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チョッパー分光器を用いた中性子非弾性散乱による分子磁性体の磁気相関解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K05129
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 量子ビーム科学
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

河村 聖子  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J-PARCセンター, 研究副主幹 (70360518)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード中性子非弾性散乱 / 分子磁性体 / 圧力効果 / 高圧下測定 / 中性子散乱 / 分子磁性
研究成果の概要

分子磁性体は、物質設計の自由度が高く、様々な興味深い物性を示す。また、比較的低い圧力で相互作用や次元性を制御できるため、系統的にその性質を調べることができる。
物質の磁性を調べる強力な手法の一つが、中性子非弾性散乱である。しかし、分子性の物質は、水素を多く含むなどの特徴により、中性子散乱実験が困難で、その報告例は非常に少ない。
本研究では、中性子散乱装置における圧力実験環境を構築し、圧力セル中の分子磁性体からの弱い信号を効果的に取り出すためのコリメーターを開発した。また、圧力印加による結晶構造の違いを反映した格子振動の変化を観測し、分子性物質の磁性研究への中性子散乱実験適用の可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

分子磁性体は、新しいデバイスとしての応用を見据えた基礎的な磁性研究が盛んに行われている物質群である。物質の磁性研究において最も強力な実験手法の一つが中性子非弾性散乱であるが、分子性の物質特有のいくつかの困難により、中性子散乱実験がほとんど行われていなかった。
本研究では、中性子非弾性散乱実験を行うためのチョッパー分光器における分子性物質の圧力下測定のデータを改善することに成功した。これにより、分子磁性体の中性子散乱による研究が推進されるようになれば、磁気的性質の解明が進み、ひいては将来の新規デバイス開発に繋がることも期待される。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 5件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Recent Update of AMATERAS: A Cold-Neutron Disk-Chopper Spectrometer2021

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Kenji、Ohira-Kawamura Seiko、Kofu Maiko、Murai Naoki、Inamura Yasuhiro、Kikuchi Tatsuya、Wakai Daisuke
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 3

    • DOI

      10.7566/jpscp.33.011089

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gapless spin liquid in a square-kagome lattice antiferromagnet2020

    • 著者名/発表者名
      M. Fujihala, K. Morita, R. Mole, S. Mitsuda, T. Tohyama, S. Yano, D. Yu, S. Sota, T. Kuwai, A. Koda, H. Okabe, H. Lee, S. Itoh, T. Hawai, T. Masuda, H. Sagayama, A. Matsuo, K. Kindo, S. Ohira-Kawamura, and K. Nakajima
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 3429-3429

    • DOI

      10.1038/s41467-020-17235-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] q=0 long-range magnetic order in centennialite CaCu3(OD)6Cl2・0.6D2O: A spin-1/2 perfect kagome antiferromagnet with J1-J2-Jd;2020

    • 著者名/発表者名
      K. Iida, H. K. Yoshida, A. Nakao, H. O. Jeschke, Y. Iqbal, K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, K. Munakata, Y. Inamura, N. Murai, M. Ishikado, R. Kumai, T. Okada, M. Oda, K. Kakurai, and M. Matsuda
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 101 号: 22 ページ: 220408-220408

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.220408

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Colossal barocaloric effects in plastic crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Li Bing、Kawakita Yukinobu、Ohira-Kawamura Seiko、Sugahara Takeshi、Wang Hui、Wang Jingfan、Chen Yanna、Kawaguchi Saori I.、Kawaguchi Shogo、Ohara Koji、他13名
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 567 号: 7749 ページ: 506-510

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1042-5

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Status of neutron spectrometers at J-PARC2019

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Kajimoto, Tetsuya Yokoo, Mitsutaka Nakamura, Yukinobu Kawakita, Masato Matsuura, Hitoshi Endo, Hideki Seto, Shinichi Itoh, Kenji Nakajima, Seiko Ohira-Kawamura
    • 雑誌名

      Physica B

      巻: 562 ページ: 148-152

    • DOI

      10.1016/j.physb.2018.11.061

    • NAID

      120007153036

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cryogenic sample environments shared at the MLF, J-PARC2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ohira-Kawamura, R. Takahashi, M. Ishikado, Y. Yamauchi, M. Nakamura, K. Ohuchi, H. Kira, W. Kambara, K. Aoyama, Y. Sakaguchi, M. Watanabe and T. Oku
    • 雑誌名

      J. Neutron Research

      巻: 21 号: 1-2 ページ: 17-22

    • DOI

      10.3233/jnr-190106

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Background issues encountered by cold-neutron chopper spectrometer AMATERAS2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kikuchi, K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, Y. Inamura, M. Nakamura, D. Wakai, K. Aoyama, T. Iwahashi and W. Kambara
    • 雑誌名

      Physica B

      巻: 564 ページ: 45-53

    • DOI

      10.1016/j.physb.2019.02.015

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spin correlations of quantum spin liquid and quadrupole-ordered state of Tb2+xTi2-xO7+y2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kadowaki, M. Wakita, B. Fak, J. Ollivier, S. Ohira-Kawamura, K. Nakajima and J. W. Lynn
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 99 号: 1

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.014406

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Recent issues encountered by AMATERAS: a cold neutron disk chopper spectrometer2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, T. Kikuchi, M. Kofu, Y. Kawakita, Y. Inamura, W. Kambara, K. Aoyama, D. Wakai, M. Harada and M. Ooi
    • 雑誌名

      J. Phys. Conf. Ser.

      巻: 1021 ページ: 012031-012031

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1021/1/012031

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantum paramagnet near spin-state transition2018

    • 著者名/発表者名
      K. Tomiyasu, N. Ito, R. Okazaki, Y. Takahashi, M. Onodera, K. Iwasa, T. Nojima, T. Aoyama, K. Ohgushi, Y. Ishikawa, T. Kamiyama, S. Ohira-Kawamura, M. Kofu and S. Ishihara
    • 雑誌名

      Advanced Quantum Technology

      巻: 2018 号: 3 ページ: 1800057-1800057

    • DOI

      10.1002/qute.201800057

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Continuum excitation and pseudospin wave in quantum spin-liquid and quadrupole ordered states of Tb2+xTi2-xO7+y2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kadowaki, M. Wakita, B. Fak, J. Ollivier, S. Ohira-Kawamura, K. Nakajima, H. Takatsu and M. Tamai
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn

      巻: 87 号: 6 ページ: 0647041-6

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.064704

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic properties of one-dimensional quantum spin system Rb2Cu2Mo3O12 studied by muon spin relaxation2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ohira-Kawamura, K. Tomiyasu, A. Koda, D. P. Sari, R. Asih, S. Yoon, I. Watanabe and K. Nakajima
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 21 ページ: 11007-11007

    • DOI

      10.7566/jpscp.21.011007

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structure of the magnetic excitations in the spin-1/2 triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet Ba3CoSb2O92017

    • 著者名/発表者名
      Ito Saya、Kurita Nobuyuki、Tanaka Hidekazu、Ohira-Kawamura Seiko、Nakajima Kenji、Itoh Shinichi、Kuwahara Keitaro、Kakurai Kazuhisa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-017-00316-x

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sample Environment at the J-PARC MLF2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ohira-Kawamura, T. Oku, M. Watanabe, R. Takahashi, K. Munakata, S. Takata, Y. Sakaguchi, M. Ishikado, K. Ohuchi, T. Hattori, H. Kira, K. Sakai, T. Aso, Y. Yamauchi and S. Isomae
    • 雑誌名

      J. Neutron Research

      巻: 19 号: 1-2 ページ: 15-22

    • DOI

      10.3233/jnr-170046

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polar rotor scattering as atomic-level origin of low mobility and thermal conductivity of perovskite CH3NH3PbI32017

    • 著者名/発表者名
      B. Li, Y. Kawakita, Y. Liu, M. Wang, M. Matsuura, K. Shibata, S. Ohira-Kawamura, T. Yamada, S. Lin, K. Nakajima and S. Liu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1038/ncomms16086

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interaction of spin-orbital-lattice degrees of freedom - vibrionic state of corner-sharing-tetrahedral spin frustrated system HoBaFe4O7 by dynamical Jahn-Teller Effect -2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kamazawa, M. Ishikado, S. Ohira-Kawamura, Y. Kawakita, K. Kakurai, K. Nakajima and M. Sato
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 92 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.104413

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 冷中性子ディスクチョッパー型分光器AMATERASの2020年2020

    • 著者名/発表者名
      河村 聖子、古府 麻衣子、中島 健次、村井 直樹、稲村 泰弘、若井 大介
    • 学会等名
      日本中性子科学会第20回年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Introduction of cold-neutron disk chopper spectrometer AMATERAS and recent results2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ohira-Kawamura
    • 学会等名
      Workshop on Neutron and X-ray Characterizations on Caloric Materials (NXCalorics-2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] μSR法でみたEt2Me2Sb[Pd(dmit)2]2の中間非整合相のスピンダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      河村聖子、Laurent Guerin、渡邊功雄、加藤礼三
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Magnetic properties of intermediate incommensurate phase in Et2Me2Sb[Pd(dmit)2]2 studied by μSR2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ohira-Kawamura, L. Guerin, I. Watanabe and R. Kato
    • 学会等名
      13th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MLFにおける試料環境の現状2018

    • 著者名/発表者名
      河村聖子、奥隆之、渡辺真朗、坂口佳史、高橋竜太、有馬寛、高田慎一、石角元志、大内啓一、山内康弘、中村雅俊
    • 学会等名
      User Group Meeting on MLF Spectrometers(DIRECTION 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] クランプセルを用いた圧力下非弾性散乱測定の手法開発2018

    • 著者名/発表者名
      河村聖子、服部高典、佐野亜沙美、有馬寛、町田真一、石角元志、宗像孝司、菊地龍弥、古府麻衣子、中島健次
    • 学会等名
      User Group Meeting on MLF Spectrometers(DIRECTION 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Status of cryogenics and magnets at J-PARC MLF2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ohira-Kawamura, R. Takahashi, S. Ohira-Kawamura, M. Ishikado, K. Ohuchi, Y. Yamauchi, M. Nakamura, H. Kira, W. Kambara, K. Aoyama, M. Watanabe and T. Oku
    • 学会等名
      10th International Workshop on Sample Environment at Scattering Facilities
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic ground state and dynamics in one-dimensional quantum spin system Rb2Cu2Mo3O12 studied by μSR2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ohira-Kawamura, K. Tomiyasu, A. Koda, D. P. Sari, R. Asih, S. Yoon, I. Watanabe, and K. Nakajima
    • 学会等名
      3rd International Symposium of Quantum Beam Science at Ibaraki University
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] クランプセルを用いた圧力下の低エネルギー中性子非弾性散乱の手法開発2018

    • 著者名/発表者名
      河村聖子、服部高典、佐野亜沙美、菊地龍弥、古府麻衣子、中島健次、宗像孝司
    • 学会等名
      2017年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Phonon modes of β'-(BEDT-TTF)2ICl2 coupled with charge and spin studied by inelastic neutron scattering2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ohira-Kawamura, M. Matsuura, S. Iguchi, T. Sasaki, H. Taniguchi, A. Kubota, K. Satoh, Y. Inamura, T. Kikuchi and K. Nakajima
    • 学会等名
      12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Studies on phonon modes in a molecular dimer-Mott insulator β'-(BEDT-TTF)2ICl2 by inelastic neutron scattering2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ohira-Kawamura, M. Matsuura, S. Iguchi, T. Sasaki, H. Taniguchi, A. Kubota, K. Satoh, Y. Inamura, T. Kikuchi and K. Nakajima
    • 学会等名
      International Conference on Neutron Scattering (ICNS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic properties of one-dimensional quantum spin system Rb2Cu2Mo3O12 studied by mSR2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ohira-Kawamura, K. Tomiyasu, A. Koda, Dita P. Sari, R. Asih, S. Yoon, I. Watanabe, K. Nakajima
    • 学会等名
      14th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance (mSR2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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