4次元空間中性子探査装置の開発と酸化物高温超伝導機構の解明

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17001001
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 新井 正敏 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主席 (30175955)
• 研究分担者: 横尾 哲也 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助手 (10391707) ; 梶本 亮一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (30391254) ; 中島 健次 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (10272535) ; 社本 真一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (90235698) ; 山田 和芳 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (70133923)
• キーワード: 酸化物高温超伝導体 / 中性子散乱 / 4次元空間中性子探査装置 / パルス中性子源 / J-PARC / チョッパー分光器 / 純良単結晶育成

研究概要

1.4次元空間中性子探査装置(4SEASONS)の建設
平成19年度の4SEASONS設置工事に備えて各機器の設計および仕様の確定がなされた。とくに、中性子スーパーミラーの開発では世界最高性能のミラー作製に成功した。その他、長尺検出器の評価試験やチョッパー全体の構造設計なども順調に進み、実機製作に移行できる段階に達した。また、真空散乱槽の製作発注も済んでおり、遮蔽体の一部やガイド管ジャケットなどはすでに製作が完了している。
2.試料作成環境の構築と試料作成
原子力機構においてはYBCO系高温超伝導体の単結晶育成環境が整い、大型純良試料の作製が開始された。東北大学ではホールドープ系La_<2-x>Sr_xCuO_4や電子ドープ系Pr_<1-x>LaCe_xCuO_4などの単結晶作製が進んだ。すでにこれらの試料の一部は実験研究に供されており、多数の研究成果に寄与している。
3.酸化物高温超伝導の実験研究
国内外の中性子実験施設においての中性子散乱実験およびSPring-8でのX線非弾性散乱実験を遂行した。その結果、電子ドープ系Pr_<1-x>LaCe_xCuO_4での異常磁気励起やホールドープ系La_<2-x>Sr_xCuO_4でのフォノンソフトニング効果などを見出した。また、原子力機構JRR3において三軸型分光器AKANEの高輝度化を行い、新たに作製した試料の系統的評価・研究を実施する体制を整えた。
4.研究会
高温超伝導機構解明に向けた現在の研究の問題点と4SEASONSが果たすべき役割を議論するため、11月にSPring-8との合同ワークショップ「量子ビームによる強相関系に関する研究会」、東北大学金属材料研究所との合同ワークショップ「高温超伝導体における特異な電子状態と物性」を開催した。

研究成果

• [雑誌論文] Double focusing Heusler monochromator and analyzer systems for the polarized neutron triple-axis spectrometer (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Takeda
  • 雑誌名: Nuclear Instrument and Methods in Physics Research Section A 586 ページ: 229-238
• [雑誌論文] Origin of the Monoclinic-to-Monoclinic Phase Transition and Evidence for the Centrosymmetric Crystal Structure of BiMnO_3 (2007)
  • 著者名/発表者名: Alexei A. Belik
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 129-4 ページ: 971-977
• [雑誌論文] High Intensity Chopper Spectrometer 4SEASONS at J-PARC (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Kajimoto
  • 雑誌名: Journal of Neutron Research 15 ページ: 5-12
• [雑誌論文] Cold-Neutron Disk-Chopper Spectrometer at J-PARC (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Nakajima
  • 雑誌名: Journal of Neutron Research 15 ページ: 13-21
• [雑誌論文] Utilization of Multiple Incident Energies on Cold-Neutron Disk-Chopper Spectrometer at J-PARC (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Nakamura
  • 雑誌名: Journal of Neutron Research 15 ページ: 31-37
• [雑誌論文] Versatility of Advanced KINKEN Triple-Axis Neutron Spectrometer, AKANE (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Hiraka
  • 雑誌名: J. Magn. Magn. Mat. 310・2 ページ: e971-e973
• [雑誌論文] Magnetic Properties of LaMn O_<3+a>Nanocrystal in MCM-41 Mesoporous Silica (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Kira
  • 雑誌名: J. Magn. Magn. Mat. 310(2) ページ: 2480-2482
• [雑誌論文] Ferroelectric polarization and magnetic structure in Eu_<0.595> Y_<0.405>MnO_3 (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Kajimoto
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Solids 68 ページ: 2087-2090
• [雑誌論文] Low-Energy Dynamics of Superionic Glass: Evidence for a Direct Relation with Ionic Conductivity (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Nakamura
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc., in Quasi-Elastic Neutron Scattering Conference 2006(QENS2006) ページ: 169-176
• [雑誌論文] Measurements of the 3He Spin Relaxation below Room Temperature (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ino
  • 雑誌名: Physica B 397 ページ: 182-184
• [雑誌論文] One-Dimensional and Spherical Polarization Analysis of Artificially Confined Spin-Density-Waves in Cr/Sn Multilayers (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Takeda
  • 雑誌名: Physica B 397 ページ: 56-58
• [雑誌論文] Spiral Spin Structure in a Heisenberg Pyrochlore Magnet CdCr_2O_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 75 ページ: 104415
• [雑誌論文] Finite Size Effects of Nanoparticles on the Atomic Pair Distribution Functions (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Kodama
  • 雑誌名: Acta Cryst. A 62 ページ: 444-453
• [雑誌論文] Relation between High Ionic Conductivity and Boson Peak in Superionic Glass (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Arai
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 832 ページ: 299-302
• [雑誌論文] Unique Vibrational Excitations in Superionic Conducting Glass (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Nakamura
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 832 ページ: 504-507
• [雑誌論文] Initial Growth Stage of a Highly Mismatched Strontium Film on a Hydrogen-Terminated Silicon(111)Surface (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 88 ページ: 201911
• [雑誌論文] Magnetic Properties of the Spin Tetramer Compound Ba_6La_2Fe_4O_<15> (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Abe
  • 雑誌名: Chem. Mater. 18・3 ページ: 785-789
• [雑誌論文] Neutron Powder Diffraction Study on the Crystal and Magnetic Structures of BiCoO_3 (2006)
  • 著者名/発表者名: Alexei A. Belik
  • 雑誌名: Chem. Mater. 18・3 ページ: 798-803
• [雑誌論文] Growth, Characterization and Application of Single-Crystal La_<2-X>Sr_XCuO_4 Having a Gradient in Sr Concentration (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Ikeuchi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 45(3A) ページ: 1594-1601
• [雑誌論文] Two-Dimensional Sodium Fluctuation at High Temperatures in a High-Tbmperature Thermoelectric Material γ-Na_<0.7>CoO_2 (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Shamoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 45-8A ページ: 6395-6397
• [雑誌論文] Local Crystal Structures of Ge_2Sb_2Te_5 Revealed by the Atomic Pair Distribution Funcfion Analysis (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Shamoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 45-11 ページ: 8789-8794
• [雑誌論文] BiScO_3: Centrosymmetric BiMnO_3-type Oxide (2006)
  • 著者名/発表者名: Alexei A. Belik
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 128 ページ: 706-707
• [雑誌論文] ARPES Study of Quasiparticle State in Electron-Doped Cuprate Nd_<2-X>Ce_X CuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Matsui
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Solids 67 ページ: 249-253
• [雑誌論文] Universal Magnetic Excitation Spectrum in Cuprates (2006)
  • 著者名/発表者名: J. M. Tranquada
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Solids 67 ページ: 511-515
• [雑誌論文] Magnetic and Transport Properties of Gd_3 Ir_4 Sn_<13> with Unique Crystal Structure (2006)
  • 著者名/発表者名: C. Nagoshi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75・4 ページ: 044710-1-044710-6
• [雑誌論文] Magnetic phase diagrams of Y-diluted antiferromagnet Tb_<1-X> Y_X B_2 C_2(0.2<=X<=0.5) (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Haino
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75・7 ページ: 074704(1)-074704(9)
• [雑誌論文] Incommensurete Lattice Distorion in the High Temperature Tetragonal Phase of La_<2-x>(Sr, Ba)_x CuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Wakimoto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75・7 ページ: 074714(1)-074714(6)
• [雑誌論文] Novel Spin Excitations in Optimally Electron-Doped Pr_<0.89> LaCe_<0.11> CuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Fujita
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75・9 ページ: 093704(1)-093704(4)
• [雑誌論文] Charge disproportionation in highly one-dimensional molecular conductor TPP[Co(Pc)(CN)_2]_2 (2006)
  • 著者名/発表者名: N. Hanasaki, et. al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75・10 ページ: 104713-01-05
• [雑誌論文] Magnetic Neutron Scattering in Hole-Doped Cuprate Superconductors (2006)
  • 著者名/発表者名: R. J. Birgeneau
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75・11 ページ: 111003(1)-111003(14)
• [雑誌論文] Spin Dynamics in Copper Metaborate CuB_2O_4 Studied by Muon Spin Relaxation (2006)
  • 著者名/発表者名: A. Fukaya
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75・11 ページ: 113705(1)-113705(4)
• [雑誌論文] Design of Engineering Diffractometer at J-PARC (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Harjo
  • 雑誌名: Materials Science Forum 524-525 ページ: 199-204
• [雑誌論文] Electron-Phonon Coupling Reflecting Dynamic Charge Ihhomogeneity in Copper Oxide Superconductors (2006)
  • 著者名/発表者名: D. Reznik
  • 雑誌名: Nature 440 ページ: 1170-1173
• [雑誌論文] Photoluminescence of β-FeSi_2 Thin Film Prepared by Ion Beam Sputter Deposition Method (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Shimura
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 242 ページ: 673-675
• [雑誌論文] Modification of thin SIMOX film into β-FeSi_2 via dry processes (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Shimura
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 242 ページ: 676-678
• [雑誌論文] Magnetic Structures of Antiferroquadrupolar Ordering Compound DyB_2C_2 under Magnetic Fields (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Ohoyama
  • 雑誌名: Physica B 378-380 ページ: 481-482
• [雑誌論文] Magnetic Phase Diagrams of Dy_<1-x>Y_xB_2C_2(x=0.4and0.5) (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Onodera
  • 雑誌名: Physica B 378-380 ページ: 483-484
• [雑誌論文] Neutoron Scattering Study of Phonons LaCoO_3 (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Kobayashi
  • 雑誌名: Physica B 378-380 ページ: 532-533
• [雑誌論文] Magnetic Frustrations in the Shastry-Sutherland System ErB_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Michimura
  • 雑誌名: Physica B 378-380 ページ: 596-597
• [雑誌論文] Structure and Dynamics on Superionic Conducting Phosphate Glasses by Neutron Scattering (2006)
  • 著者名/発表者名: E. Kartini
  • 雑誌名: Physica B 385-386 ページ: 236-239
• [雑誌論文] Mobile Cation Motion in Superionic Glasses (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Russina
  • 雑誌名: Physica B 385-386 ページ: 240-242
• [雑誌論文] Low Energy Vibrational Excitations Characteristic of Superionic Glass (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Nakamura
  • 雑誌名: Physica B 385-386 ページ: 552-554
• [雑誌論文] Structural Study on Optical Recording Materials Ge_2Sb_<2+x>Te_5 and GeBi_2Te_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Shamoto
  • 雑誌名: Physica B 385-386 ページ: 574-577
• [雑誌論文] Rheo-SANS Study on Gelation of Poly(viny1 alcohol) (2006)
  • 著者名/発表者名: N. Takahashi
  • 雑誌名: Physica B 385-386 ページ: 810-813
• [雑誌論文] Development of Engineering Diffractometer at J-PARC (2006)
  • 著者名/発表者名: A. Moriai
  • 雑誌名: Physica B 385-386 ページ: 1043-1045
• [雑誌論文] Peak Overlapping and its De-Convolution in TOF Diffraction Data from Neutron Biological Diffractometer in J-PARC (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Kusaka
  • 雑誌名: Physica B 385-386 ページ: 1062-1065
• [雑誌論文] Inelastic Scattering Measurement Option of TOF-USANS Instrument at J-PARC (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Aizawa
  • 雑誌名: Physica B 385-386 ページ: 1114-1117
• [雑誌論文] A Tiny Neutron Spin Filter (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Ino
  • 雑誌名: Physica B 385-386 ページ: 1138-1141
• [雑誌論文] Study of Converging Neutron Guides for the Cold Neutron Double-Chopper Spectrometer at J-PARC (2006)
  • 著者名/発表者名: R. Kajimoto
  • 雑誌名: Physica B 385-386 ページ: 1236-1239
• [雑誌論文] Prototype of Network Distributed Control System for MLF/J-PARC (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Nakatani
  • 雑誌名: Physica B 385-386 ページ: 1327-1329
• [雑誌論文] Photoemission Study of Excess Oxygen-Doped La_2CuO_<4.10> (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Hashimoto
  • 雑誌名: Physica C 445-448 ページ: 80-83
• [雑誌論文] Impurity Effect on the Diagonal Incommensurate Spin Correlations in La_<2-x>Sr_xCuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 73・14 ページ: 140503(1)-140503(4)
• [雑誌論文] Phonon Softening in Na_xCoO_2・yH_2O: Implications for the Fermi Surface Topology and the Superconducting State (2006)
  • 著者名/発表者名: J. -P. Rueff
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 74・2 ページ: 020504(1)-020504(4)
• [雑誌論文] Oxygen Phonon Branches in Overdoped la_<1.7>Sr_<0.3>Cuo_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: L. Pintshovius
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 74・17 ページ: 174514(1)-174514(5)
• [雑誌論文] Angle-Resolved Photoemission Study of the Cobalt Oxide Superconductor Na_xCoO_2・yH_2O: Observation of the Fermi Surface (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Shimojima
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 97・26 ページ: 247003(1)-267003(4)
• [雑誌論文] Polalized Lifetime-Broadening-Suppressed XANES Study of la_<2-x>Sr_xCuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Hayashi
  • 雑誌名: Rad. Phys. and Chem. 75 ページ: 1586-1590
• [雑誌論文] Formation of Perovskite Hydrides and Thermal Desorption Processe in Ca-T-H(T=3d transition metals) (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Ikeda
  • 雑誌名: Scripta Materialia 55・9 ページ: 827-830
• [雑誌論文] Crystal Growth of SrTiO_3 Films on H-Terminated Si(111)with SrO Buffer Layers (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Machida
  • 雑誌名: Surf. Sci. 564 ページ: 724-728
• [雑誌論文] In Situ Characterization of the Heterointerfaces between SrO Films and Dangling-Bond-Terminated Si Surfaces (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka
  • 雑誌名: Thin Solid Films 508 ページ: 175-177
• [雑誌論文] J-PARCの先端的中性子実験装置群 基礎研究から産業応用まで貢献 (2006)
  • 著者名/発表者名: 新井 正敏
  • 雑誌名: 月間エネルギー 39・1, ページ: 52-57
• [雑誌論文] J-PARCの先端的中性子実験装置群 基礎研究から産業応用まで貢献 (2006)
  • 著者名/発表者名: 新井 正敏
  • 雑誌名: 月間エネルギー 特集版 1 ページ: 14-19
• [雑誌論文] 物質・生命科学実験施設の中性子利用研究 (2006)
  • 著者名/発表者名: 新井 正敏
  • 雑誌名: 原子核研究 50・5 ページ: 59-67
• [雑誌論文] 高温超伝導発見20周年記念シンポジュウムに出席しての印象記 (2006)
  • 著者名/発表者名: 新井 正敏
  • 雑誌名: 固体物理 41・8 ページ: 537-547
• [雑誌論文] 中性子科学への招待-中性子入門- (2006)
  • 著者名/発表者名: 森本 幸生
  • 雑誌名: 日本結晶学会、入門講座、中性子科学への招待 15・1 ページ: 1-7
• [雑誌論文] 超イオン伝導性ガラスにおける高いイオン伝導と低エネルギーダイナミクスの関係 (2006)
  • 著者名/発表者名: 中村 充孝
  • 雑誌名: 日本中性子科学会誌「波紋」 16 ページ: 209-213
• [雑誌論文] 中性子散乱と核磁気共鳴を用いた低次元磁性体の研究 (2006)
  • 著者名/発表者名: 樹神 克明
  • 雑誌名: 日本中性子科学会誌「波紋」 16 ページ: 160-167
• [雑誌論文] Tandem Analyzer Crystals Systera Doubles Counting Rate for Bonse-Hart Ultra-Small-Angle Neutron-Scattering Spectrometer (2006)
  • 著者名/発表者名: D. Yamaguchi
  • 雑誌名: PHYSICA B-CONDENSED MATTER 385-86 ページ: 1190-1193
• [雑誌論文] Testing the Performance of a Two-Dimensional Microstrip Gas Chamber by Measuring Ranges of Secondary Particles in the He-3(n,p)t Reaction (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka
  • 雑誌名: PHYSICA B-CONDENSED MATTER 385-86 ページ: 1293-1296
• [雑誌論文] Development of Two-Dimensional Micro-Strip Gas Detector with Individual Readouts for Neutron Scattering Experiments (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE 53 ページ: 2264-2269
• [雑誌論文] Repetition Rate Multiplication Capability for a High Energy Resolution Mode of DIANA at J-PARC
  • 著者名/発表者名: N. Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Neutron Research 15・1 ページ: 61-67
• [雑誌論文] Curved Neutron Guide of Cold Neutron Disk-Chopper Spectrometer at J-PARC
  • 著者名/発表者名: R. Kajimoto
  • 雑誌名: Journal of Neutron Research (発表予定)
• [雑誌論文] Conceptual Design of MAGIC Chopper Used for 4SEASONS at J-PARC
  • 著者名/発表者名: M. Nakamura
  • 雑誌名: Journal of Neutron Research (発表予定)
• [図書] 文部科学省科学研究費補助金「特別推進研究」東北大学金属材料研究所共同利用基盤研究合同ワークショップ「高温超伝導体における特異な電子状態と物性」講演集 (2007)
  • 著者名/発表者名: 新井正敏
  • 総ページ数: 249
  • 出版者: JAEA-Review 2007-001
• [図書] WINS 2005 Held at Cairns, Australia (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Shamoto
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: Neutron News 17-3
• [図書] 平成17年度〜平成21年度科学研究費補助金特別推進研究「4次元空間中性子探査装置の開発と酸化物高温超伝導機構の解明」平成17年度研究報告書 (2006)
  • 著者名/発表者名: 新井正敏
  • 総ページ数: 58
  • 出版者: JAEA-Review 2006-033
• [産業財産権] パルス中性子非弾性散乱実験の高効率測定方法 (2007)
  • 発明者名: 新井正敏, 中村充孝, 梶本亮一, 中島健次
  • 権利者名: 日本原子力研究開発機構
  • 産業財産権番号: 特願2006-131238特開2007-303909
  • 取得年月日: 2007-11-22
• [産業財産権] パルス中性子非弾性散乱実験の高効率測定方法 (2006)
  • 発明者名: 新井正敏, 中村充孝, 梶本亮一, 中島健次
  • 権利者名: 日本原子力研究開発機構
  • 産業財産権番号: 特願2006-131238特開2007-303909
  • 出願年月日: 2006-05-10