パルス中性子およびミュオンの相補的利用による分子性導体のダイナミクス解明

• 研究課題/領域番号: 23600012
• 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: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 河村 聖子 独立行政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, 副主任研究員 (70360518)
• 連携研究者: 加藤 礼三 独立行政法人理化学研究所, 加藤分子物性研究室, 主任研究員 (80169531) ; 谷口 弘三 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50323374) ; 佐藤 一彦 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60225927)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 分子性導体 / 中性子非弾性散乱 / 中性子散乱

研究成果の概要

本研究では、J-PARCの大強度パルス中性子施設のチョッパー分光器を用いた、分子性導体のダイナミクス研究への中性子非弾性散乱の適用を目指してきた。
分子性導体のひとつであるβ'-(BEDT-TTF)2ICl2に対して中性子非弾性散乱測定を行い、フォノンスペクトルの全体像の観測に成功した。また、低エネルギーの光学フォノンモードが電荷・スピンの自由度と強く結合したモードであることを明らかにした。さらにこの物質に対し、磁気励起の観測にも挑戦したが、分子性導体ではスピンが分子上に広く分布しているため、シグナル強度が急激に減少してしまい、観測成功には至らなかった。

研究成果

• [雑誌論文] Spin-Orbit Fluctuations in Frustrated Heavy-Fermion Metal LiV2O4 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Tomiyasu, K. Iwasa, H. Ueda, S. Niitaka, H. Takagi, S. Ohira-Kawamura, T. Kikuchi, Y. Inamura, K. Nakajima, and K. Yamada
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 113 号: 23 ページ: 236402-236402
  • DOI: 10.1103/physrevlett.113.236402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-Nematic Interaction in the Multiferroic Compound Ba2CoGe2O7 (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Soda, M. Matsumoto, M. Mansson, S. Ohira-Kawamura, K. Nakajima, R. Shiina, and T. Masuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: Vol. 112 号: 12 ページ: 127205-127205
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.127205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mode-distribution analysis of quasielastic neutron scattering and application to liquid water (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kikuchi, K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, Y. Inamura, O. Yamamuro, M. Kofu, Y. Kawakita, K. Suzuya, M. Nakamura and M. Arai
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 87 号: 6
  • DOI: 10.1103/physreve.87.062314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hyperfine structure of magnetic excitations in a Tb-based single-molecule magnet studied by high-resolution neutron spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kofu, O. Yamamuro, T. Kajiwara, Y. Yoshimura, M. Nakano, K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, T. Kikuchi and Y. Inamura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 88
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent improvement of the signal-to-noise ratio on the Fermi chopper spectrometer 4SEASONS (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Kajimoto, M. Nakamura, Y. Inamura, K. Ikeuchi, S. Ji, K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, W. Kambara, M. Sawabe, A. Kamiya, K. Inoue, T. Futagami, M. Kobayashi, A. Kishi, K. Satou, K. Aizawa and M. Arai
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 号: Suppl.A ページ: SA032-SA032
  • DOI: 10.7566/jpsjs.82sa.sa032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic relaxations in a Tb-based single molecule magnet studied by quasielastic neutron scattering (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kofu, T. Kajiwara, J. S. Gardner, G. G. Simeoni, M. Tyagi, A.Faraone, K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, M. Nakano, O. Yamamuro
  • 雑誌名: Chemical Physics 巻: 427 ページ: 147-152
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2013.10.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Well-defined crystal field splitting schemes and non-Kramers doublet ground states of f electrons in PrT2Zn20 (T=Ir, Rh, and Ru) (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Iwasa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 号: 4 ページ: 043707-043707
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.043707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Mg, Ag, and Al substitutions on magnetic excitations in the triangular-lattice antiferromagnet CuCrO2 (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Kajimoto, K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, Y. Inamura, K. Kakurai, T. Hokazono, S. Oozono and T. Okuda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 号: 5 ページ: 054702-054702
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.054702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasi-elastic neutron scattering of dense molecular liquid selenium bromide (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Shimakura, Y. Kawakita, Y. Inamura, T. Kikuchi, H. Ueno, M. Nakamura, K. Nakamura, S. Ohira-Kawamura, K. Shibata, M. Arai and S. Takeda
  • 雑誌名: J. Phys: Conf. Ser. 巻: 340 ページ: 012080-012080
  • DOI: 10.1088/1742-6596/340/1/012080
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutron scattering study of Ag, Mg and Al substitution effects on the magnetic excitations in CuCrO2 (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Kajimoto, K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, Y. Inamura, K. Kakurai, M. Arai, T. Hokazono, S. Oozono and T. Okuda
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 400 号: 3 ページ: 032034-032034
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/3/032034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic and non-magnetic phases of a quantum spin liquid (2011)
  • 著者名/発表者名: F. L. Pratt, P. J. Baker, S. J. Blundell, T. Lancaster, S. Ohira-Kawamura, C. Baines, Y. Shimizu, K. Kanoda, I. Watanabe and G. Saito
  • 雑誌名: Nature 巻: 471 ページ: 612-616
  • 査読あり
• [雑誌論文] ToF inelastic neutron scattering studies on quantum spin systems (CuCl)LaB2O7 (B = Nb, Ta) (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira-Kawamura, K. Nakajima, Y. Inamura, Y. Tsujimoto, A. Kitada, F. Takeiri, H. Kageyama, Y. Ajiro, M. Nishi and K. Kakurai
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 320
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Fermi chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Kajimoto, M. Nakamura, Y. Inamura, F. Mizuno, K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, T. Yokoo, T. Nakatani, R. Maruyama, K. Soyama, K. Shibata, K. Suzuya, S. Sato 他10名
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 80
  • 査読あり
• [雑誌論文] AMATERAS : A cold-neutron disk chopper spectrometer (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Nakajima, S. Ohira-Kawamura, T. Kikuchi, M. Nakamura, R. Kajimoto, Y. Inamura, N. Takahashi, K. Aizawa, K. Suzuya, K. Shibata, T. Nakatani, K. Soyama, R. Maruyama 他13名
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 80
  • NAID: 130007516674
  • 査読あり
• [学会発表] Phonon Modes in a Molecular Dimer-Mott Insulator Studied by Inelastic Neutron Scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: (3)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: 2nd International Symposium of J-PARC (J-PARC2014)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-15
• [学会発表] Impurity-induced effect on a spin-Peierls compound TiOBr (2014)
  • 著者名/発表者名: (4)S. Ohira-Kawamura, S. Kuroiwa, H. Kawashima, M. Yamazawa, R. Kadono, K. Ohishi and J. Akimitsu
  • 学会等名: The 13th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance (μSR2014)
  • 発表場所: Grindelwald, Switzerland
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [学会発表] Inelastic neutron scattering study on phonon spectra in dimer-Mott insulator β’-(BEDT-TTF)2ICl2 (2013)
  • 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, Y. Kawakita and K. Nakajima
  • 学会等名: The 10th International Symposium on Crystalline Organic Metals Superconductors and Ferromagnets (ISCOM2013)
  • 発表場所: Montreal (Canada)
• [学会発表] 中性子非弾性散乱によるダイマーモット絶縁体β'-(BEDT-TTF)2ICl2のフォノン異常の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河村聖子、松浦直人、井口敏、佐々木孝彦、谷口弘三、窪田愛子、佐藤一彦、稲村泰弘、菊地龍弥、川北至信、中島健次
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学三島キャンパス（徳島県徳島市）
• [学会発表] 有機ダイマーモット絶縁体β'-(BEDT-TTF)2ICl2におけるフォノン異常 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河村聖子、松浦直人、井口敏、佐々木孝彦、谷口弘三、窪田愛子、佐藤一彦、稲村泰弘、菊地龍弥、川北至信、中島健次
  • 学会等名: 日本中性子科学会年会
  • 発表場所: ちば県民プラザ（千葉県柏市）
• [学会発表] Current status of sample environment in MLF J-PARC (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira-Kawamura, W. Kambara, Y. Yamauchi, T. Yokoo, K. Munakata, Y. Kawakita, T. Nakatani, S. Torii, R. Kajimoto, K. Nakajima, K. Kaneko, S. Takata, H. Nojiri, Y. Narumi and M. Arai
  • 学会等名: 7th International Workshop on Sample Environment at Neutron Scattering Facilities
  • 発表場所: Sydney (Australia)
• [学会発表] Phonon modes reflecting ferroelectricity in β’-(BEDT-TTF)2ICl2 studied by inelastic neutron scattering (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira-Kawamura, M. Matsuura, S. Iguchi, T. Sasaki, H. Taniguchi, T. Kikuchi and K. Nakajima
  • 学会等名: International Symposium on Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom (MDF2012)
  • 発表場所: Miyazaki (Japan)
• [学会発表] Towards observation of magnetic excitation in organic conductor (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira-Kawamura, K. Nakajima, Y. Inamura, T. Kikuchi and H. Taniguchi
  • 学会等名: 1st Asia-Oceania Conference of Neutron Scattering (AOCNS)
  • 発表場所: Tsukuba (Japan)
• [学会発表] Current status and future plan of sample environment in MLF, J-PARC (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira-Kawamura, T. Yokoo, W. Kambara, K. Munakata, R. Kajimoto, T. Nakatani, K. Kaneko, Y. Kawakita, S. Takata, K. Nakajima, S. Torii, Y. Yamauchi, J. Suzuki (他6名)
  • 学会等名: 1st Asia-Oceania Conference of Neutron Scattering (AOCNS)
  • 発表場所: Tsukuba (Japan)