多重極秩序相における共鳴X線散乱の理論研究

• 研究課題/領域番号: 18540309
• 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: 群馬大学
• 研究代表者: 長尾 辰哉 群馬大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00237497)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 1,450千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 150千円); 2007年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2006年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: 共鳴x線散乱 / 多重極子秩序 / 多極子遷移 / 非弾性散乱 / 2マグノン励起 / 共鳴x線散 / 多重極秩序 / 散乱振幅公式 / f電子系

研究概要

申請時の研究目的は、局在性の強いf電子系の多重極秩序相の共鳴x線散乱の解析に便利な振幅の公式を導き、それを出発点に、以下の4点を遂行することであった。即ち、公式のf電子系への適用、長周期の磁気構造へ公式の拡張、局所的に空間反転性の破れている系での双極子-四極子遷移の解析、共鳴非弾性x線散乱の定式化である。順に成果をまとめる。
1.多極子秩序相の典型例である、八極子秩序を示す5f電子系物質に公式を適用した。f電子を直接観測する電気四極子遷移でスペクトル解析を扱った最初の理論研究である。
2.長周期磁気秩序相の解析用に公式を拡張することに成功し、典型物質(Ho)へ適用してスペクトル解析を行った。双極子遷移にもかかわらず、4次のサテライト・スポットで散乱強度が観測されることを予言した。これは共鳴x線散乱が中性子散乱と違い、高次ランクの強度の検出に優れていることを示唆する重要な知見である。
3.局所的に空間反転が破れている系として、典型物質に対し(マグネタイト)、パリティ奇の遷移に共鳴x線散乱のスペクトルを解析し、実験を包括する結果を得た。
4.局在双極子(スピン)の励起が銅酸化物において共鳴非弾性x線散乱で観測できる可能性を理論的に検証し、2マグノン散乱励起のスペクトルの理論計算に初めて成功し、マグノン間相互作用の重要性を指摘した。
以上、局在電子系における共鳴x線散乱のスペクトル解析の有用性を示す成果が得られた。成果はほぼ実施計画に沿って得られ、1.4.の成果は論文として出版済み。2.3.の成果は投稿論文準備中。また、全ての成果は物理学会または国際シンポジウムで発表済みで好評を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Two-magnon excitations in resonant inelastic x-ray scattering from quantum Heisenberg antiferromagnets (2007)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉、五十嵐 潤一
  • 雑誌名: Physical Review B 75
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-k multipole order analyzed by resonant x-ray scattering in the electric quadrupole transition (2007)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉、五十嵐 潤一
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solids 68 ページ: 2056-2059
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-magnon excitations in resonant inelastic x-ray scattering from quantum Heisenberg antiferromagnets (2007)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nagao and Jun-ichi Igarashi
  • 雑誌名: Physical Review B75
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Multi k m ultipole order analyzed by resonantx-ray scattering in the electric quadrupole transition (2007)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nagao and Jun-ichi Igarashi
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solids 68 ページ: 2056-2059
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Two-magnon excitations in resonant inelastic x-ray scattering fromquantum Heisenberg antiferromagllets (2007)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉, 五十嵐 潤一
  • 雑誌名: Physical Review B 75
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-k multipole order analyzed by resonant x-ray scattering in the electric quadrupole transition (2007)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉, 五十嵐 潤一
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solids 68 ページ: 2056-2059
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric quadrupole contribution to resonant x-ray scattering: Application to multipole ordering phase in Ce_<1-x>La_xB_6 (2006)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉、五十嵐 潤一
  • 雑誌名: Physical Review B 74
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [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_2 (2006)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉、五十嵐 潤一
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan, Supplement 75 ページ: 247-249
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric quadrupole contribution to resonant x-ray seattering. Application to multipole ordering phase in Ce_<1-X>La_XB_6 (2006)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nagao and Jun-ichi Igarashi
  • 雑誌名: Physical Review B74
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [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_2 (2006)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nagao and Jun-ichi Igarashi
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 75(Supplement) ページ: 247-249
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Electric quadrupole contribution to resonant x-ray scattering : Application to multipole ordering phase in Ce_<1-X>La_xB_6 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Nagao, J.Igarashi
  • 雑誌名: Physical Review B 74・9 ページ: 104404-104404
• [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_2 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Nagao, J.Igarashi
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 75・S1 ページ: 247-247
• [学会発表] Hoヘリカル磁気秩序相における共鳴軟x線散乱のスペクトル解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉、五十嵐 潤一
  • 学会等名: 日本物理学会年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] マグネタイトにおけるFe K吸収端E1-E2過程 (2008)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐 潤一、長尾 辰哉
  • 学会等名: 日本物理学会年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Spectral analysis of resonant x-ray scattering from the helimagnetic phase in Ho (2008)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nagao and Jun-ichi Igarashi
  • 学会等名: The Physical Society of Japan 2008 Annual Meeting
  • 発表場所: at Kinki University
  • 年月日: 2008-03-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] E1-E2 processes at the Fe K-edge spectra in magnetite (2008)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichi Igarashi and Tatsuya Nagao
  • 学会等名: The Physical Society of Japan 2008 Annual Meeting
  • 発表場所: at Kinki University
  • 年月日: 2008-03-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] マグネタイトにおけるFeK吸収端E1-E2過程 (2008)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉
  • 学会等名: 日本物理学会年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 局在5f電子系の共鳴x線散乱のスペクトルの解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉、五十嵐 潤一
  • 学会等名: 日本物理学会年会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-09-21
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Spectral analysis ofresonant x-ray scattering in the localized electrom system (2007)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nagao and Jun-ichi Igarashi
  • 学会等名: The Physical Society of Japan 2007 Annual Meeting
  • 発表場所: at Hokkaido University
  • 年月日: 2007-09-21
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Two-magnon excitations from quantum Heisenberg antiferromagnets probed by resonant inelastic x-ray scattering (2007)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nagao and Jun-ichi Igarashi
  • 学会等名: CERC 2007 International Symposium, Highlights and Perspectives of Correlated Electron Systems - From Physics to Applications
  • 発表場所: at Akihabara Convention Hall, Tokyo
  • 年月日: 2007-05-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Two-magnon excitations from quantum Heisenberg antiferromagnets probed by resonant inelastic x-ray scattering (2007)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉
  • 学会等名: 2007 CERC International symposium "Highlights and Perspectives of Correlated Electron systems"
  • 発表場所: 秋葉原コンベンションホール
  • 年月日: 2007-05-22
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Two-magnon excitations from quantum Heisenberg antiferromagnets probed by resonant inelastic x-ray scattering (2007)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉
  • 学会等名: 2007 CERC International symposium Highlights and Perspectives of Correlated Electron systems
  • 発表場所: 秋葉原コンベンションホール
  • 年月日: 2007-05-22
• [学会発表] 共鳴非弾性x線散乱によるLa_2CuO_4の2マグノン励起の理論 (2007)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉、五十嵐 潤一
  • 学会等名: 日本物理学会春の分科会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2007-03-18
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Two magnon spectra ofresonant inelastic x-ray scattering from quantum Heisenberg antiferromagnets (2007)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nagao and Jun-ichi Igarashi
  • 学会等名: The Physical Society of Japan 2007 Spring Meeting
  • 発表場所: at Kagoshima University
  • 年月日: 2007-03-18
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 共鳴x線散乱の四極子過程の理論と5f電子系への応用 (2006)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉、五十嵐 潤一
  • 学会等名: 日本物理学会秋の分科会
  • 発表場所: 千葉大学
  • 年月日: 2006-09-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Theory ofresonant x-ray scattering in the electric quadrupole transition and its application (2006)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nagao and Jun-ichi Igarashi
  • 学会等名: The Physical Society of Japan 2006 Autumn Meeting
  • 発表場所: at Chiba University.
  • 年月日: 2006-09-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 共鳴非弾性x線散乱によるLa_2CuO_4の2マグノン励起の理論 (2006)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉、五十嵐 潤一
  • 学会等名: The 1st International Symposium of Quantum Beam Science Directorate of JAEA
  • 発表場所: Techno Community Square Ricotti, Ibaraki
  • 年月日: 2006-08-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Resonantx-ray scattering in the electric quadrupole Transition from the multipolar ordering phases (2006)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nagao and Jun ichi Igarashi
  • 学会等名: The 1st International Symposium of Quantum Beam Science Directorate of JAEA, Advances in Newtron, Synchrotron Radiation, mu SR and NMR Researches
  • 発表場所: at Techno Community Square Ricotti, Ibaraki
  • 年月日: 2006-08-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] (Invited) Amplitude formula of resonant x-ray scattering for localized f electron system (2006)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉
  • 学会等名: Sagamore XV on Electron Charge, Spin, and Momentum Densities
  • 発表場所: Bosworth Hall Hotel, the United Kingdom
  • 年月日: 2006-08-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Amplitude formula of resonant x-ray scattering for the localized (electron system (Invited talk) (2006)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nagao
  • 学会等名: Sagamore XV on Electron Charge, Spin, and Momentum Densities
  • 発表場所: at Bosworth Hall Hotel United Kingdom
  • 年月日: 2006-08-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] (Invited)Spectral analysis of resonant x-ray scattering from the multipolar ordering phase (2006)
  • 著者名/発表者名: 長尾 辰哉
  • 学会等名: The 4th COE International Symposium "Exploring New Science by Bridging Particle-Matter Hierarchy"
  • 発表場所: Sendai International Center, Miyagi
  • 年月日: 2006-06-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Spectral analysis of resonant x-ray scattering from the multipolar ordering phase (Invited talk) (2006)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nagao
  • 学会等名: The 4th COE International Symposium, "Exploring New Science by Bridging Particl-Matter Hierarchy"
  • 発表場所: at Sendai International Center, Miyagi
  • 年月日: 2006-06-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より