放射光Ｘ線を用いた分子性結晶の高圧下構造解析手法の確立とフロンティア軌道の観測

同步辐射X射线分子晶体高压结构分析方法的建立及前沿轨道观测

基本信息

批准号：
19J11697
负责人：
鬼頭俊介
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11697/
关键词：
Ｘ線回折電子密度分子性結晶分子軌道原子軌道電荷秩序

项目摘要

本課題では有機系・無機系物質を対象として、放射光X線を用いた常圧・高圧下の精密構造解析及び電子密度解析を行った。申請者が新たに提案しているコア差フーリエ合成(CDFS)法を用いた新規電子密度解析手法[S. Kitou et al., Phys. Rev. Lett. 199, 065701 (2017)]を用いることで、様々な物質中の電子軌道状態の解明を行った。さらに、複数単結晶試料を用いた高圧下X線回折実験を行うことで、高圧下単結晶構造解析手法の確立を試みた。常圧下及び高圧下のX線回折実験はそれぞれ大型放射光施設SPring-8のBL02B1及びBL10XUビームラインで行った。ペロブスカイト型酸化物YTiO3における3d1軌道に対応した蝶々型の価電子密度分布の観測に成功した[S. Kitou et al., Phys. Rev. Research 2, 033503 (2020)]。また、原子サイト上に局在する原子軌道とは対照的に、分子上に空間的に広がった分子軌道の直接観測を行った。比較的単純な結晶構造を有するダイヤモンド、C60フラーレン、(MV)I2、(TMTTF)2Xにおける結合電子の定量的な評価に成功しただけでなく[S. Kitou et al., Crystals 10, 998 (2020)]、近年、バルクディラック電子系として注目を集めるα-(BEDT-TTF)2I3とα-(BETS)2I3のS/Se置換効果を電子密度レベルで観測した[S. Kitou et al., Phys. Rev. B 103, 035135 (2021)]。二次元層状物質VSe2の複数単結晶を用いた高圧下X線回折実験を行った。その結果、超伝導を示す5GPa以上で相転移に伴う超格子反射の出現とピークの分裂が確認された。今後はこれらのデータを用いて結晶構造の解明を目指す。

在这个项目中，我们利用同步辐射X射线对有机和无机材料在常压和高压下进行了精确的结构分析和电子密度分析。通过使用申请人新提出的核心差分傅里叶合成（CDFS）方法的新电子密度分析方法[S. Kitou et al., Phys Rev. Lett. 199, 065701 (2017)]，阐明了电子轨道。各种材料中的状态。此外，通过使用多个单晶样品进行高压X射线衍射实验，我们尝试建立高压单晶结构分析方法。在大型同步辐射装置SPring-8上分别在BL02B1和BL10XU光束线上进行了常压和高压下的X射线衍射实验。我们成功观察到钙钛矿氧化物 YTiO3 中对应于 3d1 轨道的蝴蝶形价电子密度分布 [S. Kitou et al., Phys. Rev. Research 2, 033503 (2020)]。此外，我们直接观察到在分子上空间分布的分子轨道，这与位于原子位点上的原子轨道形成鲜明对比。我们不仅成功地定量评估了具有相对简单晶体结构的金刚石、C60 富勒烯、(MV)I2 和 (TMTTF)2X 中的成键电子 [S. Kitou 等人, Crystals 10, 998 (2020)]，我们在 α-(BEDT-TTF)2I3 和 α-(BETS)2I3 中观察到了电子密度水平上的 S/Se 取代效应，它们最近作为体狄拉克电子系统引起了人们的关注 [S.等，物理学修订版 B 103, 035135 (2021)]。使用二维层状材料 VSe2 的多个单晶进行高压 X 射线衍射实验。结果，我们证实了与 5GPa 以上相变相关的超晶格反射和峰分裂的出现，这表明了超导性。未来，我们的目标是利用这些数据来阐明晶体结构。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Collapse of the simple localized 3d1 orbital picture in Mott insulator

莫特绝缘体中简单局域 3d1 轨道图的崩溃

DOI：
10.1103/physrevresearch.2.033503
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
4.2
作者：
Kitou Shunsuke;Manjo Taishun;Katayama Naoyuki;Shishidou Tatsuya;Arima Taka;Taguchi Yasujiro;Tokura Yoshinori;Nakamura Toshikazu;Yokoyama Toshihiko;Sugimoto Kunihisa;Sawa Hiroshi
通讯作者：
Sawa Hiroshi

放射光X線回折を用いた3d軌道状態の直接観測

使用同步加速器辐射 X 射线衍射直接观察 3D 轨道状态