光電子波数顕微鏡法で切り拓くナノスピン・オービトロニクス

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19KK0137
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 解良 聡 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 教授 (10334202)
• 研究分担者: 松井 文彦 分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 教授 (60324977) ; 田中 清尚 分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 准教授 (60511003) ; 長谷川 友里 立命館大学, 理工学部, 助教 (60829464) ; 出田 真一郎 広島大学, 放射光科学研究センター, 准教授 (80737049) ; 山田 一斗 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 特任研究員 (50836210) [辞退]
• 研究期間 (年度): 2019-10-07 – 2024-03-31
• キーワード: 運動量顕微鏡 / 電子構造 / 分子軌道 / 機能材料 / シンクロトロン放射光 / 電子スピン / 光電子分光

研究実績の概要

次世代型の光電子分光法（スピン分解光電子運動量顕微鏡）の装置開発と、それを利用した物性研究フロンティアの開拓を目的として研究を進めた。コロナ禍により交流活動が停滞したが、その影響はコロナ終息後も副次的に継続しており、相互往来によるface-to-faceのコミュニケーションや現場作業を通じた成果は全体的に乏しい結果となった。本課題を1年間の期間延長することで、先方との議論を少しでも深め、他国調査を進めて本課題の成果を強化した。機関MOU締結は、無事に5年間で契約更新された。光電子運動量顕微鏡のスピン分解機能の開発が複合的な装置トラブルにより遅れたため、本装置による実験時間が極めて限定的であった。外部資金により若手博士研究員を秋季から1名雇用し、光電子運動量顕微鏡による研究推進にむけて人的強化を行なった。
期間全体として、コロナ禍による人的交流の停滞、ウクライナ戦争による物品供給遅延問題に大きく計画推進が左右された。一方で、オンライン会議を通じた議論と最終年度に開催できた国際会議等により、特に若手を軸とした人的交流に関しては計画当初の想定を下回る成果にとどまった。そんな中、期間中に若手メンバー2名が准教授に昇進し、また若手助教と博士研究員が次年度移行に参画する予定であり、当該分野の今後の持続的発展が期待できる。先端設備の開発は期間中には完了していないが、先方機関との連携協定を延長契約することができ、国際主導するためにいち早く開発完了し、共同利用共同研究に展開していく予定である。

研究成果

• [国際共同研究] ユーリッヒ研究機構(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ユーリッヒ研究機構
• [国際共同研究] グラーツ工科大学(オーストリア)
  • 国名: オーストリア
  • 外国機関名: グラーツ工科大学
• [雑誌論文] Development of dual-beamline photoelectron momentum microscopy for valence orbital analysis (2024)
  • 著者名/発表者名: Hagiwara Kenta、Nakamura Eiken、Makita Seiji、Suga Shigemasa、Tanaka Shin-ichiro、Kera Satoshi、Matsui Fumihiko
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 巻: 31 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1107/S1600577524002406
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Soft x-ray photoelectron momentum microscope for multimodal valence band stereography (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsui Fumihiko、Hagiwara Kenta、Nakamura Eiken、Yano Takayuki、Matsuda Hiroyuki、Okano Yasuaki、Kera Satoshi、Hashimoto Eri、Koh Shinji、Ueno Keiji、Kobayashi Takahiro、Iwamoto Emi、Sakamoto Kazuyuki、Tanaka Shin-ichiro、Suga Shigemasa
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 94 ページ: 083701-1-10
  • DOI: 10.1063/5.0154156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hole Doping to Perylene on Au(110): Photoelectron Momentum Microscopy (2023)
  • 著者名/発表者名: Endo Osamu、Matsui Fumihiko、Kera Satoshi、Chun Wang-Jae、Nakamura Masashi、Amemiya Kenta、Ozaki Hiroyuki
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 21 ページ: 236～240
  • DOI: 10.1380/ejssnt.2023-024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] グラファイト光電子角度分布再訪：Umklapp散乱について (2024)
  • 著者名/発表者名: 松井文彦、萩原健太、中村永研、牧田誠二、岡野泰彬、矢野隆行、解良聡、田中慎一郎、菅滋正
  • 学会等名: 第37回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [学会発表] 直入射光電子運動量顕微鏡による Au(111)の軌道電子構造解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 萩原 健太、中村 永研、牧田 誠二、菅 滋正、田中 慎一郎、松井 文彦
  • 学会等名: 第37回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [学会発表] 放射光ARPES測定による３Dフェルミ面の検出 (2024)
  • 著者名/発表者名: 田中 慎一郎、菅 滋正、上野 啓司、福谷 圭祐、牧田 誠二、松井 文彦、田中 清尚
  • 学会等名: 第37回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [学会発表] 3次元波数分解光電子顕微分光(3D-PMM)による１T-TaS2の電子状態の解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 菅 滋正、萩原 健太、田中 慎一郎、小林 宇宏、岩本 恵美、坂本 一之、二木 かおり、上野 啓司、松井 文彦
  • 学会等名: 第37回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [学会発表] Multimodal photoemission investigation of 1T-TaS2 chiral charge density wave phase transition by soft X-ray/VUV photoelectron momentum microscope (2024)
  • 著者名/発表者名: F. Matsui, K. Hagiwara, S. Suga
  • 学会等名: NanoSpec FY2023
  • 国際学会
• [学会発表] 光電子運動量顕微鏡による電子状態研究ミル（観察）からワカル（解明）へ (2024)
  • 著者名/発表者名: 松井文彦
  • 学会等名: NIFS物質科学討論会
  • 招待講演
• [学会発表] Determination of CDW nesting vectors of 1T-TaS2 by photoelectron momentum microscopy (2024)
  • 著者名/発表者名: F. Matsui, K. Hagiwara, S. Tanaka, S. Suga, K. Ueno
  • 学会等名: 日本物理学会2024年春季大会オンライン
• [学会発表] Potential of Photoelectron Momentum Microscopy(PMM) for Studies of Complex Electronic Structures of Materials (2024)
  • 著者名/発表者名: 菅滋正, C.Tusche, 岩本恵美, 小林宇宏, 坂本一之, 上野啓司, 萩原健太, 松井文彦
  • 学会等名: 日本物理学会2024年春季大会オンライン
• [学会発表] 直入射光電子運動量顕微鏡によるAu(111)の価電子帯構造の軌道解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 萩原健太, 中村永研, 牧田誠二, 菅滋正, 田中慎一郎, 松井文彦
  • 学会等名: 日本物理学会2024年春季大会オンライン
• [学会発表] Multimodal Valence Stereography for Cutting-edge Spin Materials Science (2023)
  • 著者名/発表者名: F. Matsui, K. Hagiwara, E. Nakamura, S. Suga
  • 学会等名: Workshop: Seeds & Needs for Tomorrow’s SR-PES Research
  • 国際学会
• [学会発表] Prospects required for future light-source facilities: Research Center for Autonomous Functions by Tailor-made Photon Sources (2023)
  • 著者名/発表者名: S. Kera
  • 学会等名: Workshop: Seeds & Needs for Tomorrow’s SR-PES Research
  • 国際学会
• [学会発表] Multimodal Valence Band Stereography by Soft X-ray / VUV Photoelectron Momentum Microscope at UVSOR (2023)
  • 著者名/発表者名: F. Matsui, K. Hagiwara, E. Nakamura, S. Tanaka, S. Suga
  • 学会等名: 日本物理学会 第78回年次大会
• [学会発表] TiSe2のCDW転移に伴う3Dフェルミ面構造の変化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 田中慎一郎, 菅滋正, 上野啓司, 福谷圭佑, 松井文彦, 田中清尚
  • 学会等名: 日本物理学会 第78回年次大会
• [学会発表] Multimodal Valence photoelectron spectroscopy by SX-VUV dual beam Momentum Microscope (2023)
  • 著者名/発表者名: F. Matsui, K. Hagiwara, E. Nakamura, S. Suga
  • 学会等名: Annual meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science 2023
• [学会発表] Multimodal Valence Band Spectroscopy by Soft X-ray / VUV Photoelectron Momentum Microscope (2023)
  • 著者名/発表者名: F. Matsui, K. Hagiwara, E. Nakamura, S. Suga
  • 学会等名: MRM2023
  • 国際学会
• [学会発表] Many body effects define the material property of molecular solids (2023)
  • 著者名/発表者名: S. Kera
  • 学会等名: NanoSpec FY2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nodal metallic behavior of underdoped triple-layer cuprate Bi2223 (2023)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Ideta, T. Yoshida, K. Tanaka, W. O. Wang, B. Moritz,T. P. Devereaux, T. K. Lee, C. Y. Mou, S. Adachi, N. Sakaki, S. Yamaguchi, T. Watanabe, T. Noji, S. Uchida, S. Ishida, and A. Fujimori
  • 学会等名: ICESS-15
  • 国際学会
• [学会発表] Deep insight into organic semiconductors by itinerant characteristics of the electronic structure (2023)
  • 著者名/発表者名: S. Kera
  • 学会等名: International conference on Materials science, engineering and technology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Impact of vibronic coupling on the electronic structure of organic semiconductor crystals (2023)
  • 著者名/発表者名: S. Kera, K. Fukutani, H. Ishii
  • 学会等名: VUVX 2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考]
  • URL: https://www.uvsor.ims.ac.jp/
• [備考]
  • URL: https://www.uvsor.ims.ac.jp/staff/matui/
• [備考]
  • URL: https://groups.ims.ac.jp/organization/kera_g/
• [備考]
  • URL: https://www.uvsor.ims.ac.jp/staff/tanaka/index.html
• [備考]
  • URL: https://home.hiroshima-u.ac.jp/~idetas/grouphp/index.html
• [学会・シンポジウム開催] Workshop on “Seeds and Needs for Tomorrow's Synchrotron Radiation Photoelectron Spectroscopy Research (2023)