超強磁場X線分光・中性子散乱による局在遍歴電子相関系の研究

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17072002
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 野尻 浩之 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80189399)
• 研究分担者: 稲見 俊哉 日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (30354989) ; 松田 康弘 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (10292757) ; 加倉井 和久 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 (00204339) ; 松田 雅昌 日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (90260190) ; 大山 研司 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (60241569)
• キーワード: 強磁場 / スピン科学 / X線分光 / 中性子散乱 / 量子ビーム

研究概要

X線や中性子などの量子ビームと強磁場の組み合わせは、様々な磁場誘起相転移研究の強力な道具であり、現在大きな進展のある分野である。本研究では、放射光を用いたX線回折とX線分光の両者において世界最高磁場記録を維持更新しながら、定常炉を用いたパルス磁場下中性子回折のための技術開発を行い、中性子回折実験の世界記録を更新した。X線回折に関しては、ミニコイル方式と通常型のパルス磁場装置を用いてスピンヤンテラー効果を示すCdCr_2O_4の磁化プラトー相における格子歪みパターンの直接観測に初めて成功した。また、マルチフェロイック物質CuFeO_2における格子歪みの磁場依存性を40テスラまで明らかにした。さらに、通常は感度上困難な磁気散乱を、共鳴散乱過程の利用により観測する事に初めて成功し、フラストレーションの強い希土類磁石TbB_4の磁化ステップに対応した反射強度の磁場依存性を明らかにした。X線分光としては、吸収実験の論文を公表し、物理学会の注目論文に選定された。さらに、メタマグ転移を示す反強磁性Ce化合物に関してX線MCDの観測に初めて成功した。
中性子回折に関しては、パルス磁場を長時間化することで約100回の測定でデータが取れることを実証し、マルチフェロイック物質CuFeO_2の磁化プラトーの波数ベクトルを初めて正確に決定することに成功した。またJ-parcにおける実験のための電源の設計と購入、コイルの設計などを進めた。

研究成果

• [雑誌論文] High-Magnetic-Field X-ray Absorption Spectroscopy of Field-Induced Valence Transition in YbInCu_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.H.Matsuda
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 76 ページ: 034702
• [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] Neutron Diffraction under 30T Pulsed Magnetic Fields (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Ohoyama
  • 雑誌名: J. Magn. Magn. Mat. (in press)
• [雑誌論文] Metamagnetic Transition to Poor Conductor in BaVS_3 (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Narumi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 76 ページ: 013706
• [雑誌論文] High field X-ray Diffraction Study on a Magnetic-Field-Induced Valence Transition in YbInCu_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.H.Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75・2 ページ: 024710
• [雑誌論文] Field-induced lattice staircase in a frustrated antiferromagnet CuFeO_2 (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Narumi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 74 ページ: 180404
• [雑誌論文] Lattice Distortion in Antiferromagnetic CoO under High Magnetic Fields (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Narumi
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 75 ページ: 075001
• [雑誌論文] X-ray diffractometer combining synchrotron radiation and pulsed magnetic field up to 40 T (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Narumi
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 13 ページ: 271-274
• [雑誌論文] Neutron Diffraction Experiments with 40T Pulsed Magnets (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Ohoyama
  • 雑誌名: J. Phys. : Conference Series 51 ページ: 506-509
• [雑誌論文] Quest for the high-field phase of CdCr_2O_4 using an X-ray diffraction technique (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Inami
  • 雑誌名: J. Phys. : Conference Series 51 ページ: 502-505
• [雑誌論文] Application of miniature pulsed magnets to synchrotron X-ray spectroscopy and neutron diffraction (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.H.Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. : Conference Series 51 ページ: 490-493
• [雑誌論文] Ferromagnetic ordering in a new nickel polyborate NiB_<12>O_<14>(OH)_<10> (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Nojiri
  • 雑誌名: Dalton Transactions 13 ページ: 1597-1601
• [雑誌論文] Observation of a Half Step Magnetization in the {Cu_3}-Type Triangular Spin Ring (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Nojiri
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 96 ページ: 107202
• [雑誌論文] Neutron scattering studies of a frustrated spinel antiferromagnet in zero and high magnetic field (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. : Conference Series 51 ページ: 483-489
• [雑誌論文] Magnetic field-effect on static spin correlation in stripe ordered phase of La_<2-x>Ba_xCuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. : Conference Series 51 ページ: 510-513
• [雑誌論文] Magnetic field-induced quasiparticle excitation in Nb_3Sn : Evidence for anisotropic s-wave pairing (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 74 ページ: 024513