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2012 年度 実績報告書

超強磁場中性子・XMCDによる量子磁気偏極相の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23224009
研究機関東北大学

研究代表者

野尻 浩之  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80189399)

研究分担者 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)
鳴海 康雄  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50360615)
大山 研司  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60241569)
中村 哲也  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主幹研究員 (70311355)
桑原 慶太郎  茨城大学, 理工学研究科, 准教授 (90315747)
研究期間 (年度) 2011-05-31 – 2016-03-31
キーワード超強磁場 / 量子ビーム / 中性子散乱 / XMCD / 量子相転移
研究概要

本研究の目的は、世界をリードする超強磁場中性子回折とX線分光により超低還元温度下の磁場誘起量子相を探求することである。本年度は、中性子回折において、(1)4%RhドープURu2Si2のPhaseIIの磁気秩序が面内3倍周期であり、非整合磁気揺らぎと対応することを見いだした、(2)TbMnO3の強磁場相において40Tまでの中性子回折に成功し、磁場誘起転移における磁気構造変化を明らかにした、(3)MnWO4のリエントラント整合ー非整合転移を40T領域で観測し、磁気相図を決定した、(4)BiFeO3の磁場誘起非整合-整合転移を検証した、等の多くの成果を挙げた。これらの一連の研究において、40T領域での中性子回折実験が実用的な水準にあることを確立した事は技術面で大きな成果である。また、長年未解明であったURu2Si2の強磁場相の磁気構造を中性子回折で直接的に決定した事は画期的である。一方X線分光においては、軟X線MCDの最高磁場を40Tまで伸長し、さらに長時間化することにより、精度を抜本的に向上させる事に成功した。これを用いて、(1)EuNi2(Ge, Si)2系の磁場誘起価数転移における価数と磁気偏極の定量的決定、(2)LuFe2O4の電荷秩序状態の磁気偏極とフェリ磁性相関の観測、(3)磁性薄膜の断熱磁化反転の実現と異方性の決定、(4)希土類金属間化合物の粒界磁性の定量評価等の成果をあげた。これらの結果は、超強磁場XMCDにおける技術面の優位性を揺るぎないものにするとともに、界面のような微小な磁性においても実用的な研究が展開出来ることを実証し、実際の物質における研究へ応用した点で、大きな意義がある。さらに、低温化や高分解能化のためのスプリット磁石の開発などを推進し、技術面で目処をつけた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

中性子回折、X線分光とも40T領域に到達し、かつ高精度の測定を可能にして、両者を実用水準に到達させた事は研究の順調な進展を示している。中性子回折において、積年の疑問に答えを与える結果を得るなど、学術面における進展も順調である。さらに、低温化や高分解能化のためのスプリット磁石の開発なども順調に進展している。

今後の研究の推進方策

25年度は、確立した40Tの強磁場環境を24年度に技術開発を行った低温装置との組み合わせ、また、高分解能化などを推進し、これらを用いて、URu2Si2やSrCu2(BO3)2等における量子相転移の研究を推進する。これらの課題の推進に大きな支障はない。

  • 研究成果

    (52件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (40件) (うち招待講演 12件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Recent Progress of the X-ray Magnetic Circular Dichroism Technique for Element-Specific Magnetic Analysis2013

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 82 ページ: 021006-1-20.

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.021006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Analysis of Experimental Valence and Magnetization Data around the Field- and Temperature-Induced Valence Transitions of EuNi2(Si0:18Ge0:82)22013

    • 著者名/発表者名
      A. Kotani
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 82 ページ: 044710-1-9.

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.044710

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiferroic FeTe2O5Br: Alternating spin Chains with Frustrated Interchain Interactions2012

    • 著者名/発表者名
      M. Pregelj
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 86 ページ: 054402-1-6.

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.054402

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Susceptibility Anisotropy in an Iron Arsenide Superconductor Revealed by X-Ray Diffraction in Pulsed Magnetic Fields2012

    • 著者名/発表者名
      J. P. C. Ruff
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 109 ページ: 027004-1-5.

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.109.027004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Soft-X-ray Magnetic Circular Dichroism under Pulsed High Magnetic Fields at Eu M4,5 Edges of Mixed Valence Compound EuNi2(Si0.18Ge0.82)22012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 ページ: 103705-1-4.

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.103705

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isothermal Switching of Perpendicular Exchange Bias by Pulsed High Magnetic Field2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiratsuchi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 100 ページ: 262413-1-4.

    • DOI

      10.1063/1.4731643

    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray Spectroscopies in Pulsed High Magnetic Fields: New Frontier with Flying Magnets and Rolling Capacitor Banks2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Narumi
    • 雑誌名

      Synchrotron Radiation News

      巻: 25 ページ: 12-17.

    • DOI

      10.1080/08940886.2012.736833

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Precision X-ray Diffraction Studies in High Pulsed Magnetic Fields at the Advanced Photon Source2012

    • 著者名/発表者名
      Z. Islam
    • 雑誌名

      Synchrotron Radiation News

      巻: 25 ページ: 5-9.

    • DOI

      10.1080/08940886.2012.736830

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Excitation in Totally Symmetric Staggered Ordered Phase of PrFe4P122012

    • 著者名/発表者名
      K. Iwasa
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 ページ: 094711-1-9.

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.094711

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Renormalized Motion of Dysprosium Atoms Filling Boron Cages of DyB62012

    • 著者名/発表者名
      K. Iwasa
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 ページ: 113601-1-4.

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.113601

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neutron Scattering Study on Magnetic Ordering in a Partially Rare-earth Filled Skutterudite PrxFe4Sb122012

    • 著者名/発表者名
      K. Iwasa
    • 雑誌名

      J. Phys. Conf. Ser.

      巻: 391 ページ: 012025-1-4.

    • DOI

      10.1088/1742-6596/391/1/012025

    • 査読あり
  • [学会発表] 強磁場中性子回折によるU(Ru0.96Rh0.04)2Si2のII相の磁気構造の決定2013

    • 著者名/発表者名
      桑原慶太郎
    • 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、東広島市
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] パルス強磁場下での偏極中性子回折実験における偏極の保存2013

    • 著者名/発表者名
      森岡貴之
    • 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、東広島市
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] ギャップ部にサファイア単結晶を用いたスプリット型パルス強磁場中性子散乱装置の開発2013

    • 著者名/発表者名
      長尾智将
    • 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、東広島市
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] J-PARC偏極中性子散乱装置POLANO計画の状況2013

    • 著者名/発表者名
      大山研司
    • 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、東広島市
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] 希土類カゴ状12ホウ化物RB12(R=Sm、Yb)の熱物性と極限環境下物性2013

    • 著者名/発表者名
      伊賀文俊
    • 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、広島市
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] 機能性材料中性子散乱解析システム」での3次元偏極度解析による静的・動的スピン構造物性の研究2013

    • 著者名/発表者名
      大山研司
    • 学会等名
      高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所サイエンスフェスタ
    • 発表場所
      つくば国際会議場、つくば市
    • 年月日
      20130314-20130315
  • [学会発表] High Magnetic Field Neutron Diffraction in Frustrated Antiferromagnets2013

    • 著者名/発表者名
      H. Nojiri
    • 学会等名
      JAEA Synchrotron Radiation Research Symposium "Magnetism in Quantum Beam Science"
    • 発表場所
      Sayo, Hyogo
    • 年月日
      20130311-20130313
    • 招待講演
  • [学会発表] Grain Boundary Micromagnetism Characterization of Nd-Fe-B Sintered Magnet by Synchrotron Radiation Magnetic Circular Dichroism2013

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura
    • 学会等名
      The Minerals, Metals & Materials Society 142nd Annual Meeting & Exhibition (2013TMS)
    • 発表場所
      San Antonio, Texas, USA
    • 年月日
      20130303-20130307
  • [学会発表] Crystallography and Magnetic Field-induced Strain by Co Doping NiCoMnGa Heusler Alloy2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sakon
    • 学会等名
      The Minerals, Metals & Materials Society 142nd Annual Meeting & Exhibition (2013TMS)
    • 発表場所
      San Antonio, Texas, USA
    • 年月日
      20130303-20130307
  • [学会発表] パルス超強磁場下の中性子回折2013

    • 著者名/発表者名
      野尻浩之
    • 学会等名
      Workshop: CROSSroads of Users and J-PARC 第5回「J-PARCの単結晶回折計による構造物性研究」
    • 発表場所
      KEK東海、東海村
    • 年月日
      20130225-20130226
    • 招待講演
  • [学会発表] Nd-Fe-B焼結磁石における保磁力機構解明のための軟X線MCDによる結晶粒界磁気解析2013

    • 著者名/発表者名
      中村哲也
    • 学会等名
      第26回日本放射光学年会放射光科学合同シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋市
    • 年月日
      20130112-20130114
  • [学会発表] J-PARCにおける中性子利用研究2013

    • 著者名/発表者名
      中島健次
    • 学会等名
      第2回東北大学 光・量子ビーム科学連携ワークショップ 量子ビームを用いた物質・生命科学の新展開(II)
    • 発表場所
      東北大学、仙台市
    • 年月日
      20130107-20130108
    • 招待講演
  • [学会発表] 茨城県材料構造解析装置(iMATERIA)による粉末中性子磁気構造解析2012

    • 著者名/発表者名
      阿部はるか
    • 学会等名
      日本中性子科学会第12回年会
    • 発表場所
      京都大学、京都市
    • 年月日
      20121210-20121211
  • [学会発表] 充填スクッテルダイト化合物SmFe4P12の多重項励起2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木明日香
    • 学会等名
      日本中性子科学会第12回年会
    • 発表場所
      京都大学、京都市
    • 年月日
      20121210-20121211
  • [学会発表] Exploring New Magnetic Field Induced States by Combining Neutron Diffraction and XMCD2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nojiri
    • 学会等名
      Workshop on Synchrotron and Neutron Applications of High Magnetic Fields(SYNEMAG 2012)
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      20121017-20121019
    • 招待講演
  • [学会発表] Inelastic Neutron Scattering Experiments at Materials & Life Science Facility, J-PARC2012

    • 著者名/発表者名
      K. Nakajima
    • 学会等名
      RIKEN Workshop on High-Resolution Spectroscopy with X-Rays
    • 発表場所
      Wako, Japan
    • 年月日
      20121017-20121019
    • 招待講演
  • [学会発表] High Magnetic Field Soft-X-ray Spectroscopy and its Application to Element-specific Magnetic Analysis2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura
    • 学会等名
      Workshop on Synchrotron and Neutron Applications of High Magnetic Fields(SYNEMAG 2012)
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      20121017-20121019
    • 招待講演
  • [学会発表] 強磁場中性子回折で見るフラストレーション磁性体の強磁場相2012

    • 著者名/発表者名
      野尻浩之
    • 学会等名
      第4回J-PARC/MLFシンポジウム・茨城県ビームライン平成23年度成果報告会
    • 発表場所
      日本科学未来館、東京都
    • 年月日
      20121010-20121011
    • 招待講演
  • [学会発表] XMCD Investigation of Charge Transfer Induced Spin Crossover in a One Dimensional Fe-Co Complex2012

    • 著者名/発表者名
      M. L. Baker
    • 学会等名
      The 13th International Conference on Molecule-based Magnets (ICMM2012)
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      20121007-20121011
  • [学会発表] RRM Based Techniques at Inelastic Instruments at MLF - Lessons Learned During Commissioning & Experiments -2012

    • 著者名/発表者名
      K. Nakajima
    • 学会等名
      Nikko Joint Conference between 10th International Conference on Quasielastic Neutron Scattering 5th Workshop on Inelastic Neutron Spectrometers
    • 発表場所
      Nikko, Japan
    • 年月日
      20120930-20121004
    • 招待講演
  • [学会発表] Basic Concepts of Polarisation Analysis of Neutron Chopper Spectrometer, POLANO, at J-PARC2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ohoyama
    • 学会等名
      Nikko Joint Conference between 10th International Conference on Quasielastic Neutron Scattering and 5th International Workshop on Inelastic Neutron Spectrometers (QENS & WINS 2012)
    • 発表場所
      Nikko, Japan
    • 年月日
      20120930-20121004
  • [学会発表] J-PARCにおけるパルス強磁場中性子回折実験装置開発2012

    • 著者名/発表者名
      森岡貴之
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学、横浜市
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] Soft X-ray High Magnetic Field MCD for Charge Transfer Type Fe-Co Complex2012

    • 著者名/発表者名
      野尻浩之
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学、横浜市
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 高分解能パルス強磁場中性子散乱装置の開発2012

    • 著者名/発表者名
      鳴海康雄
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学、横浜市
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 40Tパルス強磁場軟X線磁気円二色性測定装置の開発2012

    • 著者名/発表者名
      鳴海康雄
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学、横浜市
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 強磁場軟X線MCDによる三角格子反強磁性体CuFeO2のスピン・軌道状態の解明2012

    • 著者名/発表者名
      鳴海康雄
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学、横浜市
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 強磁場軟X線MCDによるLuFe2O4の保磁力の評価2012

    • 著者名/発表者名
      齋藤康太
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学、横浜市
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] TbMnO3のパルス強磁場中性子回折2012

    • 著者名/発表者名
      吉居俊輔
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学、横浜市
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 軟X 線MCD による焼結Nd-Fe-B 磁石の破断面磁気解析2012

    • 著者名/発表者名
      中村哲也
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期(第151回)大会
    • 発表場所
      愛媛大学、松山市
    • 年月日
      20120917-20120919
  • [学会発表] Element-Specific Magneitzation Behaviours of Grain-Boudary Phases in Nd-Fe-B-Based Sintered Magnets Observed with Soft X-Ray Mcd Technique2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura
    • 学会等名
      The 22nd International Workshop on Rare-Earth Permanent Magnets and their Applications (REPM2012)
    • 発表場所
      Nagasaki, Japan
    • 年月日
      20120902-20120905
  • [学会発表] Magneto-electric Coupling of Low-dimentional Magnetic Correlation System in Multiferroic FeTe2O5Br2012

    • 著者名/発表者名
      T. Morioka
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Electron Spin Science (ISESS2012)
    • 発表場所
      Matsushima, Japan
    • 年月日
      20120723-20120725
  • [学会発表] レアメタルフリー酸化物反強磁性体を用いた垂直交換バイアス薄膜の開発2012

    • 著者名/発表者名
      白土 優
    • 学会等名
      日本磁気学会第185回研究会(日本磁気学会と元素戦略)
    • 発表場所
      中央大学、東京都
    • 年月日
      20120719-20120719
  • [学会発表] XMCD nd Recent Progress in X‐Ray Spectroscopies under Pulsed High Magnetic Fields2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nojiri
    • 学会等名
      11th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI2012)
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      20120709-20120713
    • 招待講演
  • [学会発表] 30 T Pulsed-high-magnetic-field and Element-selective Magnetization Studies Using Soft X-ray Magnetic Circular Dichroism2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Narumi
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Magnetism ICM2012
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      20120708-20120713
  • [学会発表] Neutron Diffraction and X-ray Spectroscopies in Pulsed High Magnetic Fields2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nojiri
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Research in High Magnetic Fields(RHMF2012)
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 年月日
      20120703-20120706
    • 招待講演
  • [学会発表] Pulsed-High-Magnetic-Field Soft X-ray Magnetic Circular Dichroism at L2, 3-edges of Transition Metal Compounds2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Narumi
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Research in High Magnetic Fields(RHMF2012)
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 年月日
      20120703-20120706
  • [学会発表] Polarised Neutron Diffraction System with a Transportable 3He Spin Filter on a Powder Diffractometer2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ohoyama
    • 学会等名
      Polarized Neutrons for Condensed Matter Investigations 2012(PNCMI 2012)
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      20120702-20120706
  • [学会発表] Polarisation Analysis Neutron Chopper Spectrometer, POLANO, at J-PARC2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ohoyama
    • 学会等名
      Polarized Neutrons for Condensed Matter Investigations 2012(PNCMI 2012)
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      20120702-20120706
  • [学会発表] Neutron Diffraction in Pulsed High Magnetic Fields2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nojiri
    • 学会等名
      Advanced Seminar on "Perspectives for Neutron Science in Novel & Extreme Conditions"
    • 発表場所
      Zaragoza, Spain
    • 年月日
      20120527-20120531
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Crossover Transition with Multifunctional Materials2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nojiri
    • 学会等名
      62nd Fujihara Seminar “Frontier and Perspectives in Molecule-Based Quantum Magnets”
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      20120507-20120510
    • 招待講演
  • [備考] 野尻研究室ホームページ

    • URL

      http://www.hfpm.imr.tohoku.ac.jp/

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公開日: 2014-07-24  

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