セミナーのテーマ - 東北大学大学院理学研究科物理学専攻物質構造物理研究室

東北大学大学院理学研究科物理学専攻物質構造物理研究室のHPです。
Material Structure Physics Lab., Department of Physics, Tohoku University, Sendai, Japan

updated 2012.11.2

2012年

斉藤耕太郎	Spherical Polarization Analysis　三次元偏極解析 Diploma thesis of M. Janoschek, Tecnische Universitat Munchen.
小林拓希	Sm–Sb Bond Length in Mixed-Valence System of SmOs₄Sb₁₂ M. Tsubota et al.: JPSJ 77 073601(2008).
小林拓希（２回目）	Universality in Heavy Fermion Systems with General Degeneracy N. Tsujii et al.: Phys. Rev. Lett. 94, 057201 (2005).
綿引正倫	Crystal electric field in the R₂Ti₂O₇ pyrochlore compounds A. Bertin et al.: J. Phys.: Condens. Matter 24 (2012) 256003.
綿引正倫（２回目）	Tetrahedral Magnetic Order and the Metal-Insulator transition in the Pyrochlore Lattice of Cd₂Os₂O₇ J. Yamaura et al., PRL 108, 247205 (2012).

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2011年

小林拓希	Crystalline Electric Field as a Probe for Long-Range Antiferromagnetic Order and Superconducting State of CeFeAsO_1-xF_x Songxue Chi et al.: Physical Review Letters 101 (2008) 217002.
斉藤耕太郎	f-Electron-Nuclear Hyperfine-Coupled Multiplets in the Unconventional Charge Order Phase of Filled Skutterudite PrRu₄P₁₂ Y. Aoki et al.: J. Phys. Soc. Jpn. 80 (2011) 054704. PrRu₄P₁₂におけるPr 4f電子のJ多重項と¹⁴¹Pr原子核スピン状態の超微細相互作用による多重項状態の再構成についての実験と解析です。
斉藤耕太郎（２回目）	Neutron diffraction study on the hyperfine-induced nuclear spin order in the antiferromagnet PrSn₃ S. Kawarazaki et al.: Solid State Communications (1984) vol. 49 (12) 1147. 二回目のテーマは「核磁気秩序の中性子回折による観測」です。核散乱のスピン依存する干渉項、非干渉項が重要な役目を担っています。
綿引正倫	Orbital ordering in RVO₃ (R = Y, Tb) controlled by hydrostatic pressure Synchrotron X-ray-diffraction study of orbital ordering in YVO₃ D. Bizen et al.: Phys. Rev. B 78 (2008) 224104. M. Noguchi et al., Phys. Rev. B 62 (2000) R9271.
久保田祐貴	Metal-insulator transition, giant negative magnetoresistance, and ferromagnetism in LaCo_1-yNi_yO₃ D. Hammer, J. Wu, and C. Leighton, Phys. Rev. B 69 (2004) 134407.
小林拓希	Observation of Modulated Quadrupolar Structures in PrPb₃ T. Onimaru et al.: Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 197201.
小林拓希（2回目）	Angle-resolved Magnetization Measurements on Antiferroquadrupolar Ordering System PrPb₃: Evidence for Anisotropic Quadrupolar Interaction T. Onimaru et al.: J. Phys. Soc. Jpn. 73 (2004) 2377.
小山俊一	Discovery of Ferromagnetic-Half-Metal–to–Insulator Transition in K₂Cr₈O₁₆ Kunihiro Hasegawa et al.: Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 146403.
綿引正倫	Spin State of Co Ions in Lightly Doped Strontium LaCoO₃: Via Study of High-Field Induced Spin State Transition K. Sato et al., JPSJ 80 (2011) 104702. LaSrCoO₃における磁化の解析から、Srをドープすると約30個の非磁性基底状態のCoイオンが磁気的基底状態を持つものに変わり、それらが磁気的クラスターを形成するという話です。
綿引正倫	Thermal conductivity, thermopower, and figure of merit of La_1-xSr_xCoO₃ K. Berggold et al., Phys. Rev. B 72, 155116 (2005). LaCoO₃の場合と、ホールをドープした場合の熱伝導特性についてです。
小林拓希	INELASTIC NEUTRON SCATTERING STUDY OF CERIUM HEAVY FERMION COMPOUNDS Journal of Magnetism and Magnetic Materials 76 & 77 (1988) 376-384.

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2010年

岩佐和晃	「構造相転移　対称性・フォノン・自由エネルギー」五十嵐君の修論のテーマであったGdB6において特異な温度依存性を見せたフォノンと構造相転移について、結晶の対称性を考慮してフォノンモードの自由エネルギーを使った相転移現象論を検討しています。これらの内容の基礎を紹介して、4年生諸君にも直感的に理解できる物性物理の考え方を紹介します。我々の研究室では磁性を扱う機会が多いですが、今回は結晶構造の相転移に焦点を当てて、いつもの研究での議論とは少しアプローチを変えてみます。ただし、紹介する現象論はミクロな相互作用の起源にまで踏み込まない議論であり、物理的な状態の一般的記述に適用できる汎用性があります。すでに物性物理学の講義で聞いたことのある内容が出てくるかもしれませんが、それらを断片的に聞いていたかもしれませんので、有機的につなぐ物理的考察を話そうと思います。
安倍　弘	Introduction of pulse neutron diffraction パルス中性子散乱についての紹介をします。参考文献は http://www.tulips.tsukuba.ac.jp/dlib/e_thesis/ko/torii2000.pdf。だいたいセミナーの内容はこの博士論文の紹介となっています。
折原敏彦	Magnetism in polymorphic phases: Case of PrIr2Si2 M. Mihalik et al.: Physical Review B 81 (2010) 174431.
熊谷明日香	スピン波の基礎理論と実例前回に引き続きスピン波の基礎理論とスピン波の実例を紹介します。セミナー１回目では、金森順次郎先生の「磁性」というテキストを用いて・生成消滅演算子によるスピン波のハミルトニアンの記述・反強磁性体におけるスピン波を扱います。
小林拓希	Long-range order and low-energy magnetic excitations in CeRu2Al10 Julien Robert et al.: Physical Review B 82 (2010) 100404(R).
綿引正倫	Anomalous magnetic phase in an undistorted pyrochlore oxide Cd2Os2O7 induced by geometrical frustration A. Koda et al., J. Phys. Soc. Jpn. 76 (2007) 063703. 今週の論文セミナーですが、μＳＲ実験について語りたいと思います。一般に物質の磁性をミクロスコピックな観点から見る実験手法として、中性子・核磁気共鳴・μＳＲなどがあるわけですが、中性子は皆さんよくご存知だと思うので、今回ちょっとμＳＲを。いまいち理解が及ばない箇所が幾つかあるため、説明が十分にできないかもしれませんが、暖かい目で見守ってやって下さい。ついでに論文紹介もします。μＳＲの論文です。「Anomalous magnetic phase in an undistorted pyrochlore oxide Cd2Os2O7 induced by geometrical frustration」A. Koda et al., J. Phys. Soc. Jpn. 76 (2007) 063703. この間の物理学会で発表したNd2Ir2O7との物性がよく似ているため、その点について触れたいと思います。
安倍　弘	New phase diagram of Zn-doped CuGeO3 Y. Sasago et al., Phys.Rev.B 54,10 (1996) 今回の論文セミナーの内容は、スピンパイエルス系物質CuGeO3の紹介になります。
熊谷明日香	Dissociation of spin objects in geometrically frustrated CdFe2O4 K. Kamazawa, S. Park, S.-H. Lee, T. J. Sato, and Y. Tsunoda, Phys. Rev. B 70, 024418 (2004) 本日の論文セミナーでは、ZnFe2O4と同じ正スピネル構造を持つ幾何学的スピンフラストレート系物質のCdFe2O4に関する論文を扱います。
内田周作	Stable intermediate-spin ferrous iron in lower-mantle perovskite C. Mccammon et al., Nature Geoscience 1 (2008) 684. 本日の論文セミナーでは、マントル内のFeのスピン状態についての論文を扱います。

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2009年

岩佐和晃	Electron hybridization effect on the crystal field excitation of Pr-filled skutterudite K. W. Becker et al., Z. Physik B 28 (1977) 9. K. Iwasa et al., Phys. Rev. B 79 (2009) 235113. The crystal-filed scheme of f electrons of rare-earth ions is determined not only by the charge distribution surrounding the rare-earth ions but also by the electron interaction between f and conduction electrons. The spectrum of crystal-field excitations evolve characteristic temperature dependences in eigenenergies and widths, which have been observed in various metallic systems and discussed theoretically, for example, by K. W. Becker et al., Z. Physik B 28 (1977) 9. We observed two crystal-field excitations from the singlet ground state to the triplets in PrOs4P12. It is notable that these excitations take inequivalent widths, despite that the two triplets are categorized into the same symmetry. Moreover, the excitations exhibit characteristic shift of peak energies with variation of temperature. I will present a brief introduction of the crystal-filed state, the data of PrOs4P12, and theoretical calculation based on the above reference. The results will appear on Phys. Rev. B.
Claire Laulhé	Breakdown of phonon glass paradigm in La- and Ce-filled skutterudites M. M. Koza, M. R. Johnson, R. Viennois, H. Mutka, L. Girard and D. Ravot, Nature Materials 7, pp. 805-810 (2008).
五十嵐亮介	Lattice Modulation Induced by Magnetic Order in DyZn2 Y. Wakabayashi et al., J. Phys. Soc. Jpn. 67 (1998) 3901.
折原敏彦	Crystal field excitation in the singlet ground state compound Pr3In A. D. Christianson et al., J. Appl. Phys. 101, 09D505 (2007).
安倍　弘	Neutron inelastic scattering investigation of the magnetic excitations in Cu2Te2O5X2 (X=Br,Cl) S. J. Crowe et al., Phys. Rev. B. 71 (2005) 224430
熊谷明日香	Dynamic structure factor of non-crystalline and crystalline systems as revealed by MARI, a neutron chopper instrument M. Arai, Advances in Colloid and Interface Science Volumes 71-72 (1997) 209.
五十嵐　亮介	Localized vibrational mode analysis of the resistivity and specific heat of LaB6 D. Mandrus et al. PRB 64 (2001) 012302. RB6(R:希土類)はB6イオンの作る籠にRが内包された、籠状の物質と考えられている。著者らはLaB6をテーマとし、Laの振動がアインシュタインモデル、B6の振動がデバイモデルで記述できると仮定した場合、LaB6の電気抵抗率と比熱がうまく説明できると主張している。このモデルの特徴の一つは、室温でのX線回折でアインシュタイン温度及びデバイ温度を決められるということであり、そのため他の籠状物質にも適用が容易である。著者らは結論として、RB6の物性を理解する上で、Rの局在した振動モードが重要と思われると述べている。
小林拓希	Heavy-electron-like behavior in cubic PrCu4Au J. Phys.: Condens. Matter 21 (2009) 20560

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2008年

岩佐和晃	Ceモノプニクタイドの電子ー格子相互作用 - 電子軌道とフォノンが結合した励起 - M. Lawenhaupt et al.: PRL 42 (1979) 1709. P. Thalmeier and P. Fulde: PRL 21 (1982) 1588. A. T. Boothroyd et al.: PRL 86 (2001) 2082. G. Bevilacqua et al.: PRB 69 (2004) 155208. K. Iwasa et al.: Appl. Phys. A 74 (2002) s1779 K. Iwasa et al.: J. Magn. Magn. Mater. 272-276 (2004) e65. 昨年のセミナーで「動的Jahn-Teller効果 - 結晶場励起とフォノン励起が結合した系の量子力学的解釈 -」というお話をしました。我々のグループの大きな研究対象である電子軌道秩序の物理的な機構として、結晶格子の歪みを伴う異方的電子軌道の安定化である「静的Jahn-Teller 効果」がしばしば取り上げられます。そのような電子自由度と結晶格子の結合を励起状態にまで考慮する「動的Jahn-Teller効果」を、希土類化合物でのf電子結晶場準位とフォノンが相互作用結合する物質（CeAl2, PrO2）を例にして紹介しました。その後、このアイデアを適用して、Ceモノプニクタイドという物質に現れる一種の軌道秩序と見なしうる磁気秩序相でのみ現れる励起状態の解釈に適用してみました。その結果を紹介します。　セミナー前半で基礎知識（中性子散乱、f電子系）、後半でCeモノプニクタイドの物性、という構成でお話ししようと思います。
中尾裕則	マグネタイト(Fe3O4)の低温相は？マグネタイトは、戦前から研究が行われ、大変歴史のある系である。また低温では、「Verwey転移」と呼ばれる有名なFeの電荷秩序の存在が指摘されていたものの、私が博士課程にいたころでも、その低温での電荷秩序構造は解明されていなかった。ところが、ここ数年、新たな電荷秩序構造が指摘されたことで、一気に研究が進んでいる。今回のセミナーでは、この系の研究の歴史を振り返るとともに、最新の実験結果を紹介する。
備前大輔	Superexchange Interaction in Orbitally Fluctuating RVO3 　J.-S.Zhou et al., PRL 99, 156401 (2007). 私の研究テーマであるRVO3の圧力効果に関する論文が去年発表されたので、その紹介をしたいと思います。加圧によりC-OO/G-SO 相が安定化するという点で彼らの結果と我々の結果は基本的に一致しているのですが、結果に対する解釈が異なっているようです。その辺について議論できればと思います。
斉藤耕太郎	今回は論文の紹介ではなく、CeB6を例としたX線散乱による多極子秩序の観測について発表したいと思います。定性的な話に終始するので指摘、質問等どんどんお願いします。
白根直人	Lattice distortion and V K-egdg resonant x-ray scattering in YVO3 M.Takahashi and J.Igarashi,PRB 65,205114 (2002) YVO3の共鳴X線散乱(RXS)強度の起源は、主に格子歪みから来るという趣旨の論文です。 RXSは(YVO3の)軌道秩序を見ていないという主張ですので、軌道秩序の証拠を探している私たちには大変有意義な内容です。発表から6年経過しており、その間に新しい実験データも出ています。その辺りも含めて議論をしたいとおもっています。
五十嵐亮介	X-Ray Studies of Phonon Softening in TiSe2 M. Holt et al. , PRL 86 17 (2001) 擬2次元物質TiSe2は、T=200Kで電荷密度波転移し、(2×2×2)超格子を組む。転移に伴いフォノンのソフト化が予測されていたが、本論文では放射光を用いることによって、初めてソフト化の観測に成功した。セミナーでは電荷密度波とは何か、物性にどういった影響を及ぼすのかといった基礎的なことから解説する予定です。先生方はやや退屈かもしれませんが、説明の誤りなどをご指摘頂ければ、と思います。
八巻佑樹	Fe-doping-induced evolution of charge-orbital ordering in a　bicritical-state manganite H. Sakai,K. Ito,R. Kumai, and Y. Tokura PRB 76,155112(2007) 二重臨界状態のマンガン酸化物、(La0.7Pr0.3)0.65Ca0.35MnO3のMnサイトを様々な遷移金属で置換することで強磁性金属状態の不純物効果を測定した。不純物の中でもFeが転移温度を劇的に下げるという例外的な振る舞いを見せ、これは電荷・軌道秩序状態に対するCrの不純物効果と対照的であった。結局解決はしていないようですが、振る舞いの違いの原因について多少議論しています。
吉尾俊亮	Superconductivity on the border of weak itinerant ferromagnetism in UCoGeN T.Huy et.al., PHYSICAL REVIEW LETTERS PRL 99, 067006 (2007) UCoGeは環境気圧において弱強磁性体と超伝導体の共存が確認された。今回は中でもU、Coをそれぞれ2％、サンプルの作製時に含有量を変化させ、それらを低温において磁化測定、線膨張率を測定した。
村上洋一	新しい高温超伝導体最近，鉄系高温超伝導体LaO1-xFxFeAsが注目を集めている．本セミナーでは，本研究に関する最近の研究動向をレビューする．これまでの銅酸化物高温超伝導体と比べて，何が新しいのかを考察し，その高温超伝導機構に関して，現状で分かっていることを報告する．

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2007年

岩佐和晃	動的Jahn-Teller効果 - 結晶場励起とフォノン励起が結合した系の量子力学的解釈我々のグループの大きな研究対象である電子軌道秩序の物理的な機構として、結晶格子の歪みを伴う異方的電子軌道の安定化である「静的Jahn- Teller効果」がしばしば取り上げられます。そのような電子自由度と結晶格子の結合を励起状態にまで考慮する「動的Jahn-Teller効果」もあります。本セミナーでは、希土類化合物でのf電子結晶場分裂とフォノンが相互作用する場合に現れる再構成された励起構造を「動的Jahn-Teller効果」で解釈する例（CeAl2, PrO2）を取り上げ、その基本となる概念や量子力学的な取り扱い方を紹介します。
松村武	分子性結晶の電子構造と相転移分子性結晶では電荷密度波，スピン密度波，金属絶縁体転移，電荷秩序，磁気秩序，Mott転移，Wigner結晶のように，固体物理の教科書で扱われるレベルの基本的で，かつ電子相関の本質に関わる現象が数多く観測され，現在盛んに研究されています．結晶構造を見ると嫌気がさしてくるほど複雑ですが，その物性を支配している電子構造は，実に単純で，教科書レベルです．このセミナーでは分子性結晶の複雑な構造から，どうして単純な電子構造がでてくるのか，その電子構造からどんなメカニズムで上記のような相転移が実現するのか，といった基本的なところをまとめ，いくつかの物質例を示します．目標は分子性結晶の見方考え方に慣れることです．分子軌道，バンド，強束縛モデル，飛び移り積分，HOMO, LUMO, パイエルス不安定性，ネスティング，CDW, SDW, 電子間相互作用U，バンド絶縁体，Mott絶縁体，電荷秩序，Wigner結晶，ダイマー，1/2-filling, 1/4-fillingといった用語，概念の説明と，物質例として，TTF-TCNQ, (TMTSF)2X, (BEDT-TTF)2X, (DCNQI)2Xを取り上げます．
白根直人	Synchrotron x-ray-diffraction study of orbital ordering in YVO3 　Noguchi et. al., Phys.Rev.B 62 (2000) 6297 YVO3の軌道秩序を解明するため放射光による共鳴X線散乱を行った。磁気転移温度においてCタイプからGタイプへと変わる軌道秩序を観測した。高温においても軌道秩序は長距離相関をもって現れる。アジマス角依存性は、dxy,dyz軌道ととdxy,dzx軌道が交互に占有されていることを示している。これらの実験結果は理論の予測とよく合っている。
中尾裕則	マンガン酸化物における電荷秩序相の共鳴X線散乱による研究 J. Herrero-Martin et al., PRB 70 (2004) 024408:1-9 まずは、新しく入った方々に、共鳴X線散乱で電荷秩序がどのように調べられるのかをわかっていただきます。その後、「Structural origin of dipole x-ray resonant scattering in the low-temperature phase of Nd0.5Sr0.5MnO3 」を中心に　マンガン酸化物の電荷秩序状態が共鳴X線散乱でどこまでわかってきたのかを議論します。
菅井孝志	Unconventional Heavy-Fermion Superconductivity of a New Transuranium Compound NpPd5Al2 J.Phys.Soc.Jpn 76(2007) 063701Pd-flux法を用いて、正方晶の結晶構造を持った超ウラン化合物NpPd5Al2の結晶育成に成功し、電気抵抗、比熱、帯磁率、磁化を測定した。その結果、強結合ΔC/γTｃ＝2.33(Tc=4.9K, γ=200mJ/K・mol)のparamagmetic heavy-fermion superconductorであることがわかった。 0Kにおける上部臨界磁場Hc2は大きく、大変異方的である。：Hc2(0)=37KOe H\|\|[100] Hc2(0)=143KOe H\|\|[001] Hc2は磁場によって強く抑圧されており、磁化曲線はHc2上でstep状に増加する。これは常磁性効果によるものと考えられる。低温における電気抵抗がおおよそT3で変化することから、エネルギーギャップにポイントノードがあることが示唆される。この化合物はポイントノードを持ったd波超伝導であることがもっとも確からしい。
吉田雅洋	Doping dependence of charge-transfer excitations in La2-xSrxCuO4 Young-June Kim　et.al　Phys. Rev. B 70 094524 (2004) LSCOにおけるcharge-transfer（CT）励起のRIXSを用いた、ドーピング依存性を評価した。ドープ量(x=0．05, 0.17)の各試料のスペクトルを母物質のスペクトルと比較すると、x=0.17に関しては大きな変化が見られたが、x=0.05に関してはほとんど変わらなかった。ドープによる最大の影響は、2eV以下で大きな運動量依存性を示す、連続的な強度が出現したことである。x=0.17では低エネルギー側の励起がこの強度部分に変位している。このことは光学研究とよく一致しているが、高エネルギー側の励起は残ったままである。また、このCT励起の分散のドーピング依存性を最近の理論計算と比較した。
石川直子	Charge Ordering and Coexistence of Charge Fluctuations in Quasi-Two-Dimensional Organic Conductors θ-(BEDT-TTF)2X 擬２次元有機導体θ-(BEDT-TTF)2Xにおける、電荷秩序が０Ｋまで抑えられた極限における電荷のゆらぎの競合に関する理論を示す。電子-格子相互作用を含む拡張ハバードモデルを用いて考えた。揺らぎの競合は、２つの異なる不安定性、サイト間クーロン相互作用によるウィグナー結晶性とフェルミ面のネスティングによる電荷密度波、によるもので、相競合や実空間での不均一性によるものではない。このメカニズムによって、実験でみられた２つの揺らぎの間の対照的な温度依存が説明できる。
備前大輔	Lattice distortion and magnetism of 3d-t2g perovskite oxides I. V. Solovyev」 Phys. Rev. B 74, 054412 (2006). t2g電子系のペロブスカイト型酸化物における理論的研究について紹介します。 YTiO3,LaTiO3,YVO3,LaVO3はt2g電子系の物質であり、多様な軌道・磁気秩序が報告されています。理論的な側面から、これらの実験結果はどこまで説明がつくのか、また、良く分かっていない部分はどこなのかについて発表したいと思います。
斉藤耕太郎	Elastic properties of the filled skutterudite compound NdFe4P12 PRB 69 064409 (2004) 強磁性転移が報告されている充填スクッテルダイト化合物NdFe4P12の超音波測定についての論文です。弾性定数について、弾性定数と結晶場の関係など、基本的な事項から紹介したいと思います。
水野文夫	First Observation of the de Hass-van Alphen Effect in PuIn3 JPSJ 74 (2005) 2889-2892 Pu化合物のなかで初めて観測されたdHvA効果についての論文です。
糸部将兵	Polarized neutron studies of CeNiSn A Hiess et. al., J.phys.condens.Matter 9 (1997)9321-9332 キャリアーの少ない近藤絶縁体における混成効果について深く理解するために、偏極中性子回折の手法を用いることにより、CeNiSnの外部磁場によって誘起された単位格子内の磁化密度を調べた。予想では、誘起された磁気モーメントの殆どがCeサイトにおけるCeの4f電子に関係すると考えられていたが、 Niサイトにおいても有意な磁化密度の値が観測された。この実験結果はNiの3dバンドが詰っていないことを表しており、Ceの4fとNiの3dの混成が CeNiSnのフェルミ面におけるギャップの生成の基本であるとする最近のバンド構造の計算を裏付ける結果となっている。この論文では、これらの混成のプロセスがCeNiSnの様々な物理的性質の異方性の成因となっていると提案している。
毛利卓也	セントラルモードについての理論的考察八田一郎、石川琢磨：固体物理10(1975)153 HoB4のⅡ相で存在するサテライト反射の位置において、エネルギースペクトルの温度変化を測定すると、高温側からⅢ相へ近づくにつれて⊿E=0(meV)で、強度が増加し、構造相転移を伴うⅢ相になった途端、強度が一気に減少する様子が測定された。この様子はセントラルモードの現象と似ていることから、今回はセントラルモードの理論を実験データを例に出しつつ理解したい。
村田哲哉	Intermediate-spin state and properties of LaCoO3 M. A. Korotin et al., Phys. Rev. B 54, 5309 (1996). LaCoO3に対し、LDA+U法という計算手法を用い電子構造の計算を行った。その結果、基底状態は非磁性絶縁体で Coイオンは低スピンであることが分かった。励起状態では、2つの場合の中間スピン状態（orbital order あり、 orbital order なし）があることが分かり、高スピン状態は中間スピン状態に比べエネルギー的に高い位置にあることも分かった。また、t2g軌道は容易に局在化し狭いバンドを形成し、eg軌道は酸素2p軌道との混成のため幅の広いバンドσ*を形成する。また、格子定数を変化させると低スピンから中間スピンへの転移が生じ、このとき中間スピン状態はorbital orderを誘発させ、これにより90 K<T<500Kでの非金属の性質を説明できる。
村上洋一	コヒーレントＸ線による反強磁性ドメイン揺らぎの観測 O. G. Shpyrko, et al., Nature, 447 (2007) 68. コヒーレントＸ線を用いて，CrにおけるSDW, CDWの超構造揺らぎを観測することに成功した。コヒーレントＸ線により超格子点にスペックル散乱が観測され，その時間相関関数を評価することにより特徴的な（とても遅い）反強磁性ドメイン揺らぎを検出している。 1．CrにおけるSDW, CDW 2．コヒーレントＸ線 3．ドメインダイナミックス
備前大輔	Pressure-induced monoclinic distortion and charge and orbital　ordering in La0.5Ca0.5MnO3 Phys. Rev. B 75, 104408 (2007). 大気圧下で電荷・軌道秩序を示すLa0.5Ca0.5MnO3について、高圧下で結晶構造・ラマン分光・磁気構造の研究を行った。その結果、加圧に伴い電荷・軌道秩序が安定化することが分かった。一方、Mn酸化物では加圧に伴い金属化する物質群もあり、圧力効果が同じでは無いことが分かる。その違いの起源などについても議論しようと思います。
糸部将平	Anomalous low-temperature of a possible Kondo semimetal CeOs4Sb12:Magnetic field and La impurity study 近藤絶縁体とされるCeOs4Sb12の低温の状態について調べる目的で、CeをLaに置換したCe1- xLaxOs4Sb12(x=0,0.02,0.1)の比熱、磁化率、電気抵抗を測定した。その結果、いずれの化合物も、100K以下の混成ギャップの形状と一致していた。本研究では、大きな値を持つ電子比熱係数と1.1Kでの異常について議論を行う。低温状態においてLa置換の影響が顕著に現れた一方、近藤温度やエネルギーギャップは影響を受けないことも明らかになった。
村田哲哉	Metal-insulater transition induced by a spin-state transition in TbBaCo2O5＋δ(δ=0.5) b軸方向にCoO6八面体とCoO5ピラミッドが交互に並ぶ構造をし、〜340 Kで金属絶縁体転移を示すTbBaCo2O5＋δ(δ=0.5)対し、粉末中性子回折及び放射光での粉末Ｘ線回折を行った。その結果、〜340 K以下の絶縁相で、八面体及びピラミッドの歪みが確認された。著者はこの結果から可能な軌道秩序モデルを提案し、これが金属絶縁体転移の起源ではないかと考えている。当日は、私のSr3YCo4O10.5と比較しながら議論できればと考えております。
吉田雅洋	Observation of a 500meV Collective Mode in La2-xSrxCuO4 and Nd2CuO4 J. P. Hill et al., cond-mat/0709.3274 APS での共鳴非弾性X線散乱実験で、La2-xSrxCuO4の未発見の励起スペクトルを500meVで観測した。この励起はQ=(π,0)で強く現れ、この点から外れるに従ってソフト化・ブロード化が起こった。またSr濃度の増加に伴うソフト化・ブロード化が観測された。さらに、このピークは入射X 線がc軸に平行の時のみ観測され、同様の事がNd2CuO4でも同様に見られた。筆者らは、このピークの起源に関して、d-d遷移と2マグノン過程の2つの可能性を示している。
斉藤耕太郎	Fermi surface nesting and charge-density wave formation in rare-earth tritellurides RTe3のフェルミ面を、nestingによるCDW生成という視点から陽子消滅と第一原理LMTO計算を用いて研究した。フェルミ面のnestingが、この化合物においてCDW生成を誘起する強力な候補であることがわかった。陽子消滅によって得られたGdTe3におけるnestingベクトルはq=(0.28±0.02,0,0)a*となり、これは先の実験的及び理論的研究と完璧に一致する。
五十嵐亮介	Low-Lying Optical Phonon Modes in the Filled Skutterudite CeRu4Sb12 CeRu4Sb12 単結晶を用いて非弾性中性子散乱実験を行った。その結果、音響モードとラットリングモードがアンチクロッシングな振舞いをすることがわかった。この研究では、その振舞いがどのように充填スクッテルダイトの熱伝導率に影響するかを議論する。
松岡悠太	Magnetic properties of YVO3 single crystals 要旨YVO3 の単結晶を用いて磁化測定を行ったところ、印加磁場に対して磁化が逆を向く温度領域があり、さらに77Kで相転移することを確認した。前者は磁気異方性と反転対称性から来るDM相互作用の二つのメカニズムと関係があると考えられ、後者においては磁気構造が軌道秩序を通して強く相互依存していると考えられる。

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2006年

吉良弘	La0.88MnOxの構造と磁性 I.O. Troyanchuk et al., Phys. Rev. B 69 (2004) 054432 La欠損試料　La0.88MnO(2.82+δ) (δ=0〜0.14)を作製し、磁性と構造についてX線粉末回折測定弾性係数測定・磁化測定・電気抵抗測定を通じて調べた論文です。この試料では過剰酸素量δの増大とともに軌道秩序状態から軌道無秩序状態へと徐々に変化していた。この軌道無秩序状態では絶縁体にもかかわらず強磁性が観測されている。これは従来のモデルでは理解できない。さらにδ=0.09で結晶構造がOrthorhombicからMonoclinicへ変化し、同時に電気伝導が金属的に変化した。本論文では軌道無秩序状態-絶縁体相における強磁性の発現機構について議論する。また、温度 -磁性・結晶構造の相図を作製する。
奥山大輔	Spherical neutron spin polarimetry of anisotropic magnetic fluctuation in UO2 Physical Review B 72, 184411 (2005) 3次元偏極中性子解析実験(CRYOPAD)を用いた実験手法を紹介します。　中性子散乱は中性子自身がスピンを持ち、物質内部の磁気モーメントと相関するので、物質の磁気的な秩序状態(強磁性、反強磁性)、磁気的な励起状態(マグノンや結晶場励起など) を観測するのに最も適した手法である。入射中性子のスピンの方向を揃えた偏極中性子実験では、散乱中性子のモーメントが反転しているかしていないかで、結晶格子からの散乱や非干渉性散乱を取り除いた、純粋な磁気反射を観測することが可能である。　今回紹介する3次元偏極中性子は、CRYOPADという装置を使って、揃えた中性子のスピンを3次元方向に自由に回転させる手法である。論文では、磁気的な揺らぎの伝播方向の異方性について議論している。　論文の対象物質であるUO2は大変興味深い物性を示しているが、今回はそこにはあまり触れずに、この手法によって、何ができるのかを説明できればと考えている。
石井賢司博士（日本原子力研究開発機構）	X線による非弾性散乱実験
備前大輔	New view of the high-pressure behaviour of GdFeO3-type perovskites J. Zhao et al., Acta Cryst. B 60, 263-271 (2004) 私が扱っているRVO3系を始めとする多くのペロブスカイト型遷移金属酸化物はGdFeO3タイプの結晶構造を持ち、酸素八面体が傾いて結合している。遷移金属-酸素間の結合角は電子系のバンド幅に影響を与えるため、系の物性を理解する上でとても重要なパラメータである。　本論文では、ペロブスカイト型の結晶(ABO3)に静水圧力を加えた場合、一般的に酸素八面体の結合角の圧力変化がどうなるのかについて議論している。結果として、Aが2+,Bが4+のイオンである場合は加圧に伴い結合角は180°から離れ、 A,Bとも3+のイオンである場合は加圧に伴い結合角は180°に近づくことが明らかとなった。
多々見央	Possible double-exchange interaction between manganese and chromium in LaMn1-xCrxO3 Y.Sun et al.,Phys.Rev.B 63,174438(2001) 私は軌道秩序系物質における不純物効果を研究しています。今後の予定として、遷移金属酸化物において、上記の効果を検討しようと考えております。対象物質として、LaMn1-xCrxO3,LaMn1-xGaxO3,LaTi1-xCrO3,YV1-xCrxO3を考えています。ここで名をあげた物質は、私が知る限り、非常に研究例が少ない、もしくは全く研究例がありません。私は、まず、これらの物質がどんなものであるかを捕らえるために、わずかに研究されているLaMn1-xCrxO3を題材にした本論文を紹介することにしました。　本論文では、La1-xSrxMnO3等のようにLaMn1-xCrxO3においても二重交換相互作用が起きるのではないかということに着目して、それを実験的に明らかにしようとしています。実験としては、粉末Ｘ線回折、帯磁率、電気抵抗などを行っています。結論を述べると、この系ではLa1-xSrxMnO3と異なり、強磁性金属相(FM)はなく強磁性絶縁体相(FI)を持ち、このFI相で"二重交換的"な相互作用が起きていると本論文では主張しています。
安藤悠也	Interplay between magnetism and lattice distortions in LaMn1-xGaxO3 J Farrell and G A Gehring New Journal of Physics 6 (2004) 168 現在までLaMn1-xGaxO3の物性(構造・磁性・熱伝導など)が測定されてきたが、それらを説明するために「置換されたGaイオンの周囲に発生する、局所的・強磁性的なクラスターモデル」が導入されている。この考え方は、Gaイオンの(c 軸方向に)隣接するMnイオンの軌道が、キャントしている状態からc 軸方向に変化するところに起因する。格子定数・熱伝導・磁性についてこのモデルで計算した結果と実際の実験結果を照らし合わせ、このモデルの有用性を議論する。
森嘉昭	Specific Heat of the β-Pyrochlore Oxide Superconductors CsOs2O6 and RbOs2O6 Z. Hiroi et al., J.Phys.Soc.Jpn., Vol.74, No.4, April, 2005 近年、AB_2O_6で表される組成を持つβパイロクロア酸化物が発見された。純度の高い試料を用意することが難しいため、精密な数値が得られてい無い、比熱測定をCsOs2O6とRbOs2O6について行った。結果、電子比熱係数は両者ほぼ同じ値だが、超伝導転移点は3.3K,6.3Kと異なった値が得られた。これはBCSによらない超伝導転移であることを示唆しているまた格子比熱にも、ラットリングに起因していると考えられる異常が見られた。これらについて報告する。
水野文夫	NMR Evidence for Triple-q Multipole Structure in NpO2 Y. Tokunaga et al. T0=26K以下におけるNpO2の奇妙な振る舞いを解明するために初めてNMRを用いた実験を行った。17O核のスペクトルから、T0以下に於いて二つの異なるサイトがあることが明らかとなった。これはまた、酸素サイトに於いて、triple-q四重極子秩序構造による超微細相互作用によって上手く説明できる。NMRを用いた実験は、縦型triple-q多重極構造がNpO2で発生していることを協力に裏付けてくれる。
中塚圭介	151Eu Nuclear Resonant Inelastic Scattering of Eu4As3 around Charge Ordering Temperature J.Phys.Soc.Jpn.,Vol.75,No.3,March 2006 Eu4As3は価数揺動状態から電荷秩序相への相転移が報告されており、それに伴って結晶構造も変化する。従って転移点近傍においてフォノンを調べる必要があるが、Eu4As3の中性子非弾性散乱測定は吸収が大きいため非常に難しい。そこで、151Eu核共鳴非弾性散乱測定を行い、Euのフォノンの状態密度を求めた。測定結果から方程式を用いて熱力学的な変数（エントロピー、群速度等）を導きだした。 recoilless fractionの温度依存性からは格子振動のソフトニングが確認され、また、力定数の温度変化等からは4ｆstateと伝導バンドか荷電子バンドが混成している事が示されている。
菅井孝志	Plutonium-based superconductivity with a transition temperature above 18K Pu化合物において初めて超伝導体が発見された。この物質の研究で、重い電子系の超伝導や高温超伝導のメカニズムの解明が期待される。同時に、Pu自体の電子特性の解明も期待される。
糸部将平	Transport properties in CeOs4Sb12:Possibility of the ground state being semiconducting H.Sugawara et al Ce系半導体であるCeOs4Sb12の磁気抵抗、ホール効果を測定することにより、近藤半導体の大きな抵抗と、比熱での0.9Kの相転移の起源を明確にする目的で実験を行った。その結果、30K以下の広い温度範囲において、電気抵抗ρ〜T-1/2、ホール定数RH〜T-1という特異な温度依存がそれぞれ見つかった。これらは、スピン揺らぎによるキャリア密度とキャリア散乱の温度変化による効果によって説明できる。また相転移についての異常もはっきりと観測され、14TまでのH-T相図が作成された。これより相転移の要因はスピン密度波だと考えられる。
村田哲哉	Evidence for orbital ordering in LaCoO3 G.Maris et al.,Phys.Rev.B 67, 224423 (2003) LaCoO3のCo3+は50 K付近でスピン転移を起こし、50 K以上でIS状態をとる可能性があるとされている物質である。もしIS状態が実現していれば、ひとつのスピンが二つのうちのどちらのeg軌道を占有するかという自由度が生じ、 LaMnO3に代表されるような、軌道整列が実現している可能性もある。本論文では、軌道整列の証拠となる、対称性の低下（R-3c→I2/a）をX線回折実験により観測し、実際にどのような軌道整列が実現しているか議論している。
毛利卓也	Magnetic properties of DyB2C, HoB2C and ErB2C 希土類が形成する正方格子と三角格子に起因したフラストレーションが期待できるRB2Cにおいて、帯磁率と比熱の測定を行なった。ErB2Cは16.3Kで反強磁性転移を起こし、 HoB2Cは7.0K、DyB2Cは8.5Kで三次元的な磁気秩序を起こす。しかし、HoとDyに関しては転移温度以下でも大きな磁気揺らぎがある。この異常な状態はスピンフラストレーションの影響が考えられる。
多々見央	Stability of the tetragonal Mn3+O6 distortions in the LaMn1-xGaxO3 series by x-ray absorption spectroscopy M.C.Sanchez et al.,Phys.Rev.B 69,184415(2004) 軌道秩序系物質LaMnO3のMn3+サイトに3d軌道に電子がfullに詰まっているGa3+を置換した物質 LaMn1-xGaxO3について、MnとGaのK吸収端近傍のエネルギーを用いてX線吸収スペクトルを観測した。その結果、MnとGaの価数は3価ということが分かった。また、MnO6八面体はxが0.6までは協力的ヤーン・テラー歪みが減少して行き、xが0.6付近では正八面体になることを観測した。さらに、xが0.6付近ではデバイ-ワラー因子が大きく、Mn-Oの距離の分布に拡がりがあることが分かった。
安藤悠也	Orbital order-disorder transition in single-valent manganites PRB 68, 144406 (2003) ペロブスカイト化合物RMnO3及びLaMnGaO3において電気抵抗などの測定から２つの転移温度T"・Tjが決定されてきた。この２つの温度で・T＜Tjでは短距離秩序する軌道の揺らぎが強磁性-金属相を安定させる以上のように相転移することが知られている。今回の論文ではMn-O-Mnの結合角のチルティングに着目し、希土類サイト、及びMnサイトを置換することでチルト角を変化させ、このチルト角と転移温度の関係を調べる。
水木純一郎先生（日本原子力研究開発機構）	X線非弾性散乱による電子ダイナミックスの実験的研究物質科学を研究する者にとって物性や機能を自由に制御したり新しく創製することができればこれほどうれしいことはない。物性や機能は、電子の振る舞い（電子状態）で決定されているといってもいいであろう。その電子状態を規定しているのが電子に働く力、ポテンシャルである。物性研究の基本として構造解析があるのはこのためである。原子の並びが解析されれば色々な近似を使って電子状態を計算することができる。しかし、これはある近似の範囲内での答えであり、実験で観察することが重要である。では、どのような実験が必要となるのであろうか。電子や原子を基底状態のままそっとしておいたのでは、それらに働く力、ポテンシャルを観る事はできない。それらを揺すぶってみればそれらに働いている力を感じることが出来る。揺すぶる実験の一つが、Ｘ線非弾性散乱である。本セミナナーでは、SPring-8のような第三世代大型放射光源が利用できるようになり、初めて可能となった高分解能Ｘ線非弾性散乱について、その原理、酸化物超伝導体やダイヤモンド超伝導体に応用した最近の研究成果を示し、その将来展望にもふれてみたい。
備前大輔	Variation of the Electron Structure in Systematically Synthesized Sr2MO4(M=Ti,V,Cr,Mn,and Co) Phys. Rev. Lett. 95, 176404 (2005) バルクにおいて単結晶作製の報告がないSr2MO4(M=Ti,V,Cr,Mn,and Co)について、薄膜を作製し光学伝導度の測定を行った。その結果、3d電子数の変化に対して絶縁体から金属まで物性が変化することが明らかとなった。さらに、M=V,Crでは２次元MO2面内におけるスピン・軌道秩序が生じている事を示唆する結果が得られた。
中塚圭祐	Charge-ordering in Sm4Bi3 and Yb4As3 with the anti-Th3P4 structure Physica B 186-188(1993)437-439 Ｓｍ4Bi3とYb4As3は混合価数物質で希土類イオンの3価と2価が1:3となる電荷秩序すると考えられている。Sm4Bi3とYb4As3の比熱の測定の結果、260Ｋと293Ｋにそれぞれシャープなピークが観測できた。エントロピーを見積もると、完全に電荷秩序した時のエントロピーよりも遥かに小さく、この事から高温側で短距離的な電荷秩序がある事が考えられる。
森嘉昭	Quadrupolar effect and rattling motion in the heavy fermion superconductor PrOs4Sb12 Physical Review B 69,180511(R) (2004) スクッテルダイト構造物質であるPrOs4Sb12は、Prイオンがラットリングと呼ばれる大振幅の原子振動状態を持つと考えられている。この振動状態を解明するために超音波による弾性定数の測定をおこなったところ、温度に依存した異常が複数観測された。この結果は、Prイオンがオフセンター振動を行っていると考えることで説明が可能になった。
糸部将平	Closing the spin gap in the Kondo insulator Ce3Bi4Pt3 at high magnetic field Marcelo Jaime et al, Nature 405 160-163 (2000) CeRhAs、CeRhSb、YbB12、Ce3Bi4Pt3、SmB6などの近藤絶縁体は、高温では金属と同様に振舞う。しかし温度が下がると、フェルミエネルギーのところで伝導バンドにエネルギーギャップが開き、絶縁性となる。このギャップの形成は、伝導バンドとf電子レベルの混成によるものであるという説が提案されている。もしこの説が正しいなら、磁場や圧力などの外部パラメータを変化させてギャップが閉じれば、金属性が現れると考えられる。これより今回、パルス磁場を60テスラまで上げていき、Ce3Bi4Pt3の比熱を測定した。得られた数値と、Coqblin-Schriefferモデルによるデータ解析とから、磁場に誘起された絶縁体−金属転移が明らかに示された。
毛利卓也	Mean-Field Model for Magnetic Orders in NpTGa5 with T=Co,Ni,Rh A. Kiss, JPSJ Vol.75 No.3 034709) 5f希土類イオンを含むtetragonal 115化合物NpTGa5において、高温でJzが秩序し、低温でJzが完全に消え、Jxが秩序するといった磁気相互作用だけでは説明できない磁性が現れた。そこで、磁気相互作用と更に四極子相互作用を加えたハミルトニアンから理論計算をし、実験データと一致する結果が得られた。
村田哲哉	High-Temperature Metallic State of Room-Temperature Ferromagnet Sr1-xYxCoO3-δ W.KOBAYASHI et al., J.Phys.Soc.Jpn. 75 (2006) 103702 室温強磁性体（Sr1-xYxCoO3-δ）に対し、抵抗率、熱起電力、Hall係数、磁化を 800 Kまで測定した。その結果、大きな有効磁気モーメントを伴う金属状態が600 K 以上で観測された。このことは、Co3+イオンの電子が磁気的で、遍歴的であることを示す。この磁気的なCo3+イオンは低温でも存在し、335 K以下での強磁性の原因であると考えられる。Aサイトがオーダーし、大きなCoO6八面体が安定することでこのようのことが起こっていると考えられる。
菅井孝志	Neutron scattering study of magnetic structure and metamagnetic transition 　between low- and higt-momennt state of NpNiGa5 F. Honda et al., PRB 74,144413 (2006) NpNiGa_5はT_c=30Kでc軸方向に強磁性秩序し、T_n=18Kで[110]方向にq=(1/2 1/2 1/2)の反強磁性秩序する。　18K以下では強磁性と反強磁性が共存している。　磁気構造を決定するために偏極中性子散乱実験を行い、キャント反強磁性であることを明らかにした。　また、キャント構造の起源を局在モデルを使って議論している。
石川直子	Novel Magnetic Behavior Affected by Multipolar Interaction in the Tetragonal RB2C2 Compounds (R=Tb,Dy and Ho) Antiferroquadrupolar Ordering in DyB2C2 Studied by 161Dy mossbauer Spectroscopy JPSJ Vol.71(2002)Suppl.pp.33-38, JPSJ Vol.69(2000)pp.1978-1981 正方晶RB2C2混合物における、多極氏秩序に強く影響される新しい磁気的な特性への関心をもとに行われた実験を再考し報告する。磁性測定、比熱測定、中性子散乱、そしてメスバウアー分光を用いた。 161Dyのメスバウアー効果で正方晶の反強四極子秩序する化合物、DyB2C2を測定した。 15.3K以下の磁気相ではメスバウアースペクトルは1組の超微細パラメータで説明され、またDyの磁気モーメントが9.0μBであることがわかる。Tc=15.3K以下で内部磁場が温度とともに小さくなるのはDyイオンに働く反強磁性と反強多極子の対称性フラストレーションによると説明できる。２組のクラーマーの２重項が低エネルギーにある4f電子状態を反映して、反強四極子秩序状態と、常磁性状態は複雑になり、１組の超微細パラメータで２準位緩和モデルで解析することはできなかったが、Dyの電子状態は１種類だと考えられる。
斉藤耕太郎	Charge-density-wave in the metal-insulator transition compound PrRu4P12 C.H.Lee et al., PRB, 70, (2004), 153105 金属絶縁体転移を起こすPrRu4P12について、X線及び電子線散乱を用いることによって、Pr原子近傍に電荷密度波の周期的秩序が存在することが明らかになった。この秩序は低温での絶縁体相の発現に関わっていると思われる。これらの結論は、結晶構造の空間群がM-I転移温度以下でIm-3からPm-3へと変化している、及び絶縁体相における超格子点の温度依存性がBCS関数の二乗に従っているという事実に裏付けられている。 M-I転移はフェルミ面の完全なnesting及び／またはf電子の不安定性に由来している可能性がある。
若松大樹	Effect of particle size on the structure and magnetic properties of La0.6Pb0.4MnO3 nanoparticles T. Zhang et al., JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 100, 094324 (2006) 粒径を5nmから100nmまで変えて、La0.6Pb0.4MnO3の構造と磁性に対するサイズ効果を調べた。粒径が小さくなるに従い、酸素の2pバンド幅が狭くなり、その結果として強磁性転移温度Tcが減少した。また、サイズによって磁気構造が変化し、それが保磁力の変化と関係している。
岡本拓郎	MｇB2のナノ結晶について J.Phys.Chem.B vol 108(2004) 16415

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2005年

奥山大輔	カゴメ格子を持つパイロクロア化合物A_2Ti_2O_7(A=Dy, Tb) におけるフラストレーションの圧力及び磁場による制御 ~スピンのアイス状態から液体状態まで~ J. Phys: Condens. Matter 17 (2005) S771-S782. 固体物理 Vol.39 No. 9 (2004) 577. etc. パイロクロア化合物のDy_2Ti_2O_7とTb_2Ti_2O_7の希土類Dy, Tbは単位胞の中で複雑な構造をとり、[111]方向から結晶を眺めたときに三角格子層とカゴメ(籠目)格子の積層したものとなっている。このカゴメ格子には三角格子が含まれており、典型的なスピンフラストレーション系として盛んに研究がなされている。これらの物質はフラストレーションにより、基底状態でスピンアイス状態と呼ばれる特殊な状態をとる。このスピンアイス状態とは、三角格子の内側に対して3つの希土類イオンの持つスピンの2つが三角格子の内側をめざし、1つが三角格子の外側を目指す、もしくは1つが内側、2つが外側といったアイスルールを守る以外はスピンが自由な状態をとることである。このスピンアイス状態により基底状態にはたくさんの状態が存在していることになっている。これらのお話は2003年の7月の松村さんのセミナーで話されたことです。今回のセミナーでは、圧力及び磁場の印加によりフラストレーションがどのように解消していくかを中性子、比熱の実験等の結果より議論したいと考えている。
吉良弘	multiferroics物質 "DyMn2O5" における磁場による強誘電状態の制御 Phys. Rev. B, Vol. 70 (2004), 174405 電気的な分極を磁場によって制御する(あるいはその逆)研究は電気磁気効果(magnet-electric effect)として知られている。磁気秩序と電気分極が同時に存在する物質系であるmultiferroicsにおいては、電気磁気効果が特によく観測されると期待される。今回は、multiferroics系物質のひとつであるDyMn2O5について、磁場下における強誘電状態の変化を測定した論文を紹介します。
田村秀和	Orbital Correlations in the Pserdocubic O andRhombohedral R Phases of LaMnO3 PRL 94, 177203 (2005) LaMnO3は750KでJahn-Teller転移を起こし、斜方晶から立方晶へと相転移する。このときa軸b軸c軸（c/√2）の長さがそろいJT歪みがなくなったように見えるが、局所的にはJT歪みが存在している。局所的JT歪みはより高温のR相まで続いており、ドメインサイズ〜16Åのショートレンジオーダーが確認された。
ハオ・リージェ	The unusual heavy Fermion behaviors in filled skutterudites SmOs4Sb12 and NdOs4Sb12 S. Sanada et al: J. Phys. Soc. Jap. 74 (2005) 246-249. P. C. Ho, et al.: to submitted to Physical Review B. 充填スクッテルダイト化合物は単一の結晶構造を持ちながら、多彩な物性を示すことにより注目されている。これらの物性の形成には１２個のX原子がR原子を囲むことによりもたらす４ｆ電子と伝導電子の強い混成効果が一つの重要な要因と考えられる。最近、Pr系重い電子的な振る舞いの観測に続き、 NdOs4Sb12とSmOs4Sb12において新しい多ｆ電子系の重い電子振る舞いが観測された。特にSmOs4Sb12で観測された電子比熱係数と電気抵抗の温度比例係数は磁場にほとんど依存しなくて、従来の磁性的な近藤効果で説明できない現象である。また、NdOs4Sb12に観測された重い電子的な振る舞いはNd系化合物に初めて観測される現象である。
長谷川朋生	充填スクッテルダイト化合物SmT4P12(T=Fe,Ru,Os)の比熱と磁場中比熱について JPSJ vol74,No3,1030-1035 充填スクッテルダイト化合物は構成される元素によって物性が様々に変化する。今回はそのなかのSmT4P12系の物質を紹介したいと思います。
備前大輔	Magnetic properties of YVO3 single crystals ペロブスカイト型バナジウム酸化物YVO3の磁気構造については、中性子散乱により115K以下でC型反強磁性、77K以下でG型反強磁性と決定されている。本論文では、単結晶YVO3について磁化測定を行った。その結果、77K〜115KのC型反強磁性相において磁化の反転現象が観測された。この現象は、1イオンの磁気異方性と反対称相互作用(D-M相互作用)の競合により発現していると理解できる
堀内研治	On the problem of the Kondo-lattice model application to CeB6 N.E.Sluchanko et al.,cond-mat/0505475 電気抵抗，ホール係数，ゼーベック係数について精密な測定を行い得られたデータと，近藤格子モデルでの説明とを比較します．
安藤悠也	Interplay of superexchange and orbital degeneracy in Cr-doped LaMnO3 Physical Review B 66,054414 (2002) LaMnO3のMnサイトをCrで置換した希釈系を扱う。構造と磁性のCr濃度依存性を測定し、その結果から構造転移と磁性の関係について調べ、Mn-O-MnやMn-O-Crなどの超交換相互作用について考察する。
森嘉昭	Structural,magnetic,thermal,and transport properties　of X8Ga16Ge30(X=Eu,Sr,Ba) single crystals X8Ga16Ge30の物質は、XがGe,Gaの作る籠状格子の中に入っており、ラットリングを起こしている。しかし、Eu,Srの化合物は独特のトンネリング状態が観測された。これらの物質の電気伝導、熱伝導等の物性測定を行った。
中塚圭祐	Thermal properties of Eu3S4: Order-disorder transition 価数遥動物質であるEu3S4の単結晶について電気抵抗、比熱、熱膨張による容量の変化の測定を行った。以下のことが示されている。186Kにおいて、一次相転移をし、この時構造は変化しない。相転移の時のエントロピーの変化はΔＳ＝9±0.9J/moleK＝Rln3である。転移点Ttと活性化エネルギーEaが比例している。
佐藤智宏	A perfect crystal X-ray analyzer with meV energy resolution 共鳴Ｘ線非弾性散乱（RIXS）では入射エネルギーに対して高い分解能を必要とするため、それに応じた光学系を用意する必要がある。実験上のエネルギー分解能を決める重要な要素がアナライザー結晶です。そこで、アナライザー結晶の形状、作成、エネルギー分解能の表現、実際の評価と計算値などについて紹介します。
ヤン・チャンピン
岩佐和晃	近藤絶縁体SmSとSmB6の高圧下における金属化と磁気相転移 A. Barla et al.: PRL 92 (2004) 066401, A. Barla et al.: PRL 94 (2005) 166401, etc. SmSとSmB6はSm2+とSm3+の異なる価数状態の圧力による制御に伴う絶縁体−金属転移を示す。高圧下の金属相は複雑なバンドギャップ消失過程と何らかの相転移によって特徴付けられる。そこでは、d, f電子に起因するキャリアーと磁気状態の変化が重要であるが、natural Smは熱中性子の吸収が大きいため中性子散乱は有効なツールとなりにくく、SmSとSmB6に限らずSmRu4P12など多くのSm系での低温相転移の本質は未知に近い。本セミナーでは、核磁気モーメントを使った電子状態の観測について簡単な紹介（あるいはおさらい）をして、放射光源によるNuclear Forward Scatteringによって見出されたSmSとSmB6の高圧・低温での磁気相転移を紹介する。
松村武	２次元XY系における磁気秩序 ??Kosterlitz-Thouless転移とは何か?? J. M. Kosterlitz and D. J. Thouless, J. Phys. C: Solid State Phys. 6, 1181 (1973). S. Fujiki, K. Shutou and S. Katsura, J. Phys. Soc. Jpn. 53, 1371 (1984). 一般に，XYモデルは自発磁化を生じないとされているが，２次元系ではXYモデル特有のゆらぎを反映した構造ができあがり，相関長が無限大になることはなくても、ちゃんとした転移温度をもつ秩序構造が形成されるらしい．このKosterlitz-Thouless転移と呼ばれる相転移とその秩序状態とはいかなるものか．原論文は難解だが，相転移モデルについて教科書的なことを復習し，反強磁性三角Ising格子の例であるCsCoCl3の解釈なども入れて，イメージがわくように解説したい．
中尾裕則	Coherent scatteringってなんだろう? Part III Science 308 (2005) 27: Fe3Al系 PRL 94 (2005) 55501 : Cu3Au系２回にわたりCoherent scatteringの話をして、紹介させて頂いた。一方で我々は、SPring-8でこの手法を用いて相転移ダイナミクスを測定したいと思いこの1年ほど予備的な実験を進めて来た。ところが、相転移近傍で揺らいでいる系の時間スケールとこの実験手法が測定できる時間領域が合っていないためかなかなか結果が出ていなかった。そういった状況の中、最近 Science, PRLに続けて同種の実験結果が出たのでそれを紹介して問題点や今後出来ることなどを議論する。
村上洋一	ルテニウム酸化物、ウラン化合物の共鳴Ｘ線散乱
ハオ・リジェ	PrPb3の超周期四重極秩序 PrFe4P12のきっかけで、反強四重極秩序を形成するPrPb3についての論文を読みました。PrPb3のPr格子がシンプルの立方格子ですが、最近の中性子実験により反強四重極秩序相において(1/2,1/2,1/2)より長い超格子構造が観測された。この現象が一般的なAFQ秩序の物質に見られなく、新しい現象である。またこの物質に関して、四重極と八重極を考慮した分子場計算、秩序パラメータの決める方法などの研究方法がPrFe4P12の研究に対して有用な参考になると思います。個人の勉強ですが、今回のセミナーでPrPb3についてご紹介いたいと思います。
奥山大輔	希土類化合物におけるL2,3吸収端を使った共鳴X線散乱-branching ratioから学ぶ- Systematic of x-ray resonant scattering amplitudes in RNi2Ge2 (R=Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm): The origin of the branching ratioat the L edge of the heavy rare earths J. W. Kim, Y. Lee, D. Wermeille, B. Sieve, L. Tan, S. L. Bud’ko, S. Law, P. C. Canfield, B. N. Harmon, and A. I. Goldman: Phys. Rev. B72, 064403 (2005). ・松村さんの解説書(ホームページにて公開) etc. 今回は昔からXMCD(X線磁気円二色性)とXRMS(共鳴X線磁気散乱)で問題とされているbraching ratioなるものを勉強する過程で共鳴X線散乱について色々考えましたので報告いたします。まず、branching ratioにおける問題点は、L2吸収端とL3吸収端で観測される共鳴X線散乱の強度L3int/L2int(branching ratio)が重希土類では1より大きく、軽希土類では1より小さいことです。ここでいうL2吸収端とL3吸収端では内核の2pから非閉殻の5dへの遷移に対応するもので、共鳴X線散乱でとらえられるシグナルは完全に5dのバンド分極を反映したものとなっていると考えられます。従来考えられていた4fと5dの交換相互作用によるバンド分極ではbranching ratioは全ての希土類で1となってしまい、これらのことは全く説明できませんでした。よって、5d状態に働いている他の相互作用を考える必要があります。今回読んだ論文の作者達は、5dバンドのスピン軌道相互作用が重要であることをRNi2Ge2(R=希土類)という物質を効果的に使った共鳴X線散乱と計算結果より説明しています。
吉良弘	LaMnO3+δ(rhombohedral)の磁性 C. Ritter et al., Phys. Rev. B 56, 8902.　 C. Raj et al., Phys. Rev. B 72, 132407. これまでLaMnO3+δのナノ結晶に関する研究を進めてきた。その結果、ナノ結晶はRhombohedral構造であり、磁気転移点はバルクに比べ2倍程度高いがバルクと同様にスピングラス的なM-T曲線を示し、M-H曲線は初期磁化過程が一般の強磁性体と異なる振舞いを示すことがわかっている　C. Ritterらの粉末中性子回折測定によれば、バルクのδ=0.15(rhombohedral)ではAFM的な磁気反射は観測されていない。にも拘らず、Mn当りの有効磁気モーメントは1μB程度でしかなかった。一方、中性子小角散乱実験によれば、50K以下における磁気秩序の相関長は20Å程度であることが示された。これらから、δ=0.15ではcluster glass magnetic stateが存在すると考えられている[1]。 C. Rajらによって、LaMnO3+δではMn, Laの欠損やMn4+が不規則に導入されたことで磁気クラスターが形成され、高密度に配列しているためsuper spin glass状態が実現しているとの報告がなされた[2]。　ナノ結晶の磁性に関してはまだ良く判っていない点がいくつもあります。(例えばナノ結晶の磁化過程においては、強磁性的成分と磁場に比例する成分を足しても全スピンに届かない、等)今回はナノ結晶の磁性を整理するに当たり役に立てばと考え、C. Rajらの論文を中心に紹介させていただきます。
田村秀和	Atomic-scale imaging of nanoengineered oxygen vacancy profiles in SrTiO3 Nature 430 , 657 (2004) 最近の酸化物に関する研究により、酸素量を意図的にずらすことでより有益な物質ができることが分かっている。ここでは酸素欠損したSrTiO3薄膜を作製し、これを電子顕微鏡を利用して1〜4個程度の酸素欠損を捕らえることができた。これは今後1個1個の欠損を捕らえることができるだけでなく、より一般的に他の結晶についても同様の解析が行えることにつながることである。
長谷川朋生	金属絶縁体相転移を示すスクッテルダイト化合物PrRu4P12及びSmRu4P12における光学測定 M.Matsunami,et.al スクッテルダイト化合物の中でM-I(M-NM)相転移を示すPrRu4P12及びSmRu4P12はその起源については別の物だと考えられている今までエネルギーギャップについての測定は詳しくやられておらず、この研究が行われた。普段放射光(数keV)を使って研究をしている、この研究では同じ放射光施設(SPring8)で行われているが10meV〜10eV程度のという超軟X線以下の低いエネルギー領域を使っている。
堀内研治	Direct and quantitative determination of the orbital ordering in CeB6 by X-ray diffraction Europhysics Letters,68(2004)671 CeB6の軌道秩序状態を初めて直接的，定量的に測定し，TQ以下で電気四極子，電気十六極子モーメントが同時に秩序している証拠を得た。また超格子反射の強い磁場依存性から，磁気八極子が誘起され，前述の多極子とcoupleしていると考えられる。さらにTN以下での超格子反射に大きな増大は，磁気双極子モーメントと高次の多極子のcouplingを示している。
備前大輔	Magnetic Neutron Scattering Study of YVO3,Evidence for an Orbital Peierls State Phys. Rev. Lett. 91,257202(2003) YVO3では中間相においてG-OO・C-SOが実現していることが知られている。しかし、この中間相ではこのような単純な秩序構造ではなく、軌道一重項が形成されているのではないかという指摘もある。本論文ではYVO3についてスピン波の測定を行い、c 軸方向にスピンがダイマーを形成していることを示唆する結果が得られた。これは、軌道が一重項を形成している証拠であると考えられる。
安藤悠也	Orbital disordering the metal-insulator transition with hole dopingin perovskite-type vanadium oxides J.Fujioka , S.Miyasaka and Y.Tokura ペロブスカイト型Ｖ酸化物である３種の化合物に対し、「ホールドープ後の軌道・磁気秩序の振る舞い」と「金属-絶縁体転移付近での軌道秩序の振る舞い」を調べるべく、比熱などの測定を行った。
佐藤智宏	Momentum Dependence of Charge Excitation in the Electron-Doped Superconductor Nd1.85Ce0.15CuO4 : A Resonant Inelastic X-ray Scattering Study K. Ishii et al. 共鳴Ｘ線非弾性散乱（RIXS）を用いて電子励起を観測することで、それらの電子状態を明らかにしようという研究が発展してきている。本論分は電子ドープ型銅酸化物高温超伝導体を、RIXSによってMott gap励起に加え上部ハバードバンドでのバンド内励起の分散関係を観測した
中塚圭祐	Charge ordering in Eu4As3 under pressure H. Kobayashi et al. 放射光を使った粉末Ｘ線散乱によって価数遥動化合物のEu4As3の圧力対温度の相図を作成した。構造相転移の転移温度は常圧で343Ｋで、転移温度を超えて温度を下げると体積が減少する。圧力をかけると直線的に転移温度は上がり、この傾向は5GPaまで確認した。相転移でのエントロピーの変化はClausius-Clapeyronの式により41J/molK計算できた。これはConfiguration entrpyの二倍にもなる。さらに20GPa以上の室温で新しい構造が観測された。
毛利卓也	X-Ray Diffraction in Random Layer Lattices B. E. Warren Ho11B2Cの粉末中性子回折により、低波数領域に長周期磁気構造だけでは説明できない散乱が観測された。この散乱はWarrenによって提唱されたrandom Layer Lattice の理論で説明できることから、HoB2Cにおいて磁気的ランダム層状格子が形成されていることが提唱されている。今回のセミナーでは元となるrandom Layer Lattice の理論を紹介する。Random Layer Latticeではc軸方向にLayerが等間隔で配列しているものの、各層でLayerがランダムに面内で並進しており、c軸周りで回転も行っている。そこから現れる反射は(00l)の結晶性からくる反射と(hk)の二次元格子の反射の二種類が観測される。
糸部将平	Ferromagnetism and possible heavy-fermion behavior in single crystals of NdOs4Sb12 P.-C.Ho et al 充填スクッテルダイトNdOs4Sb12の単結晶は、電気抵抗、磁性、比熱の測定により研究されてきた。今回の論文では、NdOs4Sb12の単結晶のX線回折、磁性、電気抵抗、比熱を測定することで、この物質の物性を調べている。　NdOs4Sb12の結晶はLaFe4P12タイプの立方晶構造であり、その格子間隔は9.3Åである。比熱の測定結果から大きな電子比熱係数（γ＝520mJ/mol K2）が示され、これは電子の有効質量m*=98meに相当することから、重い電子の振る舞いをする可能性があると考えられる。他の特徴としては、およそ 0.9Kで強磁性転移を起こすことが、電気抵抗、磁性、比熱から見ることが出来る。また、アロットプロット解析により、NdOs4Sb12は平均場に従う強磁性体であることが示される。
森嘉昭	Superconductivity and crystalline electric field effects in the filled skutterudite series Pr(Os1-xRux)4Sb12 N.A. Frederick, T.D. Do, P.-C. Ho, N.P. Butch, V.S. Zapf, and M.B. Maple 充填スクッテルダイトPrOs4Sb12は、Pr系化合物では初めての重い電子系超伝導体として考えられている。また、超伝導への二段転移、低温での磁場誘起反強四重極子秩序、なども確認されている物質である。これに対して、OsをRuに置換したPrRu4Sb12は通常のBCS超伝導であり、重い電子系やその他の特異な性質を持っていない。そこで、Pr(Os1-xRux)4Sb12のxを細かく変化させた試料を用いて、この置換による物性の変化を追う。この論文では、磁化率と電気抵抗率の測定を行い、超伝導転移と結晶場効果の変遷を探る。

セミナーのテーマ - 東北大学大学院 理学研究科 物理学専攻 物質構造物理研究室

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