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1997 年度 研究成果報告書概要

X線異常散乱法による原子価揺動状態の研究

研究課題

研究課題/領域番号 07805001
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

佐々木 聡  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (10162364)

研究分担者 石澤 伸夫  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (90151365)
研究期間 (年度) 1995 – 1997
キーワード原子価揺動 / 価数揺動 / X線異常散乱 / マグネタイト / フェルベ転移 / 混合原子価 / 原子価コントラスト法 / Fe_3O_4
研究概要

回折法と分光法を組み合わせ同原子種で価数の異なるイオンを区別することを目的に、原子価揺動を起こす遷移金属・希土類金属化合物を異常分散法で調べた。結果として、結晶内イオン分布、原子価状態が変化する転移、電子的秩序状態等について新しい知見が得られた。
吸収端近傍のXANES領域で観測される前吸収端構造やケミカルシフトから、遷移に対応した電子状態や酸化数の増加に伴う結合エネルギーの増加に関する知見が得られる。このようなある特定のエネルギーに注目し、電子状態の差をX線解折の手段で研究した。このとき、例えばFe^<2+>とFe^<3+>とでは、原子散乱因子の異常分散項fに差が生じ、散乱能(X線回折強度)の差から従来は不可能とされた価電子の差が識別できる。本研究では、観測吸収スペクトルから原子価ごとの異常分散項fを直接求めて「原子価差コントラスト法」を開発し、更に「原子価状態を探求する実験」を行なうことを目指した。
原子価揺動状態では、電気抵抗・磁化率その他の物性に特有の異常がみられる。研究では最初にマグネタイトFe_3O_4を手掛け、Fe^<2+>とFe^<3+>とのホッピング伝導の部分凍結やフェルベェ転移以下での電子的秩序状態を求めた。更に遷移金属酸化物やRuを含む希土類金属化合物に研究対象を拡張した。電荷配列の秩序パターンが非常に複雑な場合、中性子回折や核磁気共鳴からの情報のみでイオン配列に伴う結晶構造を決定することは困難である。本研究により、価電子の差をX線では区別できないという一般概念が打破でき、しかも本手法を従来のX線構造解析法に容易に取り込むことができたと考えている。

  • 研究成果

    (36件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (36件)

  • [文献書誌] Satoshi Sasaki: "Fe^<2+> and Fe^<3+> Ions Distinguishable by X-Ray Anomalous Scattering" Rev.Sci.Instrum.66. 1573-1576 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 佐々木 聡: "固溶体での元素置換と測定法の進歩" 月刊地球. 12. 174-180 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] D.Du Boulay: "A Synchrotron X-ray Study of the Electron Density in YFeO_3" Acta Crystallogr.B51. 921-929 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Tugumi Nagano: "X-Ray Polarization Anomaly of Forbidden Reflections of Iron Pyrite,FeS_2,near the Fe K-Absorption Edge" J.Phys.Soc.Jpn.65. 3060-3067 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Keiichi Hirano: "Determination of the Stokes-Poincare Parameters for a Synchrotron X-Ray Beam by Multiple Bragg Scattering" Jpn.J.Appl.Phys.35. 5550-5552 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] E.N.Maslen: "A Synchrotron X-ray Study of the Electron Density in SmFeO_3" Acta Crystallogr.B52. 406-413 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] E.N.Maslen: "A Synchrotron X-ray Study of the Electron Density in C-Type Rare Earth Oxides" Acta Crystallogr.B52. 414-422 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 佐々木 聡: "価数の差をX線回折でみる" 日本結晶学会誌. 39. 37-44 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Takeshi Toyoda: "X-Ray Diffuse Scattering Study of Magnetite by the Valence-Difference Contrast Method" Jpn.J.Appl.Phys.36. 2247-2252 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Katsuhiro Tsukimura: "Cation Distributions in Nickel Ferrites" Jpn.J.Appl.Phys.36. 3609-3612 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Satoshi Sasaki: "Radial Distribution of Electron Density in Magnetite,Fe_3O_4" Acta Crystallogr.B53. 762-766 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 佐々木 聡: "吸収端近傍でのX線異常散乱" 物性研だより. 37. 79-80 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 佐々木 聡: "粉末法による原子価決定の可能性" KEK Proceedings. 97-22. 90-94 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Satoshi Sasaki: "Synchrotron X-ray Studies on Electronic and Magnetic Structures of Transition-Metal Oxides" Proceedings on Atomic-Scale Surface and Interface Dynamics. 2. 1-6 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Satoshi Sasaki: "Valence-Difference Contrast Measurements Utilizing X-ray Anomalous Scattering" J.Synch.Rad.(in press).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Naoya Sugioka: "DAFS Measurements by the Imaging-Plate Weissenberg Method" J.Synch.Rad.(in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Atsushi Okita: "Determination of Cation Distribution in Mn-Zn-Fe Ferrite by X-ray Anomalous Scattering" Jpn.J.Appl.Phys.(in press).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 佐々木 聡(分担): "シンクロトロン放射光の基礎" 丸善, 36(608) (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Satoshi Sasaki: "Fe^<2+> and Fe^<3+> Ions Distinguishable by X-Ray Anomalous Scattering : Method and its Application to Magnetite" Rev.Sci.Instrum.66. 1573-1576 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Satoshi Sasaki: "Exchange of the Elements in the Solid Solution Revealed by the Recently-Developed Methods (in Japanese)" Chikyu Monthly. 12. 174-180 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] D.Du Boulay et al.: "A Synchrotron X-ray Study of the Electron Density in YFeO_3" Acta Crystallogr.B51. 921-929 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Tugumi Nagano et al.: "X-Ray Polarization Anomaly of Forbidden Reflections of Iron Pyrite, FeS_2, near the Fe K-Absorption Edge" J.Phys.Soc.Jpn.65 [9]. 3060-3067 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Keiichi Hirano et al.: "Determination of the Stokes-Poincare Parameters for a Synchrotron X-ray Beam by Multiple Bragg Scattering" Jpn.J.Appl.Phys.35 [10]. 5550-5552 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] E.N.Maslen et al.: "A Synchrotron X-ray Study of the Electron Density in SmFeO_3" Acta Crystallogr.B52. 406-413 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] E.N.Maslen et al.: "A Synchrotron X-ray Study of the Electron Density in C-Type Rare Earth Oxides" Acta Crystallogr.B52. 414-422 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Satoshi Sasaki: "Hard X-ray Beamlines, Elements of Synchrotron Radiation" Maruzen. 393-428 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Satoshi Sasaki: "Valence Difference Detected by X-ray Anomalous Scattering (in Japanese)" J.Crystallogr.Soc.Jpn.39. 37-44 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Takeshi Toyoda et al.: "X-Ray Diffuse Scattering Study of Magnetite by the Valence-Difference Contrast Method" Jpn.J.Appl.Phys.36. 2247-2252 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Katsuhiro Tsukimura et al.: "Cation Distributions in Nickel Ferrites" Jpn.J.Appl.Phys.36. 3609-3612 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Satoshi Sasaki: "Radial Distribution of Electron Density in Magnetite, Fe_3O_4" Acta Crystallogr.B53. 762-766 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Satoshi Sasaki et al.: "X-ray Anomalous Scattering near the Absorption Edges (in Japanese)" Rep.I.S.S.P., Univ.Tokyo. 37. 79-80 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Satoshi Sasaki: "Possibility on the determination of the Valence States by Means of X-ray Powder Diffraction Method (in Japanese)" KEK Proceedings. 97-22. 90-94 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Satoshi Sasaki: "Synchrotron X-ray Studies on Electronic and Magnetic Structures of Transition-Metal Oxides" Proceedings on Atomic-Scale Surface and Interface Dynamics. 2. 1-6 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Satoshi Sasaki et al.: "Valence-Difference Contrast Measurements Utilizing X-ray Anomalous Scattering" J.Synch.Rad.(in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Naoya Sugioka et al.: "DAFS Measurements by the Imaging-Plate Weissenberg Method" J.Synch.Rad.(in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Atsushi Okita et al.: "Determination of Cation Distribution in Mn-Zn-Fe Ferrite by X-ray Anomalous Scattering" Jpn.J.Appl.Phys.(in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 1999-03-16  

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