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2023 年度 研究成果報告書

多極子秩序状態における軌道電子の実空間観測

研究課題

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研究課題/領域番号 22K14010
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関東京大学 (2023)
国立研究開発法人理化学研究所 (2022)

研究代表者

鬼頭 俊介  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (20887327)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワード電子軌道 / 放射光 / X線回折 / スピン-軌道相互作用
研究成果の概要

4d, 5d, 4f電子系では相対論的スピン-軌道相互作用の影響がその物性に顕在化することがある。この結果、スピンと軌道の自由度がもつれ合い電子密度を再構成することで、多極子秩序を形成する。しかし、これまで「隠れた秩序」と呼ばれる多極子秩序状態を電子密度分布として実空間で観測した例はなかった。本課題では、大型放射光施設SPring-8における高エネルギーX線回折と、申請者が独自に開発したコア差フーリエ合成法を組み合わせることで、パイロクロア型酸化物における多極子秩序の実空間観測に成功した。

自由記述の分野

構造物性

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題を通じて、多極子状態を価電子密度分布として実空間観測する方法を確立することができた。この研究手法は、我が国が世界に誇るSPring-8放射光施設で得られる高エネルギーX線の性能を最大限に活かしたものであり、高い独創性と幅広い汎用性がある。今後、この手法を用いることで、多極子状態を構成する波動関数や相互作用の大きさを直接的に評価できるだけでなく、物質開発に対する設計指針や、量子多体系におけるエンタングルメント状態への情報提供が可能となるかもしれない。

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公開日: 2025-01-30  

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