放射光Ｘ線回折を用いた強相関電子系物質の平衡状態の研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23244074
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 澤 博 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50215901)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉本 邦久 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, 研究員 (00512807)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 放射光Ｘ線回折 / 構造解析 / 電荷密度解析 / 電子相関 / 量子液体

Outline of Annual Research Achievements

放射光Ｘ線回折を用いた精密解析を通して，強相関電子系物質の平衡状態の研究を行うことが本研究の目的であり，そのための測定装置の高度化，解析手法の開発及び興味深い物性を示す物質群の測定を行ってきた。すなわち，SPring-8の高エネルギーで高品質の放射光X線を用いた世界的にも他に類のない高精度のデータを観測可能な大型イメージングプレート回折計を用いた構造物性研究である。
研究期間内には多くの物質群の測定を行ったが，特異な結晶構造中の軌道分裂を利用した酸化物蛍光体の開発，希土類元素の含有量を極力抑えた40K級の転移温度を持つ鉄砒素系超伝導体の発見など，応用上も重要な新規物質開発にも多大な貢献が出来た。
特に最終年度の今期は，スピンと軌道の自由度が極低温まで凍結しない平衡状態を維持するという学術的にも注目度の高い量子液体状態を示す銅酸化物の構造物性研究を集中的に行った。この量子液体状態は，数千度のエネルギー利得を得るために対称性の低下を生じるヤン-テラー活性な二価の銅イオンにおいて実現しており，固体物理の常識を覆す大きな発見である。この銅酸化物系では，軌道秩序を生じる相と低温まで軌道液体を保持する相との対比を行うことが出来たために，その発現機構の解明は比較的簡単であると予想して研究を進めたが，極めて特異な電子状態であるために，その研究は難解を極めており，現時点では単結晶を用いた各種物性測定を結集した論文を投稿中である。また，これらの研究を起点として，特に強相関電子系における電荷揺らぎの重要性がクローズアップされてきて，励起子絶縁体の圧力下超伝導の発現機構解明など，更なる研究展開が始まっている。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Remarks

http://www.mcr.nuap.nagoya-u.ac.jp/

Research Products

• [Journal Article] Electronic Structure of Quantum Spin-Liquid Coupound Ba3CuSb2O9 (2014)
  • Author(s): Takuya Sugimoto, Takashi Mizokawa, Hiroki Wadati, Kou Takubo, Andrea Damascelli, Tom Z. Regier, George . Sawatzky, Naoyuki Katayama, Hiroshi Sawa, Kenta Kimura, and Satoru Nakatsuji
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 3 Pages: 1-4
  • DOI: 10.7566/JPSCP.3.014007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] X-ray Photoemission and X-ray Absorption Spectroscopy of Hexagonal Ba3CuSb2O9 (2014)
  • Author(s): Takuya Sugimoto, Takashi Mizokawa, Hiroki Wadati, Kou Takubo, Andrea Damascelli, Tom Z. Regier, George A. Sawatzky, Naoyuki Katayama, Hiroshi Sawa, Kenta Kimura, and Satoru Nakatsuji
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 1 Pages: 1-4
  • DOI: 10.7566/JPSCP.1.012122
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synchrotron X-ray diffraction study of the Structural Phase Transition in Ca10(Ir4As8)(Fe2-xIrxAs2)5 (2014)
  • Author(s): N. Katayama, K. Sugawara, Y. Sugiyama, T. Higuchi, K. Kudo, D. Mitsuoka, T. Mizokawa, M. Nohara, and Hiroshi Sawa
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 83 Pages: 1-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.83.113707
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High Pressure Synthesis and Structural Characterization of the Type II Clathrate Compound (2014)
  • Author(s): S. Yamanaka, M. Komatsu, M. Tanaka, H. Sawa and K. Inumaru
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 136 Pages: 7717-7725
  • DOI: 10.1021/ja502733e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observation of quadrupole helix chirality and its domain structure in DyFe3(BO3)4 (2014)
  • Author(s): T. Usui, Y. Tanaka, H. Nakajima, M. Taguchi, A. Chainani, M. Oura, S. Shin, N. Katayama, H. Sawa, Y. Wakabayashi, and T. Kimura
  • Journal Title: Nature Materials Volume: 10 Pages: 611-618
  • DOI: 10.1038/nmat3942
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 銅酸化物磁性体におけるスピン・軌道の特異な量子状態 (2014)
  • Author(s): 澤 博,中辻 知
  • Journal Title: 固体物理 Volume: 49 Pages: 15-25
• [Journal Article] 放射光X線回折を用いた分子性結晶の精密電子密度分布解析 (2014)
  • Author(s): 澤 博
  • Journal Title: 固体物理 Volume: 49 Pages: 163-175
• [Journal Article] 白色LEDのための新蛍光体CI_MS:Eu2+の開発とその性質 (2013)
  • Author(s): 大長久芳,澤 博
  • Journal Title: CERAMIC DATA BOOK 2013/14 Volume: 工業と製品Vol.41 Pages: 162-164
• [Journal Article] Superconductivity in Ca1-xLaxFeAs2: A Novel 112-Type Iron Pnictide with Arsenic Zigzag Bonds (2013)
  • Author(s): N. Katayama, K. Kudo, S. Onari, T. Mizukami, K. Sugawara, Y. Sugiyama, Y. Kitahama, K. Iba, K. Fujimura, N. Nishimoto, M. Nohara, and H. Sawa
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn, Volume: 82 Pages: 1-10
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.123702
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Superconductivity in Ca10(Ir4As8)(Fe2As2)5 with Square-Planar Coordination of Iridium (2013)
  • Author(s): K. Kudo, D. Mitsuoka, M. Takasuga, Y. Sugiyama, K. Sugawara, N. Katayama, H. Sawa, H. S. Kubo, K.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 3 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1038/srep03101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantum fluctuations in spin-ice-like Pr2Zr2O7 (2013)
  • Author(s): K. Kimura, S. Nakatsuji, J-J. Wen, C. Broholm, M. B. Stone, E. Nishibori and H. Sawa
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 4 Pages: 1-19
  • DOI: 10.1038/ncomms2914
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 励起子絶縁体候補物質 Ta2NiSe5 の高圧下放射光X線構造解析 (2014)
  • Author(s): 中埜彰俊, 片山尚幸, 澤博, 松林和幸, 岡田卓, 上床美也, 宗像孝司, 中尾朗子, 野原実, 髙木英典
  • Organizer: 日本物理学会 2014 秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] 鉄ヒ素平面が三次元的に結合した新しい鉄ヒ化物の発見 (2014)
  • Author(s): 片山尚幸, 澤博, 松林和幸, 上床美也
  • Organizer: 日本物理学会 2014 秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] 鉄系超伝導体 Ca10(Ir4As8)(Fe2As2)5における構造相転移 (2014)
  • Author(s): 杉山由季，菅原健人, 樋口貴文，片山尚幸，澤博，溝川貴司，工藤一貴，光岡大輔、野原実
  • Organizer: 日本物理学会 2014 秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] 112 型超伝導体 Ca1-xLaxFeAs2 における構造パラメータの x 依存性 (2014)
  • Author(s): 片山尚幸, 澤博, 工藤一貴, 野原実
  • Organizer: 日本物理学会 2014 秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] Novel iron based superconductors with arsenic bonding networks as a spacer layer (2014)
  • Author(s): Naoyuki Katayama, Yuki Sugiyama, Kento Sugawara, Kazutaka Kudo, Minoru Nohara, Hiroshi Sawa
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron System
  • Place of Presentation: Grenoble, France
  • Year and Date: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [Presentation] Observation of the spatial distribution of 3d1 electron in RTiO3 (2014)
  • Author(s): Kento Sugawara, Tatsuya Fujii, Naoyuki Katayama, Hiroshi Sawa, Kunihisa Sugimoto, Masaki Takata, Takahisa Arima, Yasujiro Taguchi, Yoshinori Tokura
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron System
  • Place of Presentation: Grenoble, France
  • Year and Date: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [Presentation] β-X [Pd(dmit)2]2 (X = Me4N, (FCH2)Me3N)における電子密度分布の精密解析 (2014)
  • Author(s): 菅原健人，伊藤優気，片山尚幸，澤博，野村光城，加藤礼三
  • Organizer: 日本物理学会2014 第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] 112型超伝導体Ca1-xLaxFeAs2の発見 (2014)
  • Author(s): 片山尚幸，杉山由季，菅原健人，澤博，大成誠一郎，工藤一貴，野原実
  • Organizer: 日本物理学会2014 第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] 平面四配位Ir4As8層を持つ鉄系超伝導体Ca10(Ir4As8)(Fe2As2)5の発見 (2014)
  • Author(s): 工藤一貴，光岡大輔，高須賀政哉，杉山由季，菅原健人，片山尚幸，澤博，久保宏昭，高森健太，市岡優典，藤井達生，溝川貴司，野原実
  • Organizer: 日本物理学会2014 第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] Yb-Co-X新化合物の物性評価とNMR (2014)
  • Author(s): 北川健太郎，岩谷誠，小松健良，西岡孝，片山尚幸，澤博，松林和幸，上床美也
  • Organizer: 日本物理学会2014 第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] Yb-Co-X新化合物の合成と物性評価 (2014)
  • Author(s): 岩谷誠，小松健良，西岡孝，片山尚幸，澤博，松林和幸，上床美也，北川健太郎
  • Organizer: 日本物理学会2014 第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] Orbital Degree of Freedom in a Molecular Crystal (2014)
  • Author(s): 澤博
  • Organizer: 加藤分子物性研究室 セミナー
  • Place of Presentation: 理化学研究所 加藤分子物性研究室
  • Year and Date: 2014-03-23
  • Invited
• [Presentation] 放射光Ｘ線回折を用いた精密解析による構造物性研究 (2013)
  • Author(s): 澤博
  • Organizer: 東京大学物性研談話会
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所
  • Year and Date: 2013-12-26
  • Invited
• [Presentation] ビッグデータと仮説形成：複雑系の理解に向けて (2013)
  • Author(s): 澤博
  • Organizer: 第2回NINS Colloquium「自然科学の将来像」
  • Place of Presentation: ヤマハリゾート つま恋
  • Year and Date: 2013-12-17
  • Invited
• [Presentation] Charge Density Study of Molecular Orbital Using Synchrotron Radiation X-ray (2013)
  • Author(s): Hiroshi SAWA
  • Organizer: International School and Symposium on Molecular Materials2013
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2013-11-08
  • Invited
• [Presentation] トポロジカル超伝導体候補物質CuxBi2Se3における放射光X線構造解析 (2013)
  • Author(s): 片山尚幸，菅原健人，澤博，瀬川耕司，安藤陽一
  • Organizer: 日本物理学会2013 秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2013-09-25 – 2013-09-28
• [Presentation] Ba3CuSb2O9の電子構造 (2013)
  • Author(s): 杉本拓也，溝川貴司，和達大樹，田久保康，A. Damascelli，T. Z. Regier，G. A. Sawatzky，片山尚幸，澤博，木村健太，中辻知
  • Organizer: 日本物理学会2013 秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2013-09-25 – 2013-09-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 鉄系超伝導物質及びその製造方法 (2013)
  • Inventor(s): 野原実，工藤一貴,澤博，片山尚幸，細野秀雄，
  • Industrial Property Rights Holder: 野原実，工藤一貴,澤博，片山尚幸，細野秀雄，
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-199997
  • Filing Date: 2013-09-26