量子ビームの相補利用による非調和振動がもたらす新奇物性の解明

• 研究課題/領域番号: 24540336
• 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: 物性Ⅰ
• 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: 金子 耕士 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 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (30370381)
• 連携研究者: 脇本 秀一 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 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (40399415) ; 筒井 智嗣 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主幹研究員 (70360823)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 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: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: ラットリング / フォノン / 中性子散乱 / X線非弾性散乱 / 物性実験 / 国際研究者交流（フランス） / 国際研究者交流（アメリカ） / 強相関電子系 / 粒子線 / ナノ材料

研究成果の概要

非調和熱振動は，新奇物性発現の新たな鍵として高い注目を集めていた．本研究では，放射光X線と中性子を相補的に用いることで，非調和振動について静的・動的構造及び他の自由度との相関を調べた．その結果，充填スクッテルダイト，β-パイロクロア超伝導体，(Ca, Sr)3T4Sn13などの篭状化合物において非調和熱振動の精緻な描像の解明を通じ, 超伝導や重い電子状態，量子臨界現象等との関連を明らかにした．CeAl2では，非調和フォノンと結晶場の動的結合状態について，両者の詳細な構造を決定し，理論構築や新奇な動的結合モードの探索に資する重要なデータが得られた．

研究成果

• [国際共同研究] CEA-Grenoble/Institut Laue Langevin/Laboratoire Leon Brillouin(France)
• [国際共同研究] MPI-CPfS/Helmholtz-Zentrum Berlin/Heinz-Maier-Leibnitz Zentrum(Germany)
• [国際共同研究] Oak Ridge National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] Paul Scherrer Institut(Switzerland)
• [国際共同研究] University of Cambridge(United Kingdom)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] A New time-of-flight single-crystal neutron diffractometer at J-PARC (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Ohhara, R. Kiyanagi, K. Oikawa, K. Kaneko, T. Kawasaki, I. Tamura, A. Nakao, T. Hanashima, K. Munakata, T. Moyoshi, T. Kuroda, H. Kimura, T. Sakakura, C.-H. Lee, M. Takahashi, K. - Ohshima, T. Kiyotani, Y. Noda and M. Arai
  • 雑誌名: J. Appl. Cryst. 巻: 49 号: 1 ページ: 120-127
  • DOI: 10.1107/s1600576715022943
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current Status of an Extreme Environment Single Crystal Neutron Diffractometer SENJU at J-PARC (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ohhara, R. Kiyanagi, K. Kaneko, I. Tamura, A. Nakao, T. Hanashima, K. Munakata, T. Moyoshi, T. Kuroda, K. Oikawa, T. Kawasaki, Y. Yamauchi, and S. Ohira-Kawamura
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 8 ページ: 0360181-6
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.036018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 三角格子反強磁性体のスピンカイラリティと強誘電性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三田村裕幸, 綿貫竜太, 金子耕士，榊原俊郎
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 50 ページ: 821-832
  • NAID: 40020704829
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic-field-enhanced aniferromagnetism in the noncentrosymmetric heavy-fermion superconductor CePt3Si (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, O. Stockert, B. Fåk, S. Raymond, M. Skoulatos, T. Takeuchi, and Y. Ōnuki,
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 89 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.241105
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Field-induced order in heavy-fermion compound YbCo2Zn20 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, S. Raymond, E. Ressouche, G. Lapertot, T. Takeuchi, Y. Hirose, F. Honda, and Y. Onuki
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 3 ページ: 0116011-5
  • DOI: 10.7566/jpscp.3.011061
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anharmonic Pr Guest Modes in Pr(Os({1－x)Ru(x))4Sb12} Investigated by Inelastic X-ray Scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Tsutsui, K. Kaneko, R. Miyazaki, R. Higahinaka, Y. Aoki, R. Kobayashi, S. Wakimoto, A. Q. R. Baron, H. Sugawara, and H. Sato
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 3 ページ: 0110601-5
  • DOI: 10.7566/jpscp.3.011060
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin-Chirality-Driven Ferroelectricity on a Perfect Triangular Lattice Antiferromagnet (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Mitamura, R. Watanuki, K. Kaneko, N. Onozaki, Y. Amou, S. Kittaka, R. Kobayashi, Y. Shimura, I. Yamamoto, K. Suzuki, S. Chi, and T. Sakakibara
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 113 号: 14 ページ: 1472021-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.113.147202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Electron Doping on Magnetic Order in CeRu2Al10 (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Kobayashi, K. Kaneko, K. Saito, J. Mignot, G. Andre, J. Robert, S. Wakimoto, M. Matsuda, S. Chi, Y. Haga, and T. D. Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 号: 10 ページ: 1047071-5
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.104707
  • NAID: 210000133307
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Field-induced order in heavy-fermion compound YbCo2Zn20 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, S. Raymond, E. Ressouche, G. Lapertot, T. Takeuchi, Y. Hirose, F. Honda, Y. Onnuki
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anharmonic Pr Guest Modes in Pr(Os1-xRux)4Sb12 Investigated by Inelastic X-ray Scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Tsutsui, K. Kaneko, R. Miyazaki, R. Higashinaka, Y. Aoki, R. Kobayashi, S. Wakimoto, A. Q. R. Baron, H. Sugawara and H. Sato
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single crystal neutron diffraction study of high neutron absorbing compound EuGa4 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kawasaki, K. Kaneko, N. Aso, A. Nakamura, M. Hedo, T. Nakama, and Y. Onuki
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 1 ページ: 0140091-4
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.014009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Instrument Design and Performance Evaluation of a New Single Crystal Neutron Diffractometer SENJU at J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Oikawa, T. Kawasaki, T. Ohhara, R. Kiyanagi, K. Kaneko, I. Tamura, T. Nakamura, M. Harada, A. Nakao, T. Hanashima, K. Munakata, H. Kimura, Y. Noda, M. Takahashi, and T. Kiyotani
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 1 ページ: 0140131-4
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.014013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Powder neutron diffraction study of HoCoGa5 (2013)
  • 著者名/発表者名: 3. Riki Kobayashi, Koji Kaneko, Shuichi Wakimoto, Songxue Chi, Naoyuki Sanada, Ryuta Watanuki, and Kazuya Suzuki
  • 雑誌名: Journal of the Korean Physical Society 巻: 63 号: 3 ページ: 377-340
  • DOI: 10.3938/jkps.63.337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of magnetic field in heavy-fermion compound YbCo2Zn20 (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, S. Yoshiuchi, T. Takeuchi, F. Honda, R. Settai, Y. Onuki
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 391 ページ: 0121061-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/391/1/012026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutron Scattering Study on High-Quality Single Crystals of Non-Centrosymmetric Heavy-Fermion Superconductor CePt_3Si (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, O. Stockert, M. Skoulatos, A. Schneidewind, T. Takeuchi, T. D. Matsuda, Y. Haga, R. Settai, Y. Onuki, and N. Metoki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81SB 号: Suppl.B ページ: SB006-SB006
  • DOI: 10.1143/jpsjs.81sb.sb006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for Three Fluctuation Channels in the Spin Resonance of the Unconventional Superconductor CeCoIn5 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Raymond, K. Kaneko, A. Hiess, P. Steffens, and G. Lapertot
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 109 号: 23 ページ: 2372101-4
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.237210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current Status of a Time-of-Flight Single Crystal Neutron Diffractometer SENJU at J-PARC (2011)
  • 著者名/発表者名: I.Tamura, K.Oikawa, T.Kawasaki, T.Ohhara, K.Kaneko, et al
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 84 ページ: 120401-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/340/1/012040
  • 査読あり
• [学会発表] CeAl2のX線非弾性散乱 (2016)
  • 著者名/発表者名: 筒井智嗣, 金子耕士, Alfred Q. R. Baron, 海老原孝雄
  • 学会等名: 日本物理学会第７１回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] NdB4における逐次転移 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山内宏樹, 目時直人, 綿貫竜太, Songxue Chi, Jaime A. Fernandez-Baca, 金子耕士, 川崎卓郎, 大原高志, 鬼柳亮嗣, 花島隆泰
  • 学会等名: 日本物理学会第７１回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Sample environment at JRR-3 (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: 1st Workshop for ANSTO/J-PARC MOU collaboration
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構原子力科学研究所（茨城県那珂郡東海村）
  • 年月日: 2016-03-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 偏極中性子が拓く強相関f電子物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士
  • 学会等名: 北大学金属材料研究所ワークショップー中性子プラットフォームによる物質材料科学の進展ー
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] 篭状構造をもつ超伝導体Sr3Ir4Sn13における相転移 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士, 松田雅昌, 筒井智嗣, Swee K. Goh, 松元卓也, 今井正樹, 吉村一良
  • 学会等名: 日本物理学会 ２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 硫化銅鉱物Cu12M4S13 (M = Sb, As) のソフトフォノンモードと構造相転移 (2015)
  • 著者名/発表者名: 末國晃一郎, 田中博己, 李哲虎, 中村充孝, 河村聖子, 菊池龍弥, 金子耕士, 長谷川巧, 西堀英治, 笠井秀隆, 小坂康文, 高畠敏郎
  • 学会等名: 日本物理学会 ２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 硫化銅鉱物Cu10Zn2M4S13 (M = Sb, As) におけるCuのラットリングとフォノン構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中博己, 末國晃一郎, 李哲虎, 中村充孝, 河村聖子, 菊池龍弥, 金子耕士, 長谷川巧, 西堀英治, 笠井秀隆, 小坂康文, 高畠敏郎
  • 学会等名: 日本物理学会 ２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Upgrade of triple-axis spectrometers at JRR-3 -complementary to J-PARC instruments- (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: MANTA: A next generation Cold Triple Axis Spectrometer for HFIR
  • 発表場所: Oak Ridge (USA)
  • 年月日: 2015-05-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 中性子回折で探るEuX4(X=Al, Ga)の対照的な基底状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士，川崎卓郎，仲村愛，茂吉武人，宗像孝司，中尾朗子，花島隆泰，鬼柳亮嗣，大原高志，及川健一，田村格良，辺土正人，仲間隆男，大貫惇睦
  • 学会等名: 日本中性子科学会第14回年会
  • 発表場所: かでる２７（札幌）
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] 中性子散乱で見る重い電子系超伝導体の磁気的応答 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士
  • 学会等名: Workshop CROSSroads of Users and J-PARC 第13回"強相関電子系の物理
  • 発表場所: いばらき量子ビームセンター（東海）
  • 年月日: 2014-12-02 – 2014-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] Current status of extreme environment single crystal neutron diffractometer SENJU, and latest news from JRR-3 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, T. Ohhara, R. Kiyanagi, T. Kawasaki, K. Oikawa, I. Tamura, Y. Yamauchi, T. Hanashima, T. Moyoshi, A. Nakao, K. Munakata, T. Kuroda, Y. Noda, Y. Shimojo, M. Ohkawara, D. Kawana, R. Sugiura, and T. Asami
  • 学会等名: 8th International Workshop on Sample Environment at Neutron Scattering Facilities
  • 発表場所: Oxfordshire, United Kingdom
  • 年月日: 2014-10-12 – 2014-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] EuX4(X=Al, Ga)で実現する対照的な基底状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士，川崎卓郎，仲村愛，茂吉武人，宗像孝司，中尾朗子，花島隆泰，鬼柳亮嗣，大原高志，及川健一，田村格良，辺土正人，仲間隆男，大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（名古屋）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Contrasting magnetic ground state in isoelectronic compound EuX4 (X=Al, Ga) (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, T. Kawasaki, A. Nakamura, T. Moyoshi, K. Munakata, A. Nakao, T. Hanashima, R. Kiyanagi, T. Ohhara, K. Oikawa, I. Tamura, M. Hedo, T. Nakama, and Y. Onuki
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Science at J-PARC
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-15
• [学会発表] 重い電子系化合物YbCo2Zn20で実現する 新奇な磁場誘起磁気秩序 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士, S. Raymond, E. Ressouche, 椎名亮輔, 竹内徹也, 広瀬雄介, 本多史憲, 大貫惇睦, G. Lapertot
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Magnetic field-induced order and spin dynamics in heavy-fermion compound YbCo2Zn20 (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: 4th REIMEI workshop 2013
  • 発表場所: いばらき量子ビームセンター（茨城県）
  • 招待講演
• [学会発表] Upgrade plan of three-axis spectrometers in JRR-3: complementary with inelastic instruments in J-PARC (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: multi-TAS or TOF? JCNS workshop satellite
  • 発表場所: Munich (Germany)
  • 招待講演
• [学会発表] Field-induced order and spin dynamics in heavy-fermion compound YbCo2Zn20 (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, S. Raymond, E. Ressouche, P. Steffens, G. Lapertot, T. Takeuchi, Y. Hirose, F. Honda, Y. Onuki
  • 学会等名: Strongly Correlated Electron Systems 2013
  • 発表場所: 東京大学（東京）
• [学会発表] Relationships between Anharmonic Pr Guest Modes and Electronic States in Pr(Os1-xRux)4Sb12 (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Tsutsui, K. Kaneko, R. Miyazaki, R. Higashinaka, Y. Aoki, R. Kobayashi, S. Wakimoto, A. Q. R. Baron, H. Sugawara, H. Sato
  • 学会等名: Strongly Correlated Electron Systems 2013
  • 発表場所: 東京大学（東京）
• [学会発表] Presence of chiral character in the spin resonance of the unconventional superconductor CeCoIn5 (2013)
  • 著者名/発表者名: Stephane RAYMOND, Koji KANEKO, Arno HIESS, Paul STEFFENS, Gerard LAPERTOT
  • 学会等名: JCNS workshop 2013 on Trends and Perspectives in Neutron Scattering
  • 発表場所: Munich (Germany)
• [学会発表] Development of low temperature 2-axes goniometer system for single crystal ToF Laue diffractometer SENJU (2013)
  • 著者名/発表者名: Koji Kaneko, Koji Munakata, Yuki Dohi, Yukio Noda, Takayasu Hanashima, Kaoru Sato, Takuro Kawasaki, Ryoji Kiyanagi, Akiko Nakao, Takashi Ohhara, Kenichi Oikawa, Itaru Tamura
  • 学会等名: International Conference on Neutron Scattering 2013
  • 発表場所: Edinburgh (UK)
• [学会発表] Pr(Os1-xRux)4Sb12におけるPr原子の非調和振動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 筒井 智嗣、金子耕士、小林理気、脇本秀一、Alfred Q. R. Baron、宮崎亮一、青木勇二、菅原仁、佐藤 英行
  • 学会等名: 日本物理学会 2013秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] Spin Dynamics of Heavy-Fermion Compound YbCo2Zn20 (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, S. Yoshiuchi, T. Takeuchi, F. Honda, R. Settai and Y. Onuki
  • 学会等名: The 4th workshop on the dual nature of f-electrons
  • 発表場所: 姫路・西はりま地場産業センター（兵庫県）
• [学会発表] 重い電子系超伝導体CeCoIn5におけるカイラリティを持つスピンレゾナンス
  • 著者名/発表者名: 金子耕士，S. Raymond, A. Hiess, P. Steffens, G. Lapertot
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] SENJUにおける試料環境の現状と f 電子物性の研究
  • 著者名/発表者名: 金子耕士
  • 学会等名: Workshop: CROSSroads of Users and J-PARC 第5回”J-PARCの単結晶回折計による構造物性研究”（依頼講演）
  • 発表場所: いばらき量子ビームセンター（茨城県）
  • 招待講演
• [学会発表] 重い電子系超伝導体CeCoIn5におけるカイラリティを持つスピンレゾナンス
  • 著者名/発表者名: 金子耕士，S. Raymond, A. Hiess, P. Steffens, G. Lapertot
  • 学会等名: 日本中性子科学会第12回年会（口頭発表）
  • 発表場所: 京都大学（京都府）