Investigation on quasiparticles in quantum materials by next-generation neutron spectrometer

利用下一代中子能谱仪研究量子材料中的准粒子

• 批准号: 21H04441
• 负责人: 益田 隆嗣
• 金额: $ 26.37万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04441/
• 关键词: 中性子散乱; 準粒子; 中性子分光器

物性物理学の大きな目標の一つは、物質のありのままの姿を原子レベルのミクロな眼で見ることである。静的な構造については、電子顕微鏡やコヒーレントX線回折の進歩により、ナノスケールの実空間観測が現実のものとなってきた一方で、動的な構造についてはまだ課題が多い。そこで本研究課題では、先進的な中性子分光器を製作し、量子物質の準粒子構造を広い波数空間において探査することにより、物質の動的構造の実空間観測に近づくことを目的としている。昨年度の計画は、研究用原子炉JRR-3のC1-1ビーム孔に設置されたInverse Rowland Image Spectrometer (IRIS)型分光器HODACAのコミッショニングを行い、性能確認を行うことであった。これにあたり、まず測定制御ソフトの開発を行った。従来型分光器ソフトを拡張することにより、円滑な測定を可能とするソフトが完成した。次に標準試料を用いた性能試験を行い、完成したHODACA分光器がおおむね設計どおりの性能を示すことを確認した。さらにフラストレート磁性体CsFeCl3の磁気励起のテスト測定を行ったところ、先行研究を再現するデータが測定された。これにより、当該分光器が期待通り非常に高い測定効率を持つことが確認された。解析ソフトは、CsFeCl3のテスト測定と並行して暫定版が開発された。世界で最初のIRIS型分光器HODACAが建設されほぼ予定通りの性能を発揮したことは高く評価されるべきであり、今後、HODACAを用いて多くの物質の測定が行われ、磁性・強相関電子系分野の進歩に貢献することが期待される。

物理物理学的主要目标之一是用原子微观的眼睛看到物质的真实形式。关于静态结构，虽然电子显微镜和相干X射线衍射的进步使纳米级真实的空间观察成为现实，但在动态结构方面仍然存在许多挑战。因此，该研究主题旨在制造高级中子光谱仪，并探索宽阔的波数空间中量子物质的准粒子结构，从而接近对物质动态结构的真实空间观察。去年的计划是委托安装在JRR-3研究反应堆的C1-1梁孔中的Rowland图像光谱仪（IRIS）光谱仪Hodaca，以确认性能。在这方面，我们首先开发了测量和控制软件。通过扩展传统的光谱仪软件，允许进行平滑测量的软件已经完成。接下来，使用标准标本进行性能测试，以确认完成的Hodaca光谱仪通常按设计表现出性能。此外，还进行了挫折磁性材料CSFECL3的磁激发测试测量，并测量了再现先前研究的数据。这证实了光谱仪的测量效率很高。分析软件的临时版本与CSFECL3的测试测量并行开发。高度赞赏的是，构建了世界上第一个虹膜光谱仪Hodaca，并且其性能几乎是按计划的，并且预计将来将使用Hodaca测量许多物质，这有助于磁性领域的发展和强烈相关的电子学领域。

项目成果

三角格子反強磁性体RbFeCl3における磁場中混成マグノンの観測

磁场中三角晶格反铁磁体 RbFeCl3 中杂化磁振子的观测

• 发表时间: 2021
• 作者: 長谷川舜介;浅井晋一郎;松本正茂;Tao Hong;Barry Winn;益田隆嗣
• 通讯作者: 益田隆嗣

ブルックヘブン国立研究所/オークリッジ国立研究所(米国)

布鲁克海文国家实验室/橡树岭国家实验室（美国）

Nontrivial temperature dependence of magnetic anisotropy in multiferroics Ba2MnGe2O7

多铁材料 Ba2MnGe2O7 中磁各向异性的非平凡温度依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: Akazawa Masatoshi;Shimozawa Masaaki;Kittaka Shunichiro;Sakakibara Toshiro;Okuma Ryutaro;Hiroi Zenji;Lee Hyun-Yong;Kawashima Naoki;Han Jung Hoon;Yamashita Minoru;Takatsugu Masuda
• 通讯作者: Takatsugu Masuda

励起子絶縁体候補物質Pr0.5 Ca0.5 CoO3 の中性子非弾性散乱研究

激子绝缘体候选材料Pr0.5 Ca0.5 CoO3的中子非弹性散射研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 三宅岳志;浅井晋一郎;伊藤晋一;益田隆嗣
• 通讯作者: 益田隆嗣

ファンデルワールス強磁性体Fe5-xGeTe2の中性子非弾性散乱

范德华铁磁体 Fe5-xGeTe2 的中子非弹性散射

• 发表时间: 2021
• 作者: 浅井晋一郎;藤原美幸;山神光平;黒田健太;近藤猛;岡田佳憲;伊藤晋一;益田隆嗣
• 通讯作者: 益田隆嗣