遍歴電子スピン系動的階層構造の中性子散乱分光研究

• 研究課題/領域番号: 25287081
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 茨城大学 (2016); 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 (2013-2015)
• 研究代表者: 平賀 晴弘 茨城大学, 理工学研究科, 准教授 (90323097)
• 研究分担者: 横尾 哲也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (10391707) ; 堀金 和正 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (10406829) ; 福田 竜生 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (80354984)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円); 2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2014年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2013年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
• キーワード: 金属磁性 / 中性子 / 磁気励起 / 遍歴電子 / 遍歴電子磁性 / スピンダイナミクス / 中性子散乱 / 単結晶育成

研究成果の概要

反強磁性金属Crの磁気励起を300 meV弱まで観測することに成功した。スピン密度波形成に伴うエネルギーギャップがその磁気励起スペクトルに現れていること、本研究チームが提唱する「スピンユニットモデル」で、Crの磁気散乱断面積が定性的に説明できることを見出した。本研究では他の反強磁性金属も調べ、チムニー構造という共通する磁気励起が存在する可能性を支持する結果を得た。次のステップとなる強磁性金属の調査を見据え、幾つかの強磁性金属の大型単結晶育成を行った。偏極中性子実験技術の発展と物性研究への普及を目指し、デバイス開発と偏極中性子回折実験による磁気構造解析を行った。

研究成果

• [国際共同研究] オークリッジ国立研究所(米国)
• [雑誌論文] Symphonic use of quantum beams for materials science -now and future- (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Yamada and H. Hiraka
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conf. Series 巻: 791 ページ: 012001-012001
  • DOI: 10.1088/1742-6596/791/1/012001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ferrimagnetic Cage Framework in Ca12Fe10Si4O32Cl6 (2016)
  • 著者名/発表者名: Soshi Iimura, Yudai Tomota, Satoru Matsuishi, Ryo Masuda, Makoto Seto, Haruhiro Hiraka, Kazutaka Ikeda, Toshiya Otomo, Hideo Hosono
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 56 号: 1 ページ: 566-572
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b02404
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Suppression of spin-exciton state in hole overdoped iron-based superconductors (2016)
  • 著者名/発表者名: C. H. Lee, K. Kihou, J. T. Park, K. Horigane, K. Fujita, F. Waßer, N. Qureshi, Y. Sidis, J. Akimitsu, and M. Braden
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 23424-23424
  • DOI: 10.1038/srep23424
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Science from the Initial Operation of HRC (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Itoh, Tetsuya Yokoo, Takatsugu Masuda, Hideki Yoshizawa, Minoru Soda, Yoichi Ikeda, Soshi Ibuka, Daichi Kawana, Taku J. Sato, Yusuke Nambu, Keitaro Kuwahara, Shin-ichiro Yano, Jun Akimitsu, Yoshio Kaneko, Yoshinori Tokura, Masaki Fujita, Masashi Hase, Kazuaki Iwasa, ほか7名
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 8 ページ: 0340011-6
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.034001
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Anti CuO2-type Metal Hydride Square Net Structure in Ln2M2As2Hx (Ln = La or Sm, M = Ti, V, Cr, or Mn) (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Mizoguchi, S.-W. Park, H. Hiraka, K. Ikeda, T. Otomo, and H. Hosono
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 54 号: 10 ページ: 2932-2935
  • DOI: 10.1002/anie.201409023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarized neutron spectrometer for inelastic experiments at J-PARC - Status of POLANO Project (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Yokoo, Kenji Ohoyama, Shinichi Itoh, Kazuaki Iwasa, Naokatsu Kaneko, Junichi Suzuki, Manabu Ohkawara, Kazuya Aizawa, Seiji Tasaki, Takashi Ino, Kaoru Taketani, Shigeru Ishimoto, Masayasu Takeda, Takayuki Oku, Hiroshi Kira, Kouichi Hayashi, Hiroyuki Kimura, and Taku J. Sato
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 83 ページ: 03018-03018
  • DOI: 10.1051/epjconf/20158303018
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] X線，中性子，ミュオンを用いた鉄系超伝導体の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山浦淳一，松石聡，飯村壮史，細野秀雄，平石雅俊，小嶋健児，平賀晴弘，門野良典，村上洋一
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 57 ページ: 5-12
  • NAID: 130004799746
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarized-neutron-diffraction study of the microscopic magnetic structure in α''－Fe16N2 nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Hiraka, K. Ohoyama, Y. Ogata, T. Ogawa, R. Gallage, N. Kobayashi, M. Takahashi, B. Gillon, A. Gukasov, and K. Yamada
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 13
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.134427
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin and Hole Dynamics in Carrier Doped Quantum Haldane Chain (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo, S. Itoh, S. Ibuka, H. Yoshizawa and J. Akimitsu
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 568 号: 4 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/568/4/042035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamical properties of spins and holes in carrier doped quantum Haldane chain (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo, S. Itoh, D. Kawana, H. Yoshizawa, and J. Akimitsu
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 502 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/502/1/012045
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Construction of Polarized Inelastic Neutron Spectrometer in J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo, K. Ohoyama, S. Itoh, J. Suzuki, M. Nanbu, N. Kaneko, K. Iwasa, T. J. Sato, H. Kimura and M. Ohkawara
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 502 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1088/1742-6596/502/1/012046
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Concepts of Neutron Polarisation Analysis Devices for a New Neutron Chopper Spectrometer, POLANO, in J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ohoyama, T. Yokoo, S. Itoh, T. Ino, M. Ohkawara, T. Oku, S. Tasaki, K. Iwasa, T. J. Sato, S. Ishimoto, K. Taketani, H. Kira, Y. Sakaguch, M. Nanbu, H. Hiraka, H. M. Shimizu, M. Takeda, M. Hino, K. Hayashi, M. Kenzelmann, U. Fliges, P. Hautle
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 502 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/502/1/012051
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bipartite magnetic parent phases in the iron oxypnictide superconductor (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hiraishi, S. Iimura, K. M. Kojima, J. Yamaura, H. Hiraka, K. Ikeda, P. Miao, Y. Ishikawa, S. Torii, M. Miyazaki, I. Yamauchi, A. Koda, K. Ishii, M. Yoshida, J. Mizuki, R. Kadono, R. Kumai, T. Kamiyama, T. Otomo, Y. Murakami, S. Matsuishi, and H. Hosono
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 10 号: 4 ページ: 300-303
  • DOI: 10.1038/nphys2906
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen Ordering and New Polymorph of Layered Perovskite Oxyhydrides: Sr2VO4-xHx (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Bang, S. Matsuishi, H. Hiraka, F. Fujisaki, T. Otomo, S. Maki, J. Yamaura, R. Kumai, Y. Murakami, and H. Hosono
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 20 ページ: 7221-7224
  • DOI: 10.1021/ja502277r
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鉄系超伝導体LaFeAsO1-xHxの水素高ドープ域における反強磁性相 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平賀晴弘，山浦淳一，飯村壮史，松石聡，村上洋一，細野秀雄
  • 雑誌名: 日本中性子科学会誌「波紋」 巻: 25 ページ: 262-266
  • NAID: 130007510539
  • 査読あり
• [雑誌論文] Newly Proposed Inelastic Neutron Spectrometer POLANO (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Yokoo, Kenji Ohoyama, Shinichi Itoh, Junichi Suzuki, Kazuaki Iwasa, Taku J Sato, Hiroshi Kira, Yoshifumi Sakaguchi, Takashi Ino, Takayuki Oku, Keisuke Tomiyasu, Masato Matsuura, Haruhiro Hiraka, Masaki Fujita, Hiroyuki Kimura, Toyoto Sato, Junichi Suzuki, Masayasu Takeda, Koji Kaneko, Masahiro Hino, Suguru Muto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. Supplement A 巻: 82 号: Suppl.A ページ: SA035-SA035
  • DOI: 10.7566/jpsjs.82sa.sa035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Basic Concepts of Polarisation Analysis for Neutron Chopper Spectrometer POLANO at J-PARC (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ohoyama, T. Yokoo, S. Itoh, J. Suzuki, K. Iwasa, T. J. Sato, H. Kira, Y. Sakaguchi, T. Ino, T. Oku, K. Tomiyasu, M. Matsuura, H. Hiraka, M. Fujita, H. Kimura, T. Sato, J. Suzuki, H. M. Shimizu, T. Arima, M. Takeda, K. Kaneko, M. Hino, S. Muto, H. Nojiri, C. H. Lee, J. G. Park, S. Choi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. Supplement A 巻: 82 号: Suppl.A ページ: SA036-SA036
  • DOI: 10.7566/jpsjs.82sa.sa036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Progress in High Resolution Chopper Spectrometer HRC (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Itoh, T. Yokoo, D. Kawana, H. Yoshizawa, T. Masuda, M. Soda, T. J. Sato, S. Satoh, M. Sakaguchi and S. Muto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 号: Suppl.A ページ: SA033-SA033
  • DOI: 10.7566/jpsjs.82sa.sa033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Excitations in Ferromagnetic Phase of MnP (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yano, S. Itoh, T. Yokoo, S. Satoh, D. Kawana, Y. Kousaka, J. Akimitsu and Y. Endoh
  • 雑誌名: J. Magn. Magn. Mater. 巻: 347 ページ: 33-38
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2013.07.019
  • 査読あり
• [学会発表] Incommensurate spin correlations of a Cr alloy with dilute Fe (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Hiraka and S. Yano
  • 学会等名: International Conference on Neutron Scattering (ICNS) 2017
  • 発表場所: Daejeon (Korea)
  • 年月日: 2017-07-09
  • 国際学会
• [学会発表] 水素のトンネル効果を利用した超伝導ギャップの観測～中性子による金属電子状態の解明に向けて～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 平賀晴弘
  • 学会等名: 2015年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際センター（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-03-15
  • 招待講演
• [学会発表] LaFeAsO0.9D0.1Hzの格子間サイト水素トンネルに及ぼす電子状態の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平賀晴弘、山浦淳一、飯村壮史、小嶋健児、門野良典、本田孝志、村上洋一、山田和芳、池内和彦、中村充孝、稲村泰弘、梶本亮一、松石聡、細野秀雄
  • 学会等名: 日本中性子科学会第１６回年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
• [学会発表] Fe-induced EXAFS oscillation in antiferromagnetic metal Mn3Si (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Hiraka and D. Matsumura
  • 学会等名: The International Symposium of Quantum Beam Science at Ibaraki University
  • 発表場所: 茨城大学（茨城県水戸市）
  • 国際学会
• [学会発表] 偏極中性子散乱装置POLANOの建設状況III (2015)
  • 著者名/発表者名: 横尾哲也
  • 学会等名: 日本中性子科学会
  • 発表場所: 和光市民文化センター（埼玉県・和光市）
  • 年月日: 2015-12-10
• [学会発表] 鉄系超伝導体Ba1-xKxFe2As2の磁気励起 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀金 和正
  • 学会等名: 第6回MLFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば市）
  • 年月日: 2015-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] 偏極中性子散乱装置POLANOの建設状況II (2014)
  • 著者名/発表者名: 横尾哲也、伊藤晋一、金子直勝、大山研司、岩佐和晃、大河原学、菅井征二
  • 学会等名: 日本中性子科学会 第14回年会
  • 発表場所: かでる2.7（札幌市）
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] Low Energy Magnetic Excitations and Phonons in Chromium (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Fukuda, H. Hiraka, K. Ikeuchi, Y. Inamura, T. Kikuchi, S. Ohira-Kawamura, and K. Nakajima
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Science at J-PARC (J-PARC 2014)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center (EPOCHAL TSUKUBA)
  • 年月日: 2014-07-14
• [学会発表] Polarized neutron spectrometer for inelastic scattering experiments at J-PARC ~ Status of POLANO project ~ (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo
  • 学会等名: QENS/WINS 2014
  • 発表場所: Autrans, France
  • 年月日: 2014-05-11 – 2014-05-16
  • 招待講演
• [学会発表] 偏極中性子散乱装置POLANOの建設状況 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横尾哲也
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] 鉄系超伝導体KFe2As2の磁気励起
  • 著者名/発表者名: 堀金和正，藤田慧，木方邦宏，李哲虎，梶本亮一，Ji Sungdae，稲村泰弘，新井正敏，秋光純
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] Local crystal structure of Mott-insulating iron oxychalcogenides La2O2Fe2OSe2
  • 著者名/発表者名: K. Horigane, K. Kawashima, S. Ji, M. Yoshikawa, D. Louca, J. Akimitsu
  • 学会等名: SCES2013
  • 発表場所: University of Tokyo
• [学会発表] Restoration of XAFS oscillation by Fe doping in magnetic metal Mn3Si
  • 著者名/発表者名: H. Hiraka and D. Matsumura
  • 学会等名: The 1st International Conference on Light and Particle Beams in Materials Science
  • 発表場所: Tsukuba
• [学会発表] Relationship between the Ir-dimer formation and electrical transport in CuIr2S3.8Se0.2
  • 著者名/発表者名: H. Hiraka and D. Matsumura
  • 学会等名: The 1st International Conference on Light and Particle Beams in Materials Science
  • 発表場所: Tsukuba
• [図書] 『物質科学の最前線』KEK物理学シリーズ第７巻 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上洋一、山田和芳、平賀晴弘、遠藤康夫、雨宮健太、瀬戸秀紀、神山崇、米村雅雄
  • 総ページ数: 248
  • 出版者: 共立出版