共鳴軟Ｘ線コヒーレント回折法が拓く新しいドメイン構造物性研究

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25286090
• 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: 中尾 裕則 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, 准教授 (70321536)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: コヒーレント回折 / 共鳴X線散乱 / ドメイン / 外場応答 / 構造物性

研究実績の概要

本研究課題では、強相関電子系の巨大応答現象の背後に存在すると期待されている相分離・２相共存といったドメインの応答状態を、共鳴軟Ｘ線コヒーレント回折法により観測する手法の確立を目指している。H27年度までに、磁場を介さない情報の消去・書込ができ、高速・低消費電力・高密度な次世代記録素子や演算素子として期待されているトポロジカルな磁気構造であるスキルミオン格子を、共鳴軟X線散乱法により観測することに成功した。また、試料部でコヒーレントX線を切り出す方法を適用し、コヒーレントX線回折像が得られること、得られた回折像に位相回復アルゴリズムを適用することで実像が得られることを確認した。H28年度は、コヒーレントX線の利用のもう一つの可能性である、ビームライン上流でのコヒーレントX線の切り出しを試みた。結果、放射光施設（PF）において、10μmより小さくX線を切り出すことで、軟X線領域で良質なコヒーレントX線を切り出せることを明らかにした。さらに、得られたコヒーレントX線を用い、温度・磁場などの外場応答の観測を目指したが、試料とX線ビーム位置を必要とされる精度で制御することが難しく、コヒーレントX線回折像の温度・磁場などの外場応答を調べるにはH27年度までに開発した試料部でコヒーレントX線を切り出す方法が適していることを明らかにした。また、位相回復アルゴリズムによる解析をする上で、試料部でのX線の切り出すアパチャーの形状が重要であることを検証した。これらの結果をもとに、位相回復に適したアパチャーを利用したコヒーレントX線回折の測定を実施した。実像イメージングの実証として、複数の磁性元素で構成される磁性体の磁気状態を、磁性元素の吸収端を選択することで元素ごとの磁気状態を観測し、元素によらず同じ磁気状態となることを確認するとともに、磁気状態の温度依存性の観測に成功した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 共鳴軟X線回折法の新展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山崎裕一，中尾裕則
  • 雑誌名: 放射光 巻: 30 ページ: 3-12
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interplay between charge density wave and antiferromagnetic order in GdNiC2 (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Hanasaki, S. Shimomura, K. Mikami, Y. Nogami, H. Nakao, and H. Onodera
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 ページ: 085103:1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.95.085103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uniaxial pressure effects on spin-lattice coupled phase transitions in a geometrical frustrated magnet CuFeO2 (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tamatsukuri, S. Aoki, S. Mitsuda, T. Nakajima, T. Nakamura, T. Itabashi, S. Hosaka, S. Ito, Y. Yamasaki, H. Nakao, K. Prokes, and K. Kiefer
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 ページ: 174402:1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.94.174402
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Domain structure and electronic state in P3HT:PCBM blend thin films by soft X-ray resonant scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kubota, T. Sakurai, T. Miyadera, H. Nakao, T. Sugita, and Y. Yoshida
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 120 ページ: 165501:1-5
  • DOI: 10.1063/1.4965988
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microscopic Examinations of Co Valences and Spin States in Electron-Doped LaCoO3 (2016)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Tomiyasu, Syun-Ichi Koyama, Masanori Watahiki, Mika Sato, Kazuki Nishihara, Yuki Takahashi, Mitsugi Onodera, Kazuaki Iwasa, Tsutomu Nojima, Hiroyuki Nojiri, Jun Okamoto, Di-Jing Huang, Yuuichi Yamasaki, Hironori Nakao, and Youichi Murakami
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 ページ: 094702:1-6
  • DOI: 10.7566/JPSJ.85.094702
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chiral crystal-structure transformation of R3Co4Sn13 (R=La and Ce) (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuka Otomo, Kazuaki Iwasa, Kazuya Suyama, Keisuke Tomiyasu, Hajime Sagayama, Ryoko Sagayama, Hironori Nakao, Reiji Kumai, and Youichi Murakami
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 ページ: 075109:1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.94.075109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thickness-dependent physical properties of La1/3Sr2/3FeO3 thin films grown on SrTiO3 (001) and (111) substrates (2016)
  • 著者名/発表者名: Makoto Minohara, Miho Kitamura, Hiroki Wadati, Hironori Nakao, Reiji Kumai, Youichi Murakami, and Hiroshi Kumigashira
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 120 ページ: 025303:1-6
  • DOI: 10.1063/1.4958670
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of c/a Anisotropy and Local Crystal Structure on Superconductivity in AFe2(As1-xPx)2 (A = Ba1-ySry, Sr1-yCay and Eu) (2016)
  • 著者名/発表者名: Toru Adachi, Yusuke Nakamatsu, Tatsuya Kobayashi, Shigeki Miyasaka, Setsuko Tajima, Masayoshi Ichimiya, Masaaki Ashida, Hajime Sagayama, Hironori Nakao, Reiji Kumai, and Youichi Murakami
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 ページ: 063705:1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.85.063705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple charge density wave transitions in the antiferromagnets RNiC2 (R=Gd,Tb) (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Shimomura, C. Hayashi, N. Hanasaki, K. Ohnuma, Y. Kobayashi, H. Nakao, M. Mizumaki, and H. Onodera
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 ページ: 165108:1-11
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.93.165108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of magnetic order in multiferroic SmMn2O5 studied by resonant x-ray magnetic scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishii, S. Horio, M. Mitarashi, T. Sakakura, M. Fukunaga, Y. Noda, T. Honda, H. Nakao, Y. Murakami, and H. Kimura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 ページ: 064415:1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.93.064415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of all-in type tetrahedral displacements in nonmagnetic pyrochlore niobates (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Torigoe, Y. Ishimoto, Y. Aoishi, H. Murakawa, D. Matsumura, K. Yoshii, Y. Yoneda, Y. Nishihata, K. Kodama, K. Tomiyasu, K. Ikeda, H. Nakao, Y. Nogami, N. Ikeda, T. Otomo, and N. Hanasaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 ページ: 085109:1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.93.085109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Ordering of Orbitals at Higher Temperature in LaCoO3 Thin Film (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamasaki, J. Fujioka, H. Nakao, J. Okamoto, T. Sudayama, Y. Murakami, M. Nakamura, M. Kawasaki, T. Arima, and Y. Tokura
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 ページ: 023704:1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.85.023704
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 時間分解X線回折によるLaCoO3薄膜の光誘起構造・軌道秩序ダイナミクスの観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 深谷亮, 山崎裕一, 中尾裕則, 野澤俊介, 一柳光平, 藤岡淳, 十倉好紀, 足立伸一
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府・大阪市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] La5Mo4O16のX線回折測定による電荷整列の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平田靖透, 山本航平, 横山優一, 田久保耕, 長谷川貴俊, 向後颯太, 勝藤拓郎, 山崎裕一, 中尾裕則F, 村上洋一F, 和達大樹,
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府・大阪市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] 共鳴軟X線散乱によるGdNiC2の反強磁性秩序の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 下村晋, 中尾裕則, 小野寺秀也
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府・大阪市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] 軟・硬X 線共鳴散乱を用いたマルチフェロイック物質SmMn2O5 の磁気秩序の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石井祐太，御手洗誠，堀尾悟，坂倉輝俊，木村宏之，野田幸男，本田孝志，中尾裕則，村上洋一
  • 学会等名: 第30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: 神戸芸術センター（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2017-01-07 – 2017-01-09
• [学会発表] トロイダル秩序物質UNi4B の単結晶構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田端千紘，佐賀山基，中尾裕則，齋藤開，網塚浩，村上洋一
  • 学会等名: 第30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: 神戸芸術センター（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2017-01-07 – 2017-01-09
• [学会発表] 面方位制御La1/3Sr2/3FeO3 薄膜における電荷不均化の膜厚依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 簔原誠人，北村未歩，和達大樹，中尾裕則，熊井玲児，村上洋一，組頭広志
  • 学会等名: 第30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: 神戸芸術センター（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2017-01-07 – 2017-01-09
• [学会発表] Electronic ordering states in strongly correlated electron systems studied by resonant X- ray scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nakao
  • 学会等名: International Symposium of Quantum Beam Science
  • 発表場所: 茨城大学（茨城県・水戸市）
  • 年月日: 2016-11-18 – 2016-11-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 空間反転・時間反転対称性の破れたγ-Fe2O3薄膜の構造観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 細井雄大, 江口徹, 久松裕季, 中尾裕則, 喜多英治, 柳原英人
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] 軟X線共鳴散乱によるマルチフェロイック物質SmMn2O5の磁気秩序の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石井祐太, 堀尾哲, 野田幸男, 木村宏之, 本田孝志, 中尾裕則, 村上洋一
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] Ir1-xPtxTe2の共鳴X線散乱II (2016)
  • 著者名/発表者名: 田久保耕, 山本航平, 溝川貴司, R. Sutarto, F. He, 石井賢司, 山崎裕一, 中尾裕則, 卞舜生, 工藤一貴, 松尾元太, 石井博文, 小林正和, 野原実, 和達大樹
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] 軟・硬X線で見たLa1/3Sr2/3FeO3薄膜の電荷・磁気秩序の膜厚依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本航平, 平田靖透, 堀尾眞史, 横山優一, 田久保耕, 簔原誠人, 組頭広志, 山崎裕一, 中尾裕則, 村上洋一, 藤森淳, 和達大樹,
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [図書] Resonant X-ray Scattering in 3d Electron Systems (2017)
  • 著者名/発表者名: Hironori Nakao
  • 総ページ数: 37
  • 出版者: Springer