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内殻励起状態の第一原理計算法の開発とX線分光スペクトルへの適用

研究課題

研究課題/領域番号 19019001
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
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, 工学研究科, 准教授 (50250816)
長尾 辰哉  群馬大学, 工学研究科, 准教授 (00237497)
西川 裕規  大阪市立大学, 理学研究科, 講師 (60373239)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2008年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2007年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワード第一原理計算 / 内殻励起スペクトル / 内殻光電子分光 / 直交定理 / 重なり積分 / 共鳴非弾性X線散乱 / 電荷励起 / 内殻励起スペクル
研究概要

内殻励起スペクトルの第一原理計算の確立をめざして、内殻正孔ポテンシャルの遮蔽効果を研究し以下の成果を得た。
1. X線光電子分光(XPS)スペクトルの第一原理計算プログラムの開発をすすめた。今年度はプログラムの改良を進め、前年度のFeの計算に引き続き、強磁性CoおよびNi 3s内殻XPSスペクトルの解析を行い、実験結果をよく説明した。この方法の特徴は、光電子の生成により内殻正孔ができたときのポテンシャルのもとで、1電子波動関数をバンド計算により求め、その結果をもとに電子分布を変えることで励起状態を構成し、内殻正孔のない1電子波動関数との重なり積分を計算することにより、XPSスペクトルを求める点にある。内殻正孔1個を含むスーパーセルを用いたAPW法によりバンド計算を行い、波動関数を求める。この成功により、多くの内殻XPSスペクトルの第一原理計算への道が開けたと考えられる。
2. 軌道秩序を示す典型物質であるLaMnO3のMn-K吸収端近傍における共鳴非弾性X線散乱(RIXS)スペクトルをTight-binding模型を用いて詳しく解析し、その入射エネルギー及び偏光依存性の全容を解明した。中間状態に存在する正孔ポテンシャルを遮蔽するためにMn 3d電子による電荷励起が形成され、終状態に残る。基底状態はハートレーフォック近似に基づき、電荷励起に対しては乱雑位相近似(RPA)を用いて電子相関を取り扱った。従来考えられていた4p-3dクーロン相互作用によるorbiton励起によるスペクトルの解釈の誤りを正し、実験結果をよく説明した。この研究成果により、第一原理計算の有力な方法であるGW近似法を用いた計算への道筋がつけられた。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Charge Excitations in Cuprate and Nickelate in Resonant Inelastic X-Ray Scattering2009

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

      Journal of Physics Condensed Matter 21

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parity and Time-Reversal Breaking Effects on Resonant X-Ray Scattering at the Pre-K-Edge in Magnetite2008

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

      Journal of the Physical Society of Japan 77

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Ab-Initio Calculation of the 3s and is Core-Level X-Ray Photoemission Spectra of Iron2008

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

      Physical Review B 78

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Anlysis of Resonant Inelastic X-Ray Scattering Spectra in LaMnO32008

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

      Physical Review B 78

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-Magnon Excitations in Resonant Inelastic X-Ray Scattering from Quantum Heisenberg Antiferromagnets2007

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

      Physical Review B 75

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Resonant Inelastic 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

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 遷移金属化合物における共鳴非弾性X線散乱の理論2007

    • 著者名/発表者名
      野村, 拓司
    • 雑誌名

      日本放射光学会誌 20

      ページ: 171-179

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-k Multipole Order Analyzed by Resonant X-Ray Scattering in the Electric Quadrupole Transition2007

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

      Journal of Physics and Chemistry of Solids 68

      ページ: 2056-2059

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Incident-Photon-Energy and Polarization-Dependent Resonant Inelastic X-Ray Scattering from La2CuO42007

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

      Journal of the Physical Society of Japan 77

    • NAID

      130005436335

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 遷移金属s内殻光電子分光の第一原理計算2009

    • 著者名/発表者名
      高橋学
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東京都立教大学
    • 年月日
      2009-03-30
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] La2NiO4におけるNi-K吸収端共鳴非弾性散乱スペクトルの理論的解析2008

    • 著者名/発表者名
      高橋学
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      岩手県岩手大学
    • 年月日
      2008-09-22
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 鉄における内殻電子分光スペクトルの第一原理計算2008

    • 著者名/発表者名
      高橋学
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      近幾大学
    • 年月日
      2008-03-26
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Hoヘリカル磁気秩序相における共軟X線散乱のスペクトル解析2008

    • 著者名/発表者名
      長尾辰哉
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      近幾大学
    • 年月日
      2008-03-23
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [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
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      近幾大学
    • 年月日
      2008-03-23
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] LaMnO3なおける共鳴非弾性X散乱スペクトルの解析2008

    • 著者名/発表者名
      仙波妙子
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      近幾大学
    • 年月日
      2008-03-23
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] La2CuO4における共鳴非弾性X線散乱スペクトルの多軌道タイトバインデングモデルによる解析2007

    • 著者名/発表者名
      高橋学
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 局在5f電子系の共鳴軟X線散乱のスペクトル解析2007

    • 著者名/発表者名
      長尾辰哉
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://info.ibaraki.ac.jp/scripts/websearch/index.htm

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考] 茨城大学研究者情報総覧

    • URL

      http://info.ibaraki.ac.jp/scripts/websearch/index.htm

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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