放射光Ｘ線共鳴非弾性散乱による銅酸化物高温超伝導体のスピン・電荷励起

• 研究課題/領域番号: 25400333
• 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: 石井 賢司 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 (40343933)
• 研究分担者: 藤田 全基 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20303894) ; 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)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: Ｘ線散乱 / 非弾性散乱 / 銅酸化物超伝導体 / 磁気励起 / 電荷励起 / スピン励起

研究成果の概要

近年著しく技術が進歩した放射光Ｘ線共鳴非弾性散乱法により、銅酸化物高温超伝導体のスピン、及び、電荷の励起状態を観測することで、電荷ドープされたモット絶縁体の電子の運動状態を研究した。電子ドープ系のスピン励起はドープが進むにつれて幅を広げながらより高エネルギーにシフトするのに対し、ホールドープ系では、励起の幅は広がるものの、母物質のスピン励起のエネルギーをほぼ維持していることが明らかとなった。また、電子ドープ系ではスピン励起より高エネルギー側に大きな分散を持った電荷励起が存在し、電子ドープが進むにつれてそのピーク位置が高エネルギー側にシフトしていることがわかった。

研究成果

• [国際共同研究] Politenico di Milano(Italy)
• [国際共同研究] European Synchrotron Radiation Facility(France)
• [雑誌論文] Observation of momentumresolved charge fluctuations proximate to the charge-order phase using resonant inelastic x-ray scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, K. Ishii, M. Naka, S. Ishihara, I. Jarrige, K. Ikeuchi, Y. Murakami, K. Kudo, Y. Koike, T. Nagata, Y. Fukada, N. Ikeda & J. Mizuki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 23611-23611
  • DOI: 10.1038/srep23611
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 共鳴非弾性Ｘ線散乱を用いた強相関電子系研究の進展 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石井賢司
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 79 ページ: 79-92
  • NAID: 40020747506
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ｈｉｇｈ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｏｖｅｒｄｏｐｅｄ Ｌａ２－ｘＳｒｘＣｕＯ４ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｎｅｕｔｒｏｎ ａｎｄ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｉｎｅｌａｓｔｉｃ Ｘ－ｒａｙ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ (2015)
  • 著者名/発表者名: Ｓ． Ｗａｋｉｍｏｔｏ， Ｋ． Ｉｓｈｉｉ， Ｈ． Ｋｉｍｕｒａ， Ｍ． Ｆｕｊｉｔａ， Ｇ． Ｄｅｌｌｅａ， Ｋ． Ｋｕｍｍｅｒ， Ｌ． Ｂｒａｉｃｏｖｉｃｈ， Ｇ． Ｇｈｉｒｉｎｇｈｅｌｌｉ， Ｌ．Ｍ． Ｄｅｂｅｅｒ－Ｓｃｈｍｉｔｔ， Ｇ．Ｅ． Ｇｒａｎｒｏｔｈ
  • 雑誌名: Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ 巻: ９１ 号: 18
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.184513
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 軟X線・硬X線・中性子非弾性散乱を用いた銅酸化物超伝導体のダイナミクス研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井賢司, 藤田全基
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 57 号: 1 ページ: 20-26
  • DOI: 10.5940/jcrsj.57.20
  • NAID: 130004799733
  • ISSN: 0369-4585, 1884-5576
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 電子ドープ型銅酸化物超伝導体の高エネルギー磁気励起 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田全基, 石井賢司
  • 雑誌名: 日本中性子科学会誌「波紋」 巻: 25 ページ: 18-21
  • NAID: 130007510541
  • 査読あり
• [雑誌論文] ３種の量子ビームを用いた電子の動きの観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石井賢司, 藤田全基
  • 雑誌名: Isotope News 巻: 728 ページ: 10-13
• [雑誌論文] High-energy spin and charge excitations in electron-doped co opper oxide superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ishii, M. Fujita, K. Yamada
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 5 号: 1
  • DOI: 10.1038/ncomms4714
  • 査読あり
• [雑誌論文] Momentum-resolved resonant inelastic x-ray scattering on a single crystal under high pressure (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Yoshida, Kenji Ishii, Ignace Jarrige, Tetsu Watanuki, Kazutaka Kudo, Yoji Koike, Ken'ichi Kumagai, Nozomu Hiraoka, Hirofumi Ishii, Ku-Ding Tsuei, and Jun'ichiro Mizuki
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 巻: 21 号: 1 ページ: 131-135
  • DOI: 10.1107/s1600577513028944
  • 査読あり
• [学会発表] Momentum-resolved charge fluctuations proximate to the charge-order phase measured by resonant inelastic x-ray scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Ishii, M. Yoshida, M. Naka, S. Ishihara, I. Jarrige, K. Ikeuchi, Y. Murakami, K. Kudo, Y. Koike, T. Nagata, Y. Fukada, N. Ikeda, and J. Mizuki
  • 学会等名: International Conference on Low-Energy Electrodynamics in Solids 2016
  • 発表場所: ホテルラフォーレ琵琶湖（滋賀県守山市）
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際学会
• [学会発表] 銅酸化物におけるスピン波励起と世界の硬Ｘ線RIXSの現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石井賢司
  • 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
  • 招待講演
• [学会発表] Spin and charge excitations in doped cuprates (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ishii
  • 学会等名: The 9th international conference on Inelastic X-ray Scattering
  • 発表場所: 新竹 (台湾)
  • 年月日: 2015-11-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ｘ線非弾性散乱による電子の動的構造の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井賢司
  • 学会等名: PF研究会「次世代放射光光源を用いた構造物性研究への期待」
  • 発表場所: エネルギー加速器研究機構（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-07-27
  • 招待講演
• [学会発表] 中性子散乱でみる銅酸化物における磁気相間の電子・ホール非対称性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田全基
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] 共鳴非弾性Ｘ線散乱による電子ドープ型銅酸化物超伝導体の磁気励起と電荷励起 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井賢司, 藤田全基, 佐々木隆了, M. Minola, G. Dellea, C. Mazzoli, K. Kummer, G. Ghiringhelli, L. Braicovich, 遠山貴己, 山田和芳, 吉田雅洋, 黒岡雅仁, 清水裕友, 水木純一郎
  • 学会等名: 第28回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県草津市）
  • 年月日: 2015-01-11
• [学会発表] Ｘ線・中性子非弾性散乱による電子ドープ型銅酸化物超伝導体のスピン・電荷励起の観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石井賢司, 藤田全基, 佐々木隆了, M. Minola, G. Dellea, C. Mazzoli, K. Kummer, G. Ghiringhelli, L. Braicovich, 遠山貴己, 堤健之, 佐藤研太朗, 梶本亮一, 池内和彦, 山田和芳, 吉田雅洋, 黒岡雅仁, 水木純一郎
  • 学会等名: 日本中性子科学会第14回年会
  • 発表場所: 北海道立道民活動センターかでる（札幌市）
  • 年月日: 2014-12-12
• [学会発表] Spin and charge excitations in electron-doped cuprates (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ishii
  • 学会等名: 東北大金研ワークショップ "Research Frontier of Transition-metal Compounds Opened by Advanced Spectroscopies"
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2014-10-01
• [学会発表] Neutron and resonant inelastic x-ray scattering study of magnetic excitations in hole-doped La2-xSrxCuO4 (2014)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Wakimoto
  • 学会等名: 東北大金研ワークショップ "Research Frontier of Transition-metal Compounds Opened by Advanced Spectroscopies"
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2014-10-01
  • 招待講演
• [学会発表] 共鳴非弾性X線散乱による電子ドープ型銅酸化物超伝導体の磁気・電荷励起 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石井賢司, 藤田全基, 佐々木隆了, M. Minola, G. Dellea, C. Mazzol, K. Kummer, G. Ghiringhelli, L. Braicovich, 遠山貴己, 山田和芳, 吉田雅洋, 黒岡雅仁, 水木純一郎
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 神奈川県平塚市
• [学会発表] 放射光と中性子を用いた過剰ドープLSCOの磁気励起の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 脇本秀一, 石井賢司, 木村宏之, 藤田全基, 梶本亮一, 池内和彦, G. E. Granroth, G. Ghiringhelli, L. Braicovich
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 神奈川県平塚市
• [学会発表] RIXSによる銅酸化物・イリジウム酸化物の磁気励起 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石井賢司
  • 学会等名: CROSSroads of Users and J-PARC 第9回「超伝導、磁性とフラストレーション」
  • 発表場所: 茨城県東海村
  • 招待講演
• [学会発表] Resonant inelastic x-ray scattering studies of charge excitations (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ishii
  • 学会等名: Light and Particle Beams in Materials Science 2013
  • 発表場所: つくば市
  • 招待講演
• [学会発表] Carrier Dynamics in Doped High-Tc Cuprates Studied by Cu K-edge RIXS (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ishii
  • 学会等名: 8th International Conference on Inelastic X-ray Scattering
  • 発表場所: California, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Spin and charge excitations in Nd2-xCexCuO4 using resonant inelastic x-ray scattering (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ishii
  • 学会等名: 金研ワークショップ "Superconductivity research advanced by new materials and spectroscopies"
  • 発表場所: 宮城県仙台市
• [学会発表] 電子ドープ系銅酸化物超伝導体における放射光と中性子の相補利用研究
  • 著者名/発表者名: 石井賢司
  • 学会等名: 物構研サイエンスフェスタ2013
  • 発表場所: 茨城県つくば市
  • 招待講演