中性子散乱による温度勾配下での素励起流測定

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25287094
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 社本 真一 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究主席 (90235698)
• 研究分担者: 樹神 克明 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (10313115) ; 梶本 亮一 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARKセンター, 主任研究員 (30391254) ; 森 道康 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究主幹 (30396519) ; 前川 禎通 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, センター長 (60005973) ; 石角 元志 一般財団法人総合科学研究機構, 東海事業センター 利用研究促進部, 技師 (90513127)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 中性子散乱 / スピン流 / イットリウム鉄ガーネット

研究実績の概要

J-PARCの物質・生命科学実験施設MLFで、パルス中性子非弾性散乱実験として自ら育成したイットリウム鉄ガーネット（YIG）単結晶試料を測定した。YIGは低磁場では磁区が発生する。しかし磁場下での中性子散乱測定にはMLFでは制限が多い。そのことから、温度勾配用のユニットに加えて、永久磁石による低温測定スティックを製作した。しかし漏れ磁場をなくすために磁場のループをつくる必要があり、この場合には温度勾配をつけることが難しい。しかしこれにより試料中に約2kOeの磁場をかけることができた。これらの問題を解決するために、今後、温度勾配ではなく、超音波など他の外場によりスピン流の研究を継続する予定である。
以上の理由から、磁壁の存在下で5~35K程度の温度勾配によるYIGのスピン波への影響を、2つのエネルギー分解能が異なる中性子非弾性散乱装置、四季とAMATERASで測定した。対象エネルギーは5 meV以下であるが、Multi-Eiオプションにより、同時に幅広いエネルギー領域の測定が可能となる。そのため四季では3~100 meVまでの幅広い領域のスピン波を、またAMATERASでは、2~10 meVのスピン波を測定した。 (220)付近の低エネルギーのスピン波について、温度勾配と並行で+qと-qの磁気散乱強度の変化を調べたところ、エラー程度と小さいものの、わずかな強度変化が熱流とは逆方向で観測された。測定上の問題点を含めて現在、検討中である。
またエネルギー分解能が約4 micro eVのDNAを用いて、0.01~0.1 meVとより低エネルギーでの測定を行った。約2kOeの磁場下では、約30 micro eVにピークをもつ磁気散乱が観測されたが、無磁場下では散漫散乱となりその構造を観測できなかった。この磁場依存性について今後検討して、YIGのスピン波の全体像を論文としてまとめたい。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27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] Spacing between graphene and metal substrates studied with total-reflection high-energy positron diffraction (2016)
  • 著者名/発表者名: YukiFukaya, Shiro Entani, Seiji Sakai, Izumi Mochizuki, Ken Wada, Toshio Hyodo, and Shin-ichi Shamoto
  • 雑誌名: Carbon 巻: 103 ページ: 1,4
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2016.03.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Lattice Distortion Caused by Short-range Charge Ordering in Transition Metal Oxides (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Kodama, N. Igawa, S. Shamoto, K. Ikeda, H. Ohshita, N. Kaneko, T. Otomo, K. Suzuya, A. Hoshikawa, and T. Ishigaki
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 8 ページ: 1,6
  • 査読あり
• [学会発表] Hidden lattice structures in some functional materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Shamoto
  • 学会等名: WCSM-2016 Focus 202: Smart Metals
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 年月日: 2016-03-03 – 2016-03-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 中性子を用いた結晶PDF解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 社本真一
  • 学会等名: 原子二体分布関数（PDF）による局所構造解析の展開に関する研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-02-08 – 2016-02-08
  • 招待講演
• [学会発表] Hidden lattice distortions in crystalline materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Shamoto
  • 学会等名: Hidden Orders in a Complex World: Past, Present and Future
  • 発表場所: Oak Ridge, TN, USA
  • 年月日: 2015-10-01 – 2015-10-03
  • 招待講演
• [学会発表] Nematic effects on spin excitation of β-FeSe superconductor (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Shamoto
  • 学会等名: EMN Qingdao Meeting
  • 発表場所: Qingdao, China
  • 年月日: 2015-06-14 – 2015-06-17
  • 国際学会 / 招待講演