共鳴軟Ｘ線散乱と中性子散乱による外場下での局所電子構造と混成軌道秩序の研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21224008
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 村上 洋一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60190899)
• 研究分担者: 中尾 裕則 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (70321536) ; 岩佐 和晃 東北大学, 理学研究科, 准教授 (00275009) ; 雨宮 健太 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (80313196) ; 中尾 朗子 総合科学研究機構, 東海事業センター, 副主任研究員 (90392050) ; 石原 純夫 東北大学, 理学研究科, 教授 (30292262) ; 富安 啓輔 東北大学, 理学研究科, 助教 (20350481) ; 久保田 正人 日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (10370074) ; 小出 常晴 高エネルギー加速器研究機構, 加速器科学支援センター, シニアフェロー (10150012)
• 研究期間 (年度): 2009-05-11 – 2014-03-31
• キーワード: 放射光 / 中性子 / 共鳴散乱 / 軌道秩序 / 電子構造 / 磁性 / 構造 / 機能材料

研究概要

強相関電子系においては、局在的な電子（d電子またはf電子）と遍歴的な電子（p電子）との軌道混成効果により新奇な秩序構造が生じる場合がある。本研究では、いくつかの遷移金属化合物を対象に、放射光X線回折・散乱法と高輝度中性子散乱法を駆使することによって、高圧力下や磁場下において、局在的な電子の秩序構造と共に、遍歴的な電子の秩序構造を実験的に観測し、それらの秩序形成機構を明らかにした。特に、超伝導磁石を用いた強磁場下での共鳴軟X線散乱装置を世界に先駆けて開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Construction of a soft X-ray diffractometer with a 7.5-T superconducting magnet (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Okamoto, Hironori Nakao, Yuichi Yamasaki, Takaaki Sudayama, Kensuke Kobayashi, Yukari Takahashi, Hiroyuki Yamada, Akihito Sawa, Masato Kubota, Reiji Kumai and Youichi Murakami
  • 雑誌名: J. Phys. : Conf. Ser 巻: 502012016 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/502/1/012016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of an in-vacuum diffractometer for resonant soft X-ray scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: H Nakao, Y Yamasaki, J Okamoto, T Sudayama, Y Takahashi, K Kobayashi, R Kumai and Y Murakami
  • 雑誌名: J. Phys. : Conf. Ser 巻: 502012015 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/502/1/012015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antiferromagnetic Order of the Co2+High-Spin State with a Large Orbital Angular Momentum in La_<1.5>Ca_<0.5>CoO_4 (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Okamoto, Hironori Nakao, Yuichi Yamasaki, Hiroki Wadati, Arata Tanaka, Masato Kubota, Kazumasa Horigane, Youichi Murakami, and Kazuyoshi Yamada
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 83, 044705 ページ: 1-6
  • DOI: 10.7566/JPSJ.83.044705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-Orbital Superstructure in Strained Ferrimagnetic Perovskite Cobalt Oxide (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Fujioka, Y. Yamasaki, H. Nakao, R. Kumai, Y. Murakami, M. Nakamura, M. Kawasaki, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 111, 027206 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.027206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diffractometer for small angle resonant soft x-ray scattering under magnetic field (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Yamasaki, Takaaki Sudayama, Jun Okamoto, Hironori Nakao, Masato Kubota and Youichi Murakami
  • 雑誌名: J. Phys. : Conf. Ser 巻: 425, 132012 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/425/13/132012
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray photoinduced persistent and bidirectional phase transition enabled by impurity doping in layered manganite (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaki Y. Yamasaki, H. Nakao, Y. Murakami, Y. Kaneko and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 081107(R) ページ: 1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.87.081107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resonant X-ray Scattering Experiments on the Ordering of Electronic Degrees of Freedom (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi MATSUMURA, Hironori NAKAO, and Youichi MURAKAMI
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 82, 021007 ページ: 1-18
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.021007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Phase Diagrams of YVO_3 and TbVO_3 under High Pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Bizen, Hironori Nakao, Kazuaki Iwasa, Youichi Murakami, Toyotaka Osakabe, Jun Fujioka, Toshio Yasue, Shigeki Miyasaka, and Yoshinori Tokura
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 81, 024715 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.024715
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of the Large Polarization in Multiferroic YMnO_3 Thin Films Revealed by Soft- and Hard-X-Ray Diffraction (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Wadati, J. Okamoto, M. Garganourakis, V. Scagnoli, U. Staub, Y. Yamasaki, H. Nakao, Y. Murakami, M. Mochizuki, M. Nakamura, M. Kawasaki, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 108, 047203 ページ: 1-5
  • URL: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.108.047203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization-analyzed resonant inelastic x-ray scattering of the orbital excitations in KCuF_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ishii, S. Ishihara, Y. Murakami, K. Ikeuchi, K. Kuzushita, T. Inami, K. Ohwada, M. Yoshida, I. Jarrige, N. Tatami, S. Niioka, D. Bizen, Y. Ando, J. Mizuki, S. Maekawa, and Y. Endoh
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 83, 241101 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.83.241101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital Ordering of Intermediate-Spin State of Co_3+ in Sr_3YCo_4O_<10.5> (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Nakao, T. Murata, D. Bizen, Y. Murakami, K. Ohoyama, K. Yamada, S. Ishiwata, W. Kobayashi, and I. Terasaki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 80, 023711 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1143/JPSJ.80.023711
  • 査読あり
• [学会発表] マルチフェロイクス物質Gd0.5Tb0.5MnO3におけるX 線誘起相転移 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山崎裕一,中尾裕則,村上洋一,十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 20140327-30
• [学会発表] La_<1.5>Ca_<0.5>CoO_4 の大きな軌道モーメントを持つCo2+高スピン状態の反強磁性秩序 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡本淳,中尾裕則,山崎裕一,和達大樹,田中新,酒巻真粧子,雨宮健太,久保田正人,村上洋一, 堀金和正, 山田和芳
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス
  • 年月日: 20130925-28
• [学会発表] Soft X-ray diffractometer with a 7.5-T superconducting magnet (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Okamoto, H. Nakao, Y. Yamasaki, T. Sudayama, K. Kobayashi, Y. Takahashi, M. Kubota, R. Kumai, and Y. Murakami
  • 学会等名: Light and Particle Beams in Materials Science (LPBMS) 2013
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 20130829-31
• [学会発表] Antiferromagnetic order of the Co^<2+> high-spin state with a large orbital angular momentum in La_<1.5>Ca_<0.5>CoO_4 (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Okamoto
  • 学会等名: REXS2013
  • 発表場所: oxford, UK
  • 年月日: 20130715-19
• [学会発表] 超伝導マグネット搭載軟X 線散乱装置の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡本淳,中尾裕則,須田山貴亮,山崎裕一,小林賢介,高橋由香里,村上洋一
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学 東広島キャンパス
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] 室温強磁性Sr_3YCo_4O_<10.5> の軌道秩序・磁気散乱の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡本淳、中尾裕則、小林航、石渡晋太郎、田中新、寺崎一郎、村上洋一
  • 学会等名: 第26回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20130112-14
• [学会発表] LaCoO_3 薄膜におけるスピン状態秩序の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山崎裕一、藤岡淳、須田山貴亮、岡本淳、中尾裕則、熊井玲児、村上洋一、中村優男、川崎雅司、十倉好紀
  • 学会等名: 第26回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20130112-14
• [学会発表] 共鳴軟X線散乱によるスピン秩序の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕則
  • 学会等名: 日本結晶学会年会及び総会
  • 発表場所: 東北大学 片平キャンパス
  • 年月日: 20121025-26
• [学会発表] 共鳴軟X線小角散乱による(Fe,Co)Si の磁気散乱観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山崎裕一,中尾裕則,岡本淳,村上洋一,久保田正人,于秀珍,柴田基洋,金澤直也,小野瀬佳文,十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学 西宮上ケ原キャンパス
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] 軌道秩序(多極子秩序)観測のための共鳴X線散乱法の発展 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村上洋一
  • 学会等名: 日本物理学会 2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 20110921-24
• [学会発表] La_<0.5>Sr_<1.5>MnO_4 における電荷・軌道秩序に対する不純物効果の置換物質依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 八巻佑樹,中尾裕則,山崎裕一,村上洋一,金子良夫,十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会 2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 20110921-24
• [学会発表] 巨大磁気抵抗効果を示す人工超格子(LaMnO_3)_2(SrMnO_3)_2 の構造物性研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕則,山田浩之,岩佐和晃,山崎裕一,村上洋一,澤彰仁
  • 学会等名: 日本物理学会 第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学五十嵐キャンパス
  • 年月日: 20110325-28
• [図書] Frustration effect in strongly correlated electron system with orbital degre of freedom in "The Jahn-Teller effect - Fundamentals and Implications for Physics and Chemistry" Springer Series in Chemical Physics, Vol. 97 (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Ishihara, H. Koppel, D. R. Yarkony, H. Barentzen (Eds.)
  • 総ページ数: 727-742
  • 出版者: Springer-Verlag
• [備考] 高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所 構造物性研究センター
  • URL: http://cmrc.kek.jp/
• [備考] 東北大学大学院 理学研究科 物理学専攻物質構造物理研究室
  • URL: http://calaf.phys.tohoku.ac.jp/