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弾性および非弾性共鳴X線散乱の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16540298
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Ⅰ
研究機関茨城大学

研究代表者

五十嵐 潤一  茨城大学, 理学部, 教授 (20127179)

研究分担者 高橋 学  群馬大学, 工学部, 助教授 (50250816)
野村 拓司  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (90373240)
西川 裕規  大阪市立大学, 理学研究科, 講師 (60373239)
長尾 辰哉  群馬大学, 工学部, 助教授 (00237497)
薄田 学  日本原子力研究所, 放射光科学研究センター, 博士研究員 (00370362)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2006年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2005年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2004年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード共鳴X線散乱(RXS) / 四重極遷移 / 多重極秩序 / スピン密度波(SDW) / 共鳴非弾性X線散乱(RIXS) / 電荷励起 / 2マグノン励起 / 銅酸化物 / 遷移金属L吸収端 / 電荷密度波(CDW) / アクチノイドM吸収端 / 多重極子秩序 / 遷移金属K吸収端
研究概要

共鳴X線散乱は弾性散乱と非弾性散乱に大別されるが、それぞれのスペクトルを微視的立場から理論的に解析し、その機構の解明を行い、以下の成果を得た。
弾性散乱(RXS)
1.第一原理計算を用いて、Crのスピン密度波(SDW)相における、K吸収端スペクトルを解析し、p-d混成相互作用を通して周りのCr原子の3d状態の軌道分極が4p状態に軌道分極をもたらすという機構を明らかにした。スピン密度波(SDW)状態のCr金属は、電荷密度波(CDW)状態も伴っている。CrのL吸収端を用いたCDW超格子ブラッグ点での共鳴X線散乱実験を提案し、強い散乱強度が現れることを予言した。SDW状態の交換ポテンシャルによって生じる非占有3d状態の変調が原因であると結論された。
2.局在電子描像に基づいて、双極子遷移および四重極遷移によるスペクトルと多重極秩序との関係をあらわす一般式を導いた。また、その応用として、NpO_2およびCe_<1-x>La_xB_6のスペクトルの解析を行い、八重極子秩序とスペクトルの関係を明らかにした。
非弾性散乱(RIXS)
1.Keldyshグリーン関数を用いてRIXSスペクトルの一般的定式化を行い、内殻正孔ポテンシャルによる多重散乱効果の解析を行った。ボルン近似がかなりよい近似であることが示された。また、この定式化を、La_2CuO_4、擬一次元物質であるSrCuO_2,CuGeO_3、反強磁性絶縁体NiOに対して適用した。スペクトルの形状、運動量依存性など、実験をよく再現する結果が得られ、電荷励起とスペクトルの関係を明らかにした。
2.ハイゼンベルグ反強磁性体における2マグノン励起に対応するRIXSスペクトルの定式化を行い、1/S展開(Sはスピンの大きさ)を用いて具体的にスペクトルを求め、光学領域のラマン散乱スペクトルとの違いを明確にした。

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2007 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (45件)

  • [雑誌論文] Analysis of Resonant X-Ray Scattering at the K Edge in NiO2007

    • 著者名/発表者名
      M.Takahashi
    • 雑誌名

      Physical Review B 75( 掲載予定)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two-magnon Excitations in Resonant Inelastic X-Ray Scattering from Quantum Antiferromagnets2007

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao
    • 雑誌名

      Physical Review B 75( 掲載予定)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An Ab Initio Study on L-Edge X-Ray Resonant Scattering from Chromium in the Spin Density Wave State2006

    • 著者名/発表者名
      M.Takahashi
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 75

    • NAID

      110003482813

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Resonant X-Ray Scattering on the M-Edge Spectra from Triple-k Structure Phase in U_<0.75>NP_<0.25>O_2 and UO_22006

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. Suppl. 75

      ページ: 247-249

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electric Quadrupole Contribution to Resonant X-Ray Scattering : Application to Multipole Ordering Phase in Ce_<1-x>La_xB_62006

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao
    • 雑誌名

      Physical Review B 74・10

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Theory of Resonant Inelastic X-Ray Scattering at the K Edge in La_2CuO_4 : Multiple Scattering Effects2006

    • 著者名/発表者名
      J.Igarashi
    • 雑誌名

      Physical Review B 74・24

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 遷移金属化合物におけるK吸収端共鳴X線散乱の機構-軌道秩序との関係-2006

    • 著者名/発表者名
      五十嵐潤一
    • 雑誌名

      日本物理学会誌 61・5

      ページ: 351-356

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An Ab Initio Study on L-Edge X-Ray Resonant Scattering from Chromium in the Spin Density Wave State2006

    • 著者名/発表者名
      M.Takahashi, J.Igarashi
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 75

    • NAID

      110003482813

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Resonant X-Ray Scattering on the M-Edge Spectra from Triple-k Structure Phase in U_<0.75>Np_<0.25>O_2 and UO_22006

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao, J.Igarashi
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn.Suppl. 75

      ページ: 247-249

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electric Quadrupole Contribution to Resonant X-Ray Scattering : Application to Multipole Ordering Phase in Ce_<1-x>La_xB_62006

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao, J.Igarashi
    • 雑誌名

      Phys.Rev. B 74

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Theory of Resonant Inelastic X-Ray Scattering at the K Edge in La_2CuO_4: Multiple Scattering Effects2006

    • 著者名/発表者名
      J.Igarashi, T.Nomura, M.Takahashi
    • 雑誌名

      Phys.Rev. 74

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Resonant X-Ray Scattering on the M-Edge Spectra from Triple-k Structure Phase in U_0.75Np_0.25O_2 and UO_22006

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. Suppl.75

      ページ: 247-249

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Electric Quadrupole Contribution to Resonant X-Ray Scattering : Application to Multipole Ordering Phase in Ce_1-xLa_xB_62006

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao
    • 雑誌名

      Physical Review B 74・10

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] An Ab Initio Study on L-Edge X-Ray Resonant Scattering from Chromium in the Spin Density Wave State2006

    • 著者名/発表者名
      M.Takahashi
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 75

    • NAID

      110003482813

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Resonant X-Ray Scattering from URu_2Si_22005

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 74・2

      ページ: 765-772

    • NAID

      110001979444

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of Resonant Inelastic X-Ray Scattering in La_2CuO_42005

    • 著者名/発表者名
      T.Nomura
    • 雑誌名

      Physical Review B 71

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 1/S-Expansion Study of Spin Waves in a Two-Dimensional Heisenberg Antiferromagent2005

    • 著者名/発表者名
      J.Igarashi
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Charge Dynamics in Strongly Correlated One Dimensional Cu-0 Chain Systems Revealed by Inelastic X-Ray Scattering2005

    • 著者名/発表者名
      S.Suga
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 4p States and X-Ray Spectroscopy2005

    • 著者名/発表者名
      J.Igarashi
    • 雑誌名

      Physica Scripta 72

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Resonant X-Ray Scattering Spectra from Multipole Orderings : Np M_<4.5> Edges in NpO_22005

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Resonant X-Ray Scattering from URu2Si22005

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao, J.Igarashi
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 74

      ページ: 765-772

    • NAID

      130004539141

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of Resonant Inelastic X-Ray Scattering in La2CuO42005

    • 著者名/発表者名
      T.Nomura, J.Igarashi
    • 雑誌名

      Phys.Rev. B 71

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 1/S-Expansion Study of Spin Waves in a Two-Dimensional Heisenberg Antiferromagnet2005

    • 著者名/発表者名
      J.Igarashi, T.Nagao
    • 雑誌名

      Phys.Rev. B 72

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Charge Dynamics in Strongly Correlated One Dimensional Cu-0 Chain Systems Revealed by Inelastic X-Ray Scattering2005

    • 著者名/発表者名
      S.Suga, S.Imada, A.Higashiya, A.Shigemoto, S.Kasai, M.Sing, H.Fujiwara, A.Sekiyama, A.Yamasaki, C.Kim, T.Nomura, J.Igarashi, M.Yabashi, T.Ishikawa
    • 雑誌名

      Phys.Rev. B 72

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 「研究成果報告書概要(欧文)」より2005

    • 著者名/発表者名
      J.Igarashi, M.Takahashi
    • 雑誌名

      4p States and X-Ray Spectroscopy Physics Scripta 72

    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Resonant X-Ray Scattering Spectra from Multipole Orderings : Np M_<4,5> Edges in NpO_22005

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao, J.Igarashi
    • 雑誌名

      Phys.Rev. B 72

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Charge Dynamics in Strongly Correlated One Dimensional Cu-O Chain Systems Revealed by Inelastic X-Ray Scattering2005

    • 著者名/発表者名
      S.Suga
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Resonant X-Ray Scattering Spectra from Multipole Orderings : Np M_<4,5>Edges in NpO_22005

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Resonant X-Ray Scattering from URu_2Si_22005

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 74・2

      ページ: 765-772

    • NAID

      110001979444

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Resonant Inelastic X-Ray Scattering at the K Edge of Ge2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Nisikawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc.Jpn. 73

      ページ: 970-975

    • NAID

      110001974375

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Magnetic Resonant X-Ray Scattering at the Ga K Edge in UGa_3 : A Band Theoretical Approach2004

    • 著者名/発表者名
      M.Usuda
    • 雑誌名

      Physical Review B 69

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Theoretical Study on Resonant Inelastic X-Ray Scattering in Quasi-One-Dimensional Cuprates2004

    • 著者名/発表者名
      T.Nomura
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 73・7

      ページ: 1677-1680

    • NAID

      110001954877

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anisotropy of Resonant Inelastic X-Ray Scattering at the K Edge of Si : Theoretical Analysis2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Nisikawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 73・11

      ページ: 3171-3176

    • NAID

      110001979273

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Resonant Magnetic X-Ray Scattering Spectra in Spin-Density-Wave State of Cr from ab initio Band Structure Calculations2004

    • 著者名/発表者名
      M.Takahashi
    • 雑誌名

      Physical Review B 70

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Resonant Inelastic Scattering at the K Edge of Ge2004

    • 著者名/発表者名
      Y Nisikawa, M.Usuda, J.Igarashi, H.Shoji, T.Iwazumi
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 73

      ページ: 970-975

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Magnetic Resonant X-Ray Scattering at the Ga K Edge in UGa3 : a Band Theoretical Approach2004

    • 著者名/発表者名
      M.Usuda, J.Igarashi, A.Kodama
    • 雑誌名

      Phys.Rev. B 69

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Theoretical Study on Resonant Inelastic X-Ray Scattering in Quasi-One-Dimensional Cuprates2004

    • 著者名/発表者名
      T.Nomura, J.Igarashi
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 73

      ページ: 1677-1680

    • NAID

      110001954877

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anisotropy of Resonant Inelastic X-Ray Scattering at the K Edge of Si : Theoretical Analysis2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Nisikawa, M.Usuda, J.Igarashi
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 73

      ページ: 3171-3176

    • NAID

      110001979273

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Resonant Magnetic X-Ray Scattering Spectra in Spin-Density-Wave State of Cr from Ab Initio Band Structure Calculations2004

    • 著者名/発表者名
      M.Takahashi, J.Igarashi, K.Hirai
    • 雑誌名

      Phys.Rev. B 70

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Theoretical Study on Resonant Inelastic X-Ray Scattering in Quasi-One-Dimensional Cuprates2004

    • 著者名/発表者名
      T.Nomura
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 73・7

      ページ: 1677-1680

    • NAID

      110001954877

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Anisotropy of Resonant Inelastic X-Ray Scattering at the K Edge of Si : Theoretical Analysis2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Nisikawa
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 73・11

      ページ: 3171-3176

    • NAID

      110001979273

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of Resonant Inelastic X-Ray Scattering at the K Edge in NiO,

    • 著者名/発表者名
      M.Takahashi, J.Igarashi, T.Nomura
    • 雑誌名

      Phys.Rev. B 75 (To be published)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two-Magnon Excitations in Resonant Inelastic X-Ray Scattering from Quantum Heisenberg Antiferromagnets

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao, J.Igarashi
    • 雑誌名

      Phys.Rev. B 75 (To be published)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of Resonant X-Ray Scattering at the K Edge in NiO

    • 著者名/発表者名
      M.Takahashi
    • 雑誌名

      Physical Review B (掲載予定)(印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Two-magnon Excitations in Resonant Inelastic X-Ray Scattering from Quantum Antiferromagnets

    • 著者名/発表者名
      T.Nagao
    • 雑誌名

      Physical Review B (掲載予定)(印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2020-05-15  

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