Carrier-System CeP by Synchrotron Radiation X-ray Diffraction (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Hannan, D.Kawana, K.Kuwahara, M.Kohgi, Y.Narumi, Y.Tabata, S.Shimomura, Y.Tanaka, K.Katsumata
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 74 ページ: 2301-2309
  • NAID: 110001979709
• [雑誌論文] Direct and quantitative determination of the orbital ordering in CeB_6 by X-ray diffraction (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, U.Staub, K.Katsumata, S.W.Lovesey, J.E.Lorenzo, Y.Karumi, V.Seagnoli, S.Shimomura, Y.Tabata, Y.Onuki, Y.Kuramoto, A.Kikkawa, T.Ishikawa, H.Kitamura
  • 雑誌名: Europhysics Letters 68 ページ: 671-677
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structural Change on the Magnetic Field-Induced Insulator-to-Metal Transition in Distorted Perovskite Eu_0.6Sr_0.4MnO_3 (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamura, S.Shimomura, N.Ikeda, S.Nimori, T.Takeuchi, K.Itoh
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 73 ページ: 3059-3063
  • NAID: 110001979256
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Lattice Constants, Electrical Resistivity and Specific Heat of RNiC_2 (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Murase, A.Tobo, H.Onodera, Y.Hirano, T.Hosaka, S.Shimomura, N.Wakabayashi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 73 ページ: 2790-2794
  • NAID: 110001979206
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Synchrotron X-ray Diffraction Studies of the Incommensurate Phase of a Spin-Peierls System CuGeO_3 in Strong Magnetic Fields (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Narumi, K.Katsumata, Y.Tabata, S.Kimura, Y.Tanaka, T.Nakamura, S.Shimomura, et al.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 73 ページ: 2650-2653
  • NAID: 110001979185
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Observation of a lattice instability at the field-induced phase transition of the spin-gapped compound Cu_2 (C_5H_12N_2)_2Cl_4 (2004)
  • 著者名/発表者名: J.E.Lorenzo, K.Katsumata, Y.Narumi, S.Shimomura, Y.Tanaka, M.Hagiwara, H.Mayaffre, C.Berthier, O.Piovesana, T.Ishikawa, H.Kitamura
  • 雑誌名: Physical Review B 69 ページ: 220409-220409
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Synchrotron X-ray Diffraction Studies on Magnetic Materials in High Magnetic Fields (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Narumi, K.Katsumata, Y.Tanaka, T.Nakamura, S.Shimomura, Y.Tabata, S.Kimura, M.Matsuda
  • 雑誌名: PHYSICA B 345 ページ: 78-81
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Non-resonant X-ray Bragg diffraction by CeB_6 (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, U.Staub, Y.Narumi, K.Katsumata, V.Scagnoli, S.Shimomura, Y.Tabata, Y.Onuki
  • 雑誌名: PHYSICA B 345 ページ: 78-81
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The Coexistence of Magnetic Phases at the First-Order Phase Transition of a Metamagent FeCl_22H_2O Studied by X-ray Diffraction (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Narumi, K.Katsumata, T.Nakamura, Y.Tanaka, S.Shimomura, T.Ishikawa, M.Yabashi
  • 雑誌名: Journal of the Physical : Condensed Matter 16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic Field Induced Phase Transition in Distorted Perovskite Eu_0.6Sr_0.4MnO_3 (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamura, S.Shimomura, N.Ikeda, M.Mizumaki, H.Ohsumi, S.Nimori, K.Itoh
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 272-276 ページ: 424-425
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 「研究成果報告書概要(欧文)」より (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, U.Staub, K.Katsumata, S.W.Lovesey, J.E.Lorenzo, Y.Narumi, V.Scagnoli, S.Shimomura, Y.Tabata, Y.Onuki, Y.Kuramoto, A.Kikkawa, T.Ishikawa, H.Kitamura
  • 雑誌名: Europhysics Letters 68 ページ: 671-677
• [雑誌論文] Structural Change on the Magnetic Field-Induced Insulator-to-Metal Transition in Distorted Perovskite Eu_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3 (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamura, S.Shimomura, N.Ikeda, S.Nimori, T.Takeuchi, K.Itoh
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 73 ページ: 3059-3063
  • NAID: 110001979256
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Lattice Constants, Electrical Resistivity and Specific Heat of RNiC_2 (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Murase, A.Tobo, H.Onodera, Y Hirano, T.Hosaka, S.Shimomura, N.Wakabayashi
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 73 ページ: 2790-2794
  • NAID: 110001979206
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synchrotron X-ray Diffraction Studies of the Incommensurate Phase of a Spin-Peierls System CuGeO_3 in Strong Magnetic Fields (2004)
  • 著者名/発表者名: Y Narumi, K.Katsumata, Y.Tabata, S.Kimura, Y.Tanaka, T.Nakamura, S.Shimomura, M.Matsuda, I.Harada, Y.Nishiyama, T.Ishikawa, H.Kitamura, T.Hara, T.Tanaka, K.Tamasaku, M.Yabashi, S.Goto, H.Ohashi, K.Takeshita, T.Ohata, T.Matsushita, T.Bizen
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 73 ページ: 2650-2653
  • NAID: 110001979185
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Observation of a lattice instability at the field-induced phase transition of the spin-gapped compound Cu_2(C_5H_<12>N_2)_2Cl_4 (2004)
  • 著者名/発表者名: J.E.Lorenzo, K.Katsumata, Y.Narumi, S.Shimomura, Y.Tanaka, M.Hagiwara, H.Mayaffre, C.Berthier, O.Piovesana, T.Ishikawa, H.Kitamura
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 69 ページ: 220409-220409
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synchrotron X-ray Diffraction Studies on Magnetic Materials in High Magnetic Fields (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Narumi, K.Katsumata, Y.Tanaka, T.Nakamura, S.Shimomura, Y.Tabata, S.Kimura, M.Matsuda
  • 雑誌名: PHYSICA B 346 ページ: 11-14
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The Coexistence of Magnetic Phases at the First-Order Phase Transition of a Metamagnet FeCl_22H_2O Studied by X-ray Diffraction (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Narumi, K.Katsumata, T.Nakamura, Y.Tanaka, S.Shimomura, T.Ishikawa, M.Yabashi
  • 雑誌名: J.Phys.Condensed Mat. 16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Magnetic Field Induced Phase Transition in Distorted Perovskite Eu_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3 (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamura, S.Shimomura, N.Ikeda, M.Mizumaki, H.Ohsumi, S.Nimori, K.Itoh
  • 雑誌名: J.Mag.Mag.Mat. 272-276 ページ: 424-425
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structural Change on the Magnetic Field-Induced Insulator-to-Metal Transition in Distorted Perovskite Eu_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3 (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamura, S.Shimomura, N.Ikeda, S.Nimori, T.Takeuchi, K.Itoh
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 73 ページ: 3059-3063
  • NAID: 110001979256
• [雑誌論文] Observation of a lattice instability at the field-induced phase transition of the spin-gapped compound Cu_2(C_5H_<12>N_2)_2Cl_4 (2004)
  • 著者名/発表者名: J.E.Lorenzo, K.Katsumata, Y.Narumi, S.Shimomura, Y.Tanaka, M.Hagiwara, H.Mayaffre, C.Berthier, O.Piovesana, T.Ishikawa, H.Kitamura
  • 雑誌名: Physical Review B 69 ページ: 220409-220409
• [雑誌論文] Synchrotron X-ray Diffraction Studies of the Incommensurate Phase of a Spin-Peierls System CuGeO_3 in Strong Magnetic Fields (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Narumi, K.Katsumata, Y.Tabata, S.Kimura, Y.Tanaka, T.Nakamura, S.Shimomura, M.Matsuda, I.Harada, Y.Nishiyama, T.Ishikawa, H.Kitamura, T.Hara, T.Tanaka, K.Tamasaku, M.Yabashi, S.Goto, H.Ohashi.K.Takeshita, T.Ohata, T.Matsushita, T.Bizen
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 73 ページ: 2650-2653
  • NAID: 110001979185
• [雑誌論文] Direct and quantitative determination of the orbital ordering in CeB_6 by X-ray diffraction (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, U.Staub, K.Katsumata, S.W.Lovesey, J.E.Lorenzo, Y.Narumi, V.Scagnoli, S.Shimomura, Y.Tabata, Y.Onuki, K.Kuramoto, A.Kikkawa.T.Ishikawa, H.Kitamura
  • 雑誌名: Europhysics Letters 68 ページ: 671-677
• [雑誌論文] Magnetic field-induced phase transition in distorted perovskite Eu_0.6Sr_0.4MnO_3 (2003)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamura, S.Shimomura, N.Ikeda
  • 雑誌名: Spring-8 Research Frontiers 2003 ページ: 50-51
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic field-induced phase transition in distorted perovskite Eu_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3 (2003)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamura, S.Shimomura, N.Ikeda
  • 雑誌名: SPring-8 Research Frontiers 2003 ページ: 50-51
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Narumi, K.Katsumata, T.Nakamura, Y.Tanaka, S.Shimomura, T.Ishikawa, M.Yabashi: "The coexistence of magnetic phases at the first-order phase transition of a metamagnet FeCl_22H_2O studied by x-ray diffraction"Journal of Physics : Condensed Matter. 16. L57-L63 (2004)
• [文献書誌] S.Nakamura, S.Shimomura, N.Ikeda, M.Mizumaki, H.Ohsumi, S.Nimori, K.Itoh: "Magnetic Field Induced Phase Transition in Distorted Perovskite Eu_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3"Journal of Magnetism and and Magnetic Materials. (in press). (2004)
• [文献書誌] Y.Tanaka, U.Staub, Y.Narumi, K.Katsumata, V.Scagnoli, S.Shimomura, Y.Tabata, Y.Onuki: "Non-resonant X-ray Bragg diffraction by CeB_6"Physica B. (in press). (2004)