| 研究課題/領域番号 |
20K20521
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分13:物性物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
松田 康弘 東京大学, 物性研究所, 教授 (10292757)
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| 研究分担者 |
池田 暁彦 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (90707663)
久保田 雄也 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (30805510)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2020年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
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| キーワード | 強磁場 / 自由電子レーザー / シングルショット / X線 / 構造相転移 / 放射光 / スピン格子結合 / XFEL / X線回折 / X線分光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
可搬型のコンパクト100テスラ超強磁場発生装置を開発し、X線自由電子レーザー(XFEL)の高輝度超短X線パルスと組み合わせることで、未踏磁場領域でのシングルショットX線回折、及びX線発光分光を実現する。本研究では、磁場発生空間を従来の1/100程度に小さくすることで100テスラ磁場発生を可搬型装置ではじめて実現する。本研究によって100テスラ磁場中で発見されている未解明の磁場誘起新規相が、結晶格子、電子状態の観点から微視的に明らかにできる。未踏磁場100 T領域でのX線計測は極めて挑戦的であるが、応用範囲は広く、インパクトは大きい 。
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| 研究成果の概要 |
可搬型の破壊型超強磁場発生装置として、小型一巻きコイル磁場発生装置を開発した。エネルギーは4. 5 kJ、充電電圧は30 kVである。2.5 mmの直径の一巻きコイルと組み合わせることで、77 Tの磁場を達成した。100 TをX線実験可能な条件下で発生するには、10 kJ以上のエネルギーが必要であることも明らかになった。開発した装置をX線自由電子レーザー施設SACLAに導入し、65 Tの磁場において、マンガン酸化物の磁場誘起構造相転移をX線回折によって直接観測することに成功した。さらに、低温環境も構築し、コバルト酸化物のスピン状態転移やフラストレート磁性体の構造相転移の研究に応用した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
X線自由電子レーザーを用いたX線回折などの微視的な測定が破壊型磁場において可能となったことは、100 テスラを超える磁場中での未解明の様々な興味深い現象の解明につながる。50テスラ程度の現在のX線実験における磁場の上限を破壊型によって、77 Tまで引き上げたインパクトは大きく、国内外から大きく注目されている。実際に、ヨーロッパ、アメリカ、それぞれの放射光X線施設の研究者から問合せが寄せられており、同様の可搬型の小型一巻きコイルの導入を検討している様子である。日本のSACLAにおいて強磁場X線実験の最先端技術を切り拓いたことには大きな意義があり、今後のさらなる発展が期待される。
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