| 研究課題/領域番号 |
15K13347
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
佐々木 聡 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (10162364)
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| 研究分担者 |
奥部 真樹 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10397060)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | Ｘ線共鳴磁気散乱 / 円偏光 / 不対電子密度 / Ｘ線弾性散乱 / 放射光 / ４軸回折計 / 磁気構造解析 / 希土類鉄ガーネット |
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| 研究実績の概要 |
磁性電子を電子遷移に関連づけて共鳴させるＸ線共鳴磁気散乱は、干渉で磁気散乱強度を強調するとともに、元素・電子遷移選択的に磁気情報を取り出せる特徴をもつ。本研究では、円偏光Ｘ線のもつ偏光特性を利用して、共鳴と非共鳴の磁性電子を同時に観測する円偏光共鳴磁気散乱法（CP-RXMS）を開発した。入射Ｘ線と散乱Ｘ線の偏光基底状態を円偏光オペレータで完備性を持たせることで、左右円偏光の差（非対称度ΔI/2I）を与えるＸ線散乱強度式に、共鳴電子および非共鳴電子からの磁気的寄与を分離して取り込むことに成功した。すなわち、共鳴散乱が起こる条件下で、共鳴および非共鳴部分に寄与するブラッグ反射を同時に観測することにより、結晶学的３次元情報を求める磁気構造解析に適用することができた。この手法を用いると、Ｘ線ポンプに対応する共鳴磁気散乱とプローブに対応する（非共鳴）弾性散乱とを同時に観測することが可能になり、超交換相互作用による磁性電子分布をも観測にかけられる。
放射光Ｘ線実験にはPhoton FactoryのビームラインBL-6Cを用いた。フェリ磁性体であるガドリニウム鉄ガーネット（GdIG; Gd3Fe5O12）やマグネタイト（Fe3O4）を対象に、最初に、Fe K前吸収端で非対称度のエネルギー依存を測定した。得られたGdIGおよびFe3O4の非対称度は、サイト選択的に電子状態密度（DOS）と関係づけられた。特にGdIGの磁気応答ピークは、磁気モーメントの向きの違いから、磁気円二色性（XMCD）より見かけ上高分解能で得られた。その後、磁気的な電子遷移が起こる波長で、数十～数百個のブラッグ反射に対し、左右それぞれの円偏光で3次元積分反射強度を収集した。非対称度を電子遷移と関係づけ、散乱強度の左右円偏光での差を係数とするフーリエ合成を行い、磁性電子密度を求めた。
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