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

2007 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, J-PARKセンター, 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, 助教 (10391707) ; 梶本 亮一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARKセンター, 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, J-PARKセンター, 研究副主幹 (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, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (70133923)
• キーワード: 酸化物高温超電導体 / 中性子散乱 / 4次元空間中性子探査装置 / 4次元空間中性子探査装置 / 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、「四季」)の建設
平成18年度までの詳細検討により確定した基本仕様を元に、中性子ビーム輸送系、遮蔽体等の機器の実機製作が進捗し、分光器本体、遮蔽体の大部分等、一部の機器はビームポートへの据付が完了している。さらに、4SEASONSの目指すサイエンス、最終スペック、製作状況を国内外の研究会において発表することで、装置開発研究の専門家から広く意見を招請することができた。
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系高温超伝導体に加えて新たにHg系高温超伝導体単結晶育成環境の準備も始めた。東北大学ではLa214系、電子ドープ系に加えてBi2201系高温超伝導体単結晶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
国内外の中性子源施設において中性子散乱による酸化物高温超伝導体の実験研究を行い、電子ドープ型超伝導体における高エネルギー領域の磁気揺らぎの重要性を示すとともに、La214系アンダードープ試料での砂時計型磁気励起、Bi2201系での格子非整合な磁気ピークの存在などについて理解を深めることができた。さらに、YBCO系におけるフォノンのソフトニングと超伝導転移温度の相関についても重要な知見が得られた。
4.研究会
酸化物高温超伝導研究の研究概説、及びJ-PARCでの大強度パルス中性子源を念頭においた量子ビームによる研究計画について議論するため、2007年12月14-15日に第2回科研費特別推進研究・研究会「量子ビームによる高温超伝導機構の解明」を開催した。

研究成果

• [雑誌論文] Development of high reflectivity neutron supermirror with ion beam sputtering technique (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Maruyama, D.Yamazaki, T.Ebisawa, and K.Soyama
  • 雑誌名: Nucl.Instrm.Methods Phys.Res.A 600 ページ: 68-70
  • 査読あり
• [雑誌論文] 中性子源及び建設中・計画中の装置の概要 (2008)
  • 著者名/発表者名: 新井正敏
  • 雑誌名: 結晶学会誌 50 ページ: 7-12
• [雑誌論文] J-PARC実現への道と更なる将来に向かって (2008)
  • 著者名/発表者名: 新井正敏
  • 雑誌名: 中性子学会誌 18 ページ: 44-47
• [雑誌論文] Defect structure of Ta- and Al- doped Zn_2TiO_4 showing oxide ion conduction via cation vacancy (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Takai, et al.
  • 雑誌名: J.Ceramic Society of Japan 116 ページ: 525-529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetovolume effect in Mn_3Cu_<1-x>Ge_xN related to the magnetic structure : Neutron powder diffraction measurements (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Iikubo, et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 77 ページ: 020409R
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time stress analysis of Ge nanodot growth on H-terminated Si(111)-1x1 and Si(111)-7x7 surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Asaoka, et al.
  • 雑誌名: Curr.Appl.Phys. 8 ページ: 246-248
  • 査読あり
• [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, et al.
  • 雑誌名: Nuclear Instrument and Methods in Physics Research Section A 586 ページ: 229-238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Instrumental design and expected performance of coupled-moderator near-backscattering spectrometer at J-PARC (2007)
  • 著者名/発表者名: N.Takahashi, et al.
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.Solids et al. 68 ページ: 2199-2203
  • 査読あり
• [雑誌論文] A single-crystal time-of-flight neutron diffractometer at a spallation neutron source (2007)
  • 著者名/発表者名: Miwako Takahashi et al.
  • 雑誌名: Journal of Applied Crystallography 40 ページ: 799-807
  • 査読あり
• [雑誌論文] Repetition rate multiplication capability for a high energy resolution mode of DIANA at J-PRAC (2007)
  • 著者名/発表者名: N.Takahashi, et al.
  • 雑誌名: Journal of Neutron Research 15 ページ: 61-67
  • 査読あり
• [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, et al.
  • 雑誌名: Journal of Neutron Research 15 ページ: 31-37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cold-neutron disk-chopper spectrometer at J-PARC (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Nakajima, et al.
  • 雑誌名: Journal of Neutron Research 15 ページ: 13-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] High intensity chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC (2007)
  • 著者名/発表者名: R.Kaiimoto, et al.
  • 雑誌名: Journal of Neutron Research 15 ページ: 5-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disappearance of Antiferromagnetic Spin Excitations in Over doped La_<2-x>Sr_xCuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Wakimoto, et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 98 ページ: 247003(1)-247003(4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fincher-Burke Spin Excitaions and ω/T Scalling in Insulating La_<1.95>Sr_<0.05>CuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: Wei Bao, et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 76 ページ: 180406(1)-180406(4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Excitations in Overdoped La_<2-x>Sr_xCuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Wakimoto, et al.
  • 雑誌名: Physica C 460-462 ページ: 166-169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ni-Impurity Effects on Incommensurate Spin Correlations in the Superconducting Phase of La_<2-x>Sr_xCuO_4 near the Spin-Glass Phase Boundary. (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Hiraka, et al.
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn 76 ページ: 074703(1)-074703(6)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin and charge orders and their hole-doping dependence in single layered cobaltate La_Ca_xCoO_4 (0.3≤x≤0.8) (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Horigane, et al.
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn 76 ページ: 114715(1)-114715(8)
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-energy magnetic excitations from dynamic stripes in La_<1.875>Ba_<0.125>CuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: Guangyong Xu, et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 76 ページ: 014508(1)-014508(8)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsed Neutron-Scattering Study of an Entire Spin Excitations in the Electron-Doped High-T_c Superconductor (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Fujita, et al.
  • 雑誌名: Physica C 460-462 ページ: 2615-2619
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scanning Wide-Angle Neutron Diffraction and Its Application to Local Structures Investigations in Stainless Steel (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Ohoyama, et al.
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 12 ページ: 7925-7931
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Crystal Structure of Multiferroic System BiMnO_3 by Atomic Pair Distribution Function (PDF) analysis (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Kodama, et al.
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 76-12 ページ: 124605-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-domain Si(110)-16X2 surface fabricated by electromigration (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Yamada, et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 76 ページ: 153309
  • 査読あり
• [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, et al.
  • 雑誌名: Journal of Physics Chemistry and Solids 68 ページ: 2087-2090
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ge/Si(111)-7x7ヘテロエピタキシャル成長におけるストレスその場測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 朝岡秀人, et al.
  • 雑誌名: 表面科学 28 ページ: 500-503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of initial oxidation process on Si(110)-16x2 by scanning tunneling microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Togashi, et al.
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 46 ページ: 3239-3243
  • 査読あり
• [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, et al.
  • 雑誌名: Mater.Res.Soc. ページ: 169-176
  • 査読あり
• [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, et al.
  • 雑誌名: Physica B 397 ページ: 56-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spiral spin structure in a Heisenberg pyrochlore magnet CdC r_2O_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Matsuda, et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 75 ページ: 104415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Curved Neutron Guide of the Cold Neutron Disk-Chopper Spectrometer at J-PARC
  • 著者名/発表者名: R.Kajimoto, et al.
  • 雑誌名: Journal of Neutron Research (印刷中)(発表予定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supermirror coatings for the new spallation source J-PARC
  • 著者名/発表者名: R.Maruyama, D.Yamazaki, T.Ebisawa, M.Hino, and K.Soyama
  • 雑誌名: Proceedings of ICANS XVIII (印刷中)
• [学会発表] 散漫散乱測定による中性子多層膜ミラーの界面構造の観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 丸山龍治、山崎大、海老澤徹、曽山和彦
  • 学会等名: 日本原子力学会2008年春の年会
  • 発表場所: 大阪大
  • 年月日: 20080327-28
• [学会発表] 40T級パルス磁場下中性子回折による三角格子CuFeO_2での高磁場磁気構造観測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大山研司, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 東大阪市
  • 年月日: 20080323-26
• [学会発表] J-PARCの中性子とミュオンの現状と組織 (2008)
  • 著者名/発表者名: 新井正敏
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 東大阪市
  • 年月日: 20080322-26
• [学会発表] Total scattering of Disordered Crystalline Functional Materials (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Shamoto
  • 学会等名: International Symposium on Pulsed Neutron and Muon Sciences
  • 発表場所: Mito, Japan
  • 年月日: 20080305-08
• [学会発表] Inelastic Instrument Suite in MLF, J-PARC (2008)
  • 著者名/発表者名: 中島健次
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Pulsed Neutron and Muon Sciences at J-PARC 2008
  • 発表場所: 水戸市
  • 年月日: 20080305-08
• [学会発表] Development of high reflectivity neutron supermirror with ion beam sputtering technique (2008)
  • 著者名/発表者名: R.Maruyama, D.Yamazaki, T.Ebisawa, and K.Soyama
  • 学会等名: International symposium on pulsed neutron and muon sciences
  • 発表場所: Mito, Japan
  • 年月日: 20080305-08
• [学会発表] Direct determination of surface stress during Ge growth on Si(111) (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Asaoka
  • 学会等名: the 34th Korean Vacuum Society meeting
  • 発表場所: ソウル
  • 年月日: 20080213-15
• [学会発表] J-PARC and the prospective Neutron Sciences (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Arai
  • 学会等名: International Symposium on Neutron Scattering
  • 発表場所: Mumbai
  • 年月日: 20080115-18
• [学会発表] Disordered Crystalline Functional Materials (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Shamoto
  • 学会等名: International Workshop on Structural Analyses Bridging over between Amorphous and Crystalline Materials
  • 発表場所: RICOTTI, Tokai, Japan
  • 年月日: 20080110-11
• [学会発表] 中性子が拓く新しい材料科学 (2008)
  • 著者名/発表者名: 社本真一
  • 学会等名: 固体イオニクス研究会
  • 発表場所: 原子力機構、東海村
  • 年月日: 2008-03-10
• [学会発表] Study of the Neutron Guide Design of the 4SEASONS Spectrometer at J-PARC (2008)
  • 著者名/発表者名: R.Kajimoto, et al.
  • 学会等名: International Symposium on Pulsed Neutron and Muon Sciences (IPS08)
  • 発表場所: 茨城県水戸市
  • 年月日: 2008-03-07
• [学会発表] 中性子を用いたナノ構造体の研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 社本真一
  • 学会等名: 日本学術振興会先進セラミックス第147委員会第2分科会研究会
  • 発表場所: 原子力機構、東海村
  • 年月日: 2008-01-22
• [学会発表] Present status and future direction of neutron scattering study on high-T_c Superconductor (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Yamada
  • 学会等名: 2nd International Workshop on Materials Science and Nano-Engineering
  • 発表場所: Awaji
  • 年月日: 20071201-05
• [学会発表] J-PARCの現状と共同利用体制 (2007)
  • 著者名/発表者名: 新井正敏
  • 学会等名: 日本結晶学会年会シンポジューム
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20071201-02
• [学会発表] 中性子非弾性散乱によるTbB_4における4f状態の疑似縮退の観測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 大山研司, 他
  • 学会等名: 日本中性子科学会第7回年会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 20071127-28
• [学会発表] Doping and Temperature Evolutions of Spin Correlations in Electron-Doped Pr_<1-x>LaCe_xCuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Fujita, et al.
  • 学会等名: the 20^<th> International Symposium on Superconductivity
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 20071105-07
• [学会発表] Structural Analysis of Nano-transition-metal-oxides (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Shamoto
  • 学会等名: Total scattering Pair Distribution Function analysis using X-rays and neutrons
  • 発表場所: ESRF, Grenoble, France
  • 年月日: 20071022-23
• [学会発表] 中性子移層膜ミラーの散漫散乱測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 丸山龍治、山崎大、海老澤徹、曽山和彦
  • 学会等名: 日本原子力学会2007年秋の大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 20070926-29
• [学会発表] Cuサイト置換によるBi2201における磁気相関の探査 (2007)
  • 著者名/発表者名: 平賀晴弘, 他
  • 学会等名: 日本物埋学会第62回年次大会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20070921-24
• [学会発表] Neutron scattering study on dual nature of magnet excitations in high temperature superconductors (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Yamada
  • 学会等名: The Eighth International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20070820-24
• [学会発表] Ni impurity effect in high-T_c cuprates studied by Neutron Scattering and XAFS spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Hiraka, et al.
  • 学会等名: The Eighth International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20070820-24
• [学会発表] J-PARC and Prospective Science on Superionic Conductors by Neutron (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Arai
  • 学会等名: The Conference on Solid State Ionics
  • 発表場所: Serpong, Inodonesia
  • 年月日: 20070801-03
• [学会発表] J-PARC and Prospective Neutron Science (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Arai
  • 学会等名: International Conference on Neutron and X-ray Scattering 2007/08/09
  • 発表場所: Bandung, Indonesia
  • 年月日: 20070723-31
• [学会発表] Neutron-scattering study of impyurity effects on the stripe order in high-T_c cuprate (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Fujita, et al.
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: Houston, U.S.A.
  • 年月日: 20070513-18
• [学会発表] Session Chair, Summary session talk, Discussion session chair (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Arai
  • 学会等名: 18^<th> International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-18)
  • 発表場所: Dongguan, China
  • 年月日: 20070425-29
• [学会発表] The Chopper Spectrometers at J-PARC (2007)
  • 著者名/発表者名: 中島健次
  • 学会等名: International Collaboration on Advanced Neutron Sources-XVIII
  • 発表場所: 中国・東莞
  • 年月日: 20070425-29
• [学会発表] Supermirror coatings for the new spallation source J-PARC (2007)
  • 著者名/発表者名: R.Maruyama, D.Yamazaki, T.Ebisawa, M.Hino, and K.Soyama
  • 学会等名: The 18th meetings of the international collaboration on advanced neutron sources
  • 発表場所: Dongguan, China
  • 年月日: 20070425-29
• [学会発表] 中性子が拓く新しい材料科学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 社本真一
  • 学会等名: 日本学術振興会炭素材料第117委員会
  • 発表場所: 原子力機構、東海村
  • 年月日: 2007-12-18
• [学会発表] 中性子が拓く新しい材料科学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 社本真一
  • 学会等名: 日本学術振興会光エレクロニクス第130委員会
  • 発表場所: 東京理科大森戸記念館、東京飯田橋
  • 年月日: 2007-11-12
• [学会発表] 中性子が拓く新しいセラミックス材料の科学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 社本真一
  • 学会等名: 日本学術振興会セラミックス弟124委員会第126回会議
  • 発表場所: 原子力機構、東海村
  • 年月日: 2007-10-13
• [図書] 第2回科研費特別推進研究・研究会「量子ビームによる高温超伝導機構の解明」講演集 (2008)
  • 著者名/発表者名: 社本真一、新井正敏
  • 総ページ数: 195
  • 出版者: 原子力機構
• [図書] 第1回三機関連携「量子複雑現象」研究会講演集 (2007)
  • 著者名/発表者名: 社本真一、藤井保彦
  • 総ページ数: 196
  • 出版者: 原子力機購