新しい原子イメージング法を用いたカゴ状構造内ドーパントの孤立振動の定量評価

使用新的原子成像方法定量评估笼状结构中掺杂剂的孤立振动

• 批准号: 21H01027
• 负责人: 大山 研司
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01027/
• 关键词: カゴ状物質; 希土類磁性; 中性子ホログラフィー; 蛍光X線ホログラフィー; カゴ状希土類化合物; 希土類ホウ化物; J-PARC; 籠状物質; 中性子・X線; ホログラフィー; 原子ゆらぎ; 局所構造・超秩序構造; スクッテルダイト; 孤立揺らぎ; 原子分解能ホログラフィー; 局所構造

新奇物性の発現には、異元素（ドーパント）の微少量添加（ドープ）で物性を制御することが多く、その場合、格子中で孤立しているドーパントとその周囲の原子構造（局所構造）の静的、動的挙動が、マクロ物性理解の鍵となる。とくに重点スクッテルダイトで代表されるカゴ状物質では、そのカゴ中にある希土類原子の奇妙な振る舞いがマクロ物性に大きな影響を与えることがわかっており、エキゾチックな物性として活発に研究されている。しかし、孤立したドーパントの直接可視化する観測手法はごく限られており、これまでの物性研究では微視的な構造でも平均構造として理解する傾向が強いため、ドーパント挙動の理解はその重要性にも関わらず不十分であった。申請者らは、ドーパント添加が起こす構造変化、すなわち局所構造変化の新しい観測法として白色中性子ホログラフィーを実用化し、軽元素での局所構造の高精度の研究を世界で初めて可能にした。この中で、代表的強相関電子系SmB6, CeB6を含むRB6（R:希土類）において、Smを2%ドープしたYbB6において、Smロープにより、Smに隣接するBカゴが特異な揺らぎを示すことを明らかにし、論文に発表した。本研究ではこの現象をうけて、孤立しているドーパントと局所構造の動的な揺らぎを評価するという新たな視点をもってマクロ物性との関連を解明する。異元素ドープが新奇物性を引き起こす系として、新奇超伝導など多彩な物性を示すカゴ状構造物質でのカゴ中のドーパント挙動に注目する。

为了开发新的物理特性，通常通过添加少量外来元素（掺杂剂）来控制物理特性，这是理解宏观物理特性的关键。特别是，由于笼中稀土原子的奇怪行为，诸如方钴矿之类的笼状材料已知对宏观物理性质有很大影响，并且作为奇异的物理性质正在被积极研究。然而，直接可视化孤立掺杂剂的观察方法非常有限，并且在迄今为止的物理性质研究中，存在将微观结构理解为平均结构的强烈倾向，因此了解掺杂剂行为很重要，但还不够。申请人将白中子全息术商业化，作为一种新的观察掺杂剂添加引起的结构变化，即局域结构变化的方法，使得在世界上首次对轻元素的局域结构进行高精度研究成为可能。其中，在含有代表性强相关电子系SmB6和CeB6的RB6（R：稀土）中，我们发现在掺杂2%Sm的YbB6中，由于Sm绳，与Sm相邻的B笼表现出奇特的波动。已澄清并发表在一篇论文中。针对这一现象，本研究旨在从评估局部结构动态涨落的新角度来阐明孤立掺杂剂与宏观物理性质之间的关系。由于掺杂不同元素会产生新颖的物理性质，因此我们重点关注笼状结构材料中的掺杂剂行为，这些材料表现出各种物理性质，例如新颖的超导性。

项目成果

元素選択性を持つ中性子散乱実験 白色中性子ホログラフィー

元素选择性中子散射实验 白色中子全息术

• 发表时间: 2022
• 作者: 大山研司;會澤幸希;川上修汰;小林洋大;富松優花;菅野友哉;高野元輝;星翔太;八方直久;原田正英;及川健一;稲村泰弘;林好一
• 通讯作者: 林好一

Novel Atomic Imaging Method for Materials with Light Elements Dopants―White Neutron Holography

轻元素掺杂材料原子成像新方法——白中子全息术

• DOI: 10.11316/butsuri.77.6_379
• 发表时间: 2022
• 期刊: Butsuri
• 作者: 大山研司;林好一
• 通讯作者: 林好一

TmドープYbB6におけるTmまわりのB揺らぎのTm濃度依存性

Tm 掺杂 YbB6 中 B 围绕 Tm 波动的 Tm 浓度依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: 荒瀬 将太朗;石﨑 嵩人;野田 新太;菅野 友哉;高野 元輝;星 翔太;KEIKO WIDYANISA;小林 洋大;富松 優花;松浦 航;伊賀 文俊;八方 直久;原田 正英;及川 健一;稲村 泰弘;林 好一;大山 研司
• 通讯作者: 大山 研司

希土類かご状物質での局所原子揺らぎの観測

稀土笼材料局部原子涨落的观察

• 发表时间: 2022
• 作者: 小林洋大;KEIKO WIDYANISA;星翔太;荒瀬将太朗;松浦航;伊賀文俊;原嘉昭;金子耕士;東中隆二,青木勇二;松田達磨;八方直久;林好一;大山研司
• 通讯作者: 大山研司

カゴ状物質RB6での局所原子揺らぎ解明のための単結晶育成

单晶生长阐明笼状材料 RB6 中的局部原子涨落

• 发表时间: 2021
• 作者: 小林 洋大;荒瀬 将太朗;松浦 航;伊賀 文俊;原 嘉昭;大山 研司
• 通讯作者: 大山 研司