電荷分布不均一性を持つ層状ペロブスカイト遷移金属酸化物の異常励起

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20340097
• 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: 中島 健次 独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター, 研究主幹 (10272535)
• 研究分担者: 梶本 亮一 (独)日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター, 研究副主幹 (30391254) ; 社本 真一 (独)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 (90235698) ; 樹神 克明 (独)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 (10313115) ; 長壁 豊隆 (独)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 (80354900) ; 脇本 秀一 (独)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 (40399415)
• キーワード: 強相関係 / 磁性 / 層状ペロプスカイト / 遷移金属酸化物 / 中性子散乱

研究概要

本研究の計画の柱は、1つには広い種類の3d金属の広い範囲のホール濃度を持つ多数の試料の育成、1つにJ-PARCの強力な線源を利用する最新の中性子実験装置への本研究に合わせた測定試料環境を整備・搭載とそれによる集中的な中性子散乱実験の実施である。多数の試料を系統的・集中的に大強度の中性子散乱実験装置で調べることで、3d金属酸化物の集団励起に及ぼすホールドープの効果を明らかにするのが本研究目的である。21年度は、試料育成については、過剰酸素導入を定量的に実施するための心臓部であるマスフローメーターを改良し、任意のアニール炉にも着脱が容易な自動制御ボックスを整備し、試料育成、試料調整の環境をさらに高効率に整えた。中性子実験装置については、単結晶試料測定に必要なマイクロゴニオメーターの高度化、室温以上の温度領域の測定を行うクライオファーネス用高温スティックを整えた。一方で、本研究の中核となるJ-PARCでの中性子散乱実験については、J-PARC自身の不調や実験装置の整備の遅れなどもあり、また、代替として検討していた日本原子力研究開発機構の3号炉でも予定外のシャットダウンに見舞われるなどして、残念ながら十分に進んでいるとは言いがたい。それでも、Ni酸化物を中心にx線散乱等を使った研究の他、予備的な測定ではあるがJ-PARCの装置での測定も開始できた。J-PARC、四季分光器、アマテラスを用いたLa_<1.5>Sr_<0.5>NiO_4の予備測定ではこれまで報告されていた磁気励起の低エネルギー側の分散が短い測定で綺麗に把握できたほか、これまで知られていない新たな分散の痕跡が捉えられホールのストライプ構造でスピン間相互作用の様相が変化する一端を捉えている可能性がある。本研究では、中性子散乱実験が遅れ気味であるが、既に予備測定で新たな知見が得られる可能性を捉えているので、来年度はこの遅れを取り戻すべく研究を加速させていきたい。

研究成果

• [雑誌論文] 4次元空間中性子探査装置『四季』 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一, 中村充孝
  • 雑誌名: 日本中性子科学会誌「波紋」 20-1 ページ: 8-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] 動き出したJ-PARC中性子非弾性散乱装置『四季』-中性子非弾性散乱実験の新規手法の実証- (2010)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一, 他7名
  • 雑誌名: 固体物理 45 ページ: 79-89
• [雑誌論文] 冷中性子ディスクチョッパー型分光器AMATERAS (2010)
  • 著者名/発表者名: 中島健次, 河村聖子
  • 雑誌名: 日本中性子科学会誌「波紋」 20 ページ: 49-53
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Demonstration of Novel Method for Inelastic Neutron Scattering Measurement Utilizing Multiple Incident Energies (2009)
  • 著者名/発表者名: Mitsutaka Nakamura, 他6名
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 78 ページ: 093002-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge excitations in the stripe-ordered La5/3Sr1/3NiO4 and La2-x(Ba, Sr)xCuO4 superconducting compounds (2009)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Wakimoto, 他12名
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 102 ページ: 157001-1-4
  • 査読あり
• [学会発表] 冷中性子ディスクチョッパー型分光器のコミッショニング (2010)
  • 著者名/発表者名: 中島健次, 他25名
  • 学会等名: 日本中性子科学会第9回年会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター(東海村)
  • 年月日: 20101209-20101211
• [学会発表] 冷中性子ディスクチョッパー型分光器アマテラスの性能評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中島健次, 他27名
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山市)
  • 年月日: 20100320-20100323
• [学会発表] チョッパー型中性子分光器『四季』の現状 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一, 他26名
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 20100320-20100323
• [学会発表] Commissioning of AMATERAS- a Cold-Neutron Disk-Chopper Spectrometer at MLF, J-PARC (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenji Nakajima, 他20名
  • 学会等名: 19th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources
  • 発表場所: グリンデルワルト(スイス)
  • 年月日: 20100308-20100312
• [学会発表] Starting-up of the Chopper Spectrometer 4SEASONS in J-PARC (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Kajimoto, 他27名
  • 学会等名: 19th meeting on International Collaboration of Advanced Neutron Source (ICANS-XIX)
  • 発表場所: Grindelwald, Switzerland
  • 年月日: 20100308-20100312
• [学会発表] 冷中性子ディスクチョッパー型分光器アマテラス(招待講演) (2010)
  • 著者名/発表者名: 中島健次
  • 学会等名: J-PARC/MLF利用者懇談会液体・非晶質材料分科会ューザーズグループミーティング
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター(東海村)
  • 年月日: 20100211-20100212
• [学会発表] AMATERAS Cold-Neutron Disk-Chopper Spectrometer in MLF, J-PARC(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 中島健次
  • 学会等名: Trends in Cold Neutron Time-of-Flight Spectroscopy
  • 発表場所: グルノーブル(フランス)
  • 年月日: 20091126-20091128
• [学会発表] 冷中性子ディスクチョッパー型分光器アマテラスのコミッショニング (2009)
  • 著者名/発表者名: 中島健次, 他25名
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 20090925-20090928
• [学会発表] 冷中性子ディスクチョッパー型分光器アマテラス(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 中島健次
  • 学会等名: 拡大IRT研究会シリーズ -3号炉の将来計画を視野に入れて-
  • 発表場所: 東京大学物性研究所・東海波紋施設(茨城県東海村)
  • 年月日: 20090804-20090808
• [学会発表] 動き出したJ-PARCチョッパー分光器『四季』(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 梶本亮一, 他26名
  • 学会等名: 日本中性子科学会第9回年会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] J-PARCの新しい中性子分光器が開くサイエンス(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 中島健次
  • 学会等名: 第16回「先端技術と原子力」シンポジウム
  • 発表場所: 東桜会館(名古屋市)
  • 年月日: 2009-09-20
• [学会発表] RIXS Study on high-Tc cuprates and related compounds (2009)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Wakimoto
  • 学会等名: Workshop on Resonant Inelastic X-ray Scattering
  • 発表場所: グルノーブル(フランス)
  • 年月日: 2009-06-30