空間反転対称性が局所的に破れた物質群が示すガラス的物性の起源と機構

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22540404
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中山 恒義 北海道大学, -, 名誉教授 (80002236)
• 研究分担者: 兼下 英司 仙台高等専門学校, 総合科学系, 准教授 (60548212)
• 連携研究者: 新井 正敏 日本原子力開発機構, J-PARCセンター物質 生命科学デビジョン, 研究主席 (30175955)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 不規則系 / 対称性の破れ / 構造ガラス

研究概要

本研究は、空間反転対称性が局所的に破れた物質群が示すガラス的物性の起源と機構を理論的に解明に向けて、4年計画のもとで研究を遂行したものである。最初の2年間において、空間反転対称性が局所的に破れた物質群が何故構造ガラスと同じような諸性質を示すのかについて、その背後にある物理的起源を研究した。局所的な非線形ポテンシャルならびにイオン間の長距離相互作用の重要性を、実験結果との比較において検討した。さらに後半の2年間において、空間反転対称性の破れに伴いテラヘルツ（THz）振動数領域で発現する新規なモードの分散曲線を計算したことにより、コヒーレント非弾性散乱中性子散乱の実験との比較が可能になった。

研究成果

• [雑誌論文] Spin dynamics and resonant inelastic x-ray scattering in chromium with spin-density wave order (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sugimoto, Z. Li, E. Kaneshita, et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol. 87, No. 13 ページ: 134418-1-6(4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical conductivity of antiferromagnetic metallic chromium : Mean-field calculation for the multi-orbital Hubbard model (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sugimoto, T. Tohyama, E. Kaneshita, K. Tsutsui
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc. 巻: 63 ページ: 632-635
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emergence of glass-like THz frequency libration modes in type-I clathrates : Theory (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama and E. Kaneshita
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solids 巻: Vol. 73 ページ: 1518-1520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-dimensional antiferromagnetic fractons in Rb2Mn0.598Mg0.402F4 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Itoh, T. Nakayama and M. A. Adams
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: Vol. 400 ページ: 032030-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of resonant inelastic X-ray scattering in stripe-ordered nickelate (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nomura; E. Kaneshita
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol. 81 ページ: 024707-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鉄系超伝導体の磁気秩序状態における電子励起の軌道特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 兼下英司,遠山貴己
  • 雑誌名: 固体物理 巻: Vol.47 ページ: 401-409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Significance of off-center rattling for emerging low-lying THz modes in Type-I clathrates (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama and E. Kaneshita
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol. 80 ページ: 104604-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antiferomagnetic fractons in dilute Heisenberg system RbMn_<0.>4Mg_<0.>6F_3 and RbMn_<0.4>Mg_<0.>6F_3S (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Itoh, T. Nakayama, and M. A. Mark
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol. 80 ページ: 104704-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin and orbital characters of excitations in iron arsenide superconductors revealed by simulated resonant inelastic x-ray scattering (2011)
  • 著者名/発表者名: E. Kaneshita, K. Tsutsui, and T. Tohyama
  • 雑誌名: Physical Review 巻: B 84 ページ: 020511(R)-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of in-plane anisotropy in optical conductivity for antiferromagnetic metallic phase of iron pnictides (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Sugimoto, E. Kaneshita, and T. Tohyama
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol. 80 ページ: 033706-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] パーコレーション磁性体における反強磁性フラクトン(in Japanese) (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤晋一、中山恒義
  • 雑誌名: Neutron Science 巻: vol.21 ページ: 234-238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glass-li ke behaviors of clathrate compounds as thermoelectric materials (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama, E. Kaneshita
  • 雑誌名: 豊田理化学研究所研究報告書 巻: Vol.63 ページ: 63-69
• [雑誌論文] Spin and charge dynamics ruled by antiferroma gnetic order in iron-pnictide superc onductors (2010)
  • 著者名/発表者名: E. Kaneshita, T. Tohyama
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol. 82 ページ: 033706-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological and transport p roperties of Dirac fermions antiferr omagnetic metallic phase of iron-bas ed supercoductor (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Morinari, E. Kaneshita, and T. Tohyama
  • 雑誌名: Physical Review L etters 巻: Vol.105 ページ: 03720-1-4
  • 査読あり
• [学会発表] Type-I clathrate compounds as phonon-glass thermoelectric materials (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama
  • 学会等名: 7^<th> International Discussion meeting on relaxations in complex systems
  • 発表場所: Universitat Politecnica de Catalunya, Barcelona, Spain
  • 年月日: 2013-07-22
• [学会発表] Complex disordered systems; from quantum glasses till thermoelectric clathrates (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama
  • 学会等名: Martin Gutzwiller Fellowship Award Lecture, Max-Planck Institute for the Physics of Complex Systems
  • 発表場所: Germany, Dresden
  • 年月日: 2013-05-29
  • 招待講演
• [学会発表] Disorder guest ions in order cages and efficient thermoelectric materials (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama
  • 学会等名: Disorder in Order (A meeting honoring the scientific achievements of S R Elliott)
  • 発表場所: Cambridge, England
  • 年月日: 2012-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] 内包クラスレートが示す特異なTHzダイナミックスの起源 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中山恒義, 兼下英司
  • 学会等名: 特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学ユビキタス元素戦略」,第7回領域会議
  • 発表場所: 大阪大学、豊中
  • 年月日: 20110106-08
• [学会発表] Spin and Orbital Characters of Excitations in Iron Arsenides Revealed by Simulated Fe L-Edge RIXS (2011)
  • 著者名/発表者名: E. Kaneshita,K. Tsutsui,T. Tohyama
  • 学会等名: International Conference of New Science Created by Materials with Nano-Spaces
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2011-11-26
• [学会発表] Plateau thermal conductivities in thermoelectric clathrates : Interplay with low-lying optical modes (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama, E. Kaneshita
  • 学会等名: New Science created by Materials with Nano Spaces : From Fundamentals to Applications
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2011-11-23
• [学会発表] Two-dimensional Antiferomagnetic Fractons in Rb_2Mn_<0.598>Mg_<0.402>F_4 (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Itoh, T. Nakayama, and M. A. Adams
  • 学会等名: 26^<th> International LT26Conference on Low Temperature Physics
  • 発表場所: Beijing, PR China
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Emergence of glass-like THz frequency libration modes in type-I clathrates : Theory (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama and E. Kaneshita
  • 学会等名: 16^<th> International Conference on Intercalation Compounds
  • 発表場所: Sec-Ustupky, Czech Republic
  • 年月日: 2011-05-15
• [学会発表] Spin excitations in antiferromagnetic metallic phase of iron pnictides analyzed with a five-band itinerant model (2011)
  • 著者名/発表者名: E. Kaneshita and T. Tohyama
  • 学会等名: American Physical Society, March Meeting
  • 発表場所: Dallas Convention Center, Dallas, USA
  • 年月日: 2011-03-23
• [学会発表] 熱電変換物質クラスレートが示すガラス的性質の起源 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山恒義, 兼下英司
  • 学会等名: ガラス物理研究会
  • 発表場所: 東京大学物性研究所,柏
  • 年月日: 2010-11-29
• [学会発表] Symmetry-broken clathrates as thermoelectric materials : Why glass-like though crystalline? (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama
  • 学会等名: Rensselaer Polytechnic Institute
  • 発表場所: NY, USA
  • 年月日: 2010-10-10
• [学会発表] 鉄砒素系超伝導体の磁気秩序状態における電荷・磁気励起 (2010)
  • 著者名/発表者名: 兼下英司,筒井健二,遠山貴己
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] Charge and spin excitations in iron pnictides (2010)
  • 著者名/発表者名: Eiji Kaneshita, et al
  • 学会等名: ICC-IMR workshop : Recent Progress on Spectroscopies and High-Tc Superconductors
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-08-09
• [学会発表] オフセンター内包イオン間の長距離相互作用が誘起するカゴ状クラスレートの特異な物性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山恒義, 兼下英司
  • 学会等名: 特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学ユビキタス元素戦略」第6回領域会議
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2010-05-28
• [学会発表] 内包化合物クラスレートの理論的諸問題 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山恒義
  • 学会等名: J-PARC中性子非弾性散乱プロジェクト検討会、日本原子力研究開発機構
  • 発表場所: 東海村、茨城県
  • 年月日: 2010-05-20
• [学会発表] 内包化合物クラスレートにおけるテラヘルツ・モードの発現とヒッグス機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山恒義
  • 学会等名: 豊田理化学研究所研究発表会
  • 発表場所: 豊田理化学研究所、名古屋
  • 年月日: 2010-05-11
• [図書] 電磁気学I (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山恒義
  • 総ページ数: 1-170
  • 出版者: 丸善出版株式会社
• [図書] 電磁気学II (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山恒義
  • 総ページ数: 1-175
  • 出版者: 丸善出版株式会社
• [図書] Higher Mathe matics for Physics and Engineering (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shima, T. Nakayama
  • 総ページ数: 1-723
  • 出版者: Springer-Verlag(ISBN978-3-540-8786 3-6)