中性子散乱によるs電子強磁性の機構解明

• 研究課題/領域番号: 26400334
• 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Ⅱ
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中野 岳仁 大阪大学, 理学研究科, 助教 (50362611)
• 連携研究者: 松浦 直人 総合科学研究機構, 研究開発部, 副主任研究員 (30376652) ; 神山 崇 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60194982)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: ゼオライト / アルカリ金属 / ナノクラスター / 強磁性 / 中性子回折 / 磁気構造

研究成果の概要

ゼオライトA中に配列したKクラスターは，磁性元素を全く含まないにも拘わらず強磁性を示し，s電子磁性体として注目される．本研究では高品質試料を大量合成し，中性子回折実験を行った．偏極ビームを使った実験において，長距離秩序した強磁性磁気モーメントからの回折を初めて観測することに成功した．磁気形状因子のQ依存性を見積もり，磁性を担っているのが確かにナノサイズの空間に広がった電子であることを直接的に明らかにした．また，強磁性磁気モーメントの大きさが周期的に変調していることを発見した．結晶構造の周期変調と磁性発現の関係が示唆される．以上のように，磁性の機構を考える上で極めて重要な基礎データが得られた．

研究成果

• [国際共同研究] ラザフォードアップルトン研究所(英国)
• [国際共同研究] Jeulich Center of Neutron Science(ドイツ)
• [国際共同研究] ラザフォードアップルトン研究所(英国)
• [国際共同研究] Jeulich Centre for Neutron Science(ドイツ)
• [国際共同研究] ヨゼフシュテファン研究所(スロベニア)
• [雑誌論文] Magnetic moments and ordered states in pyrochlore iridates Nd2Ir2O7 and Sm2Ir2O7 studied by muon-spin relaxation (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Asih, N. Adam, S. S. M. Tajudin, D. P. Sarid, K. Matsuhira, H. Guo, M. Wakeshima, Y. Hinatsu, T. Nakano, Y. Nozue, S. Sulaiman, M. I. M. Ibrahim, P. K. Biswas, I. Watanabe
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 86 号: 2 ページ: 0247051-7
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.024705
  • NAID: 210000134266
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Electrons of alkali metals in regular nanospaces of zeolites (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano and Y. Nozue
  • 雑誌名: Adv. Phys. X 巻: 2 号: 2 ページ: 254-280
  • DOI: 10.1080/23746149.2017.1280415
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ionothermal synthesis and magnetic study of a new manganese(II) phosphite with an unprecedented Mn/P ratio (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Su, H. Xing, Y. Li, J. Wu, T. Nakano, J. Yu
  • 雑誌名: Inorg. Chem. Front. 巻: 3 号: 7 ページ: 924-927
  • DOI: 10.1039/c6qi00014b
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetodielectric detection of magnetic quadrupole order in Ba(TiO)Cu4(PO4)4 with Cu4O12 square cupolas (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kimura, P. Babkevich, M. Sera, M. Toyoda, K. Yamauchi, G. S. Tucker, J. Martius, T. Fennell, P. Manuel, D. D. Khalyavin, R. D. Johnson, T. Nakano, Y. Nozue, H. M. Ronnow, T. Kimura
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 7 号: 1 ページ: 130391-7
  • DOI: 10.1038/ncomms13039
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 放射光・中性子・ミュオンで見た配列アルカリ金属ナノクラスターの磁気秩序 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中野岳仁
  • 雑誌名: SPring-8/SACLA Information 巻: 21 ページ: 280-284
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optical, electrical and magnetic properties of potassium metal loaded into channel-type zeolite L (2016)
  • 著者名/発表者名: Pham Tan Thi, Takehito Nakano, Yasuhiro Sakamoto, and Yasuo Nozue
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 85 号: 2 ページ: 024703-024703
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.024703
  • NAID: 40020735706
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metal-to-insulator crossover in alkali doped zeolite (2016)
  • 著者名/発表者名: Mutsuo Igarashi, Peter Jeglic, Andraz Krajnc, Rok Zitko, Takehito Nakano, Yasuo Nozue, and Denis Arcon
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 18682-18682
  • DOI: 10.1038/srep18682
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two different ground states in K-intercalated polyacenes (2016)
  • 著者名/発表者名: Quynh T. N. Phan, Satoshi Heguri, Hiroyuki Tamura, Takehito Nakano, Yasuo Nozue, and Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 93 号: 7 ページ: 075130-075130
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.075130
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synchrotron-radiation-based Mossbauer spectroscopy of 40K in antiferromagnetic potassium nanoclusters in sodalite (2015)
  • 著者名/発表者名: Takehito Nakano, Naoki Fukuda, Makoto Seto, Yasuhiro Kobayashi, Ryo Masuda, Yoshitaka Yoda, Mototsugu Mihara, and Yasuo Nozue
  • 雑誌名: Physical Review B, Rapid Communication 巻: 91 号: 14
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.140101
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ferromagnetism of Na-K alloy clusters incorporated in zeolite low-silica X (2015)
  • 著者名/発表者名: Luu Manh Kien, Teruo Goto, Duong Thi Hanh, Takehito Nakano, and Yasuo Nozue
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 84 号: 6 ページ: 064718-064718
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.064718
  • NAID: 210000133600
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Absence of Jahn-Teller transition in the hexagonal Ba3CuSb2O9 single crystal (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Katayama, Kenta Kimura, Yibo Han, Joji Nasu, Natalia Drichko, Yoshiki Nakanishi, Mario Halim,Yuki Ishiguro, Ryuta Satake, Eiji Nishibori, Masahito Yoshizawa, Takehito Nakano, Yasuo Nozue, Yusuke Wakabayashi, Sumio Ishihara, Masayuki Hagiwara, Hiroshi Sawa, and Satoru Nakatsuji
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 112 号: 30 ページ: 9305-9309
  • DOI: 10.1073/pnas.1508941112
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Neutron diffraction study of antiferromagnetic potassium nanoclusters incorporated into sodalite (2015)
  • 著者名/発表者名: Takehito Nakano, Masato Matsuura, Atsufumi Hanazawa, and Yasuo Nozue
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.034011
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observation of the orbital quantum dynamics in the spin-1/2 hexagonal antiferromagnet Ba3CuSb2O9 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yibo Han, Masayuki Hagiwara, Takehito Nakano, Yasuo Nozue, Kenta Kimura, Mario Halim, and Satoru Nakatsuji
  • 雑誌名: Physical Review B, Rapid Communication 巻: 92 号: 18
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.180410
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Insulator-to-metal transition in potassium-loaded zeolite P (2015)
  • 著者名/発表者名: G. P. Hettiarachchi, T. Nakano, Y. Masaki, M. N. M. Muhid, H. Hamdan and Y. Nozue
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 84 号: 1 ページ: 014702-014702
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.014702
  • NAID: 210000133404
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structures of heavily Na-loaded low-silica X (LSX) zeolites in insulating and metallic states (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ikeda, T. Nakano and Y. Nozue
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 118 号: 40 ページ: 23202-23211
  • DOI: 10.1021/jp507894u
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tuning of the ground state in electron doped anthracene (2014)
  • 著者名/発表者名: Q. T. N. Phan, S. Heguri, Y. Tanabe, H. Shimotani, T. Nakano, Y. Nozue and K. Tanigaki
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 43 号: 26 ページ: 10040-10045
  • DOI: 10.1039/c4dt00071d
  • 査読あり
• [学会発表] ゼオライトA中のカリウムクラスターの中性子磁気回折II (2017)
  • 著者名/発表者名: 中野岳仁，大石一城，松浦直人，Kirill Nemkovskiy，Yixi Su，Pascal Manuel, Dmitry Khalyavin，梅本尚嗣，野末泰夫
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Anomalous enhancement of ferromagnetic properties in alkali-metal nanoclusters in zeolite crystal by high pressure helium gas (2016)
  • 著者名/発表者名: Takehito Nakano
  • 学会等名: 3rd International Conference on Functional Materials Science 2016 (ICFMS2016)
  • 発表場所: Bali, Indonesia
  • 年月日: 2016-10-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Antiferromagnetic ordering and insulator-to-metal transition in alkali metal nanoclusters arrayed in sodalite (2016)
  • 著者名/発表者名: Takehito Nakano
  • 学会等名: European Physical Society, Condensed Matter Devision (CMD-26)
  • 発表場所: Groningen, Netherlands
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] ゼオライトA中のカリウムクラスターの中性子磁気回折 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中野岳仁，梅本尚嗣，Kirill Nemkovskiy，Yixi Su，Pascal Manuel, Dmitry Khalyavin，大石一城，松浦直人，神山崇，野末泰夫
  • 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] ゼオライト中に配列したカリウムナノクラスターの磁気秩序とメスバウアー分光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中野岳仁
  • 学会等名: 第4回先進的放射光メスバウアー分光研究会
  • 発表場所: 名古屋工業大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-03-03
• [学会発表] ソーダライト中のアルカリ金属クラスターにおけるモット絶縁体-バイポーラロン絶縁体転移 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中野岳仁，渡邊邦博，阪本康弘，野末泰夫
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋期大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] ESR study of heavily Na-doped low-silica X zeolite near the insulator-to-metal transition (2015)
  • 著者名/発表者名: Takehito Nakano, Kentaro Mukai, Shumpei Hayashi, and Yasuo Nozue
  • 学会等名: International Conference on Magnetism (ICM2015)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [学会発表] μSR study on the phase transition from antiferromagnetic Mott-insulator to non-magnetic metal in K-Rb alloy and Rb clusters in sodalite (2015)
  • 著者名/発表者名: Takehito Nakano, Kenji Tanibe, Luu Manh Kien, Sungwon Yoon, Majed Abdel-Jawad, Francis L. Pratt, Isao Watanabe, and Yasuo Nozue
  • 学会等名: International Conference on Magnetism (ICM2015)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetism and insulator-to-metal transition of s-electrons confined in the regular nanospace of zeolites (2015)
  • 著者名/発表者名: Takehito Nakano
  • 学会等名: International Conference on Nanospace Materials
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-06-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ソーダライト中のK-Rb合金およびRbクラスターのμSR (2015)
  • 著者名/発表者名: 中野岳仁，谷辺健志，Luu Manh Kien，Sungwon Yoon，Majed Abdel-Jawad，Francis L. Pratt，渡邊功雄，野末泰夫
  • 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
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] Naを吸蔵したゼオライトLSX中の絶縁体金属転移とスピン磁化率 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中野岳仁，林俊平，角野宏和，野末泰夫
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋期大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] ゼオライトLSX中のNa-K合金クラスターが示すフェリ磁性のHeによる圧力効果II (2014)
  • 著者名/発表者名: 中野岳仁，Gayan Prasad Hettiarachchi，岸本亮三，石井康之，渡邊功雄，野末泰夫
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋期大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] Neutron diffraction study of antiferromagnetic Na and K nanoclusters incorporated into sodalite (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, M. Matsuura, A. Hanazawa, K. Watanabe, and Y. Nozue
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Science at J-PARC
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-15