動的平均場理論を用いた共鳴非弾性X線散乱のマルチスケール解析手法の開発と応用

基于动态平均场理论的共振非弹性X射线散射多尺度分析方法的开发与应用

• 批准号: 21K13884
• 负责人: 播木 敦
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University (2022)Osaka Prefecture University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K13884/
• 关键词: 共鳴非弾性X線散乱; 第一原理計算; 近藤効果; スピントロニクス; 超伝導; 遷移金属酸化物; 動的平均場理論; 強相関電子系; 素励起

本年度は、近藤転移と共鳴非弾性X線散乱(RIXS)スペクトルの低エネルギー励起構造の関係を調べた。昨年までに開発・整備した密度汎関数理論(DFT)と動的平均場理論(DMFT)に基づくRIXSスペクトルの計算コードを4f軌道自由度を扱えるように拡張した。近藤格子系の典型物質であるCePd3を研究対象として選び、M端RIXSスペクトルの温度依存性を計算し、RIXSの低エネルギー構造が近藤ギャップの形成やCe4fバンドの繰り込みを直接反映することを見出した。欧州の実験グループが最近測定したRIXSの温度変化と今回の計算結果がよく一致していることも確認できた。また、DFT+DMFT法で計算した一粒子スペクトルとRIXSの実験スペクトルの運動量依存性の比較から、近藤格子状態の形成に伴う非占有帯の4f状態の温度変化も明らかにした。また、ブルックヘブン国立研究所の実験グループと共同でFe2O3の高分解能RIXSを調べ、L端RIXSで５次までのマグノンを観測できることを示した。光学遷移選択則を正確に考慮したDFT+DMFT法によるRIXS計算とスピン波理論を用いて計算した運動量分散の結果を組み合わせ、5次までのマグノン分散特性とその光励起機構を明らかにした。L端RIXSの中間状態で内殻軌道に働く大きなスピン軌道相互作用及び内殻電子と価電子の多重項相互作用を正確に考慮することが、高次のスピン励起を理解・予言するために重要であることを示した。

This year, Kondo Shifts and Resonance Non-linear X-ray Scattering (RIXS) were selected to adjust the relationship between low energy and excitation structures. Last year, the development of density function theory (DFT) and dynamic mean field theory (DMFT) was introduced. The temperature dependence of the M-terminal RIXS molecule was calculated. The structure of the RIXS molecule was directly reflected in the formation of the CePd3 molecule. The temperature variation of RIXS measured recently in Europe is consistent with that calculated today. DFT+DMFT method is used to calculate the motion dependence of a particle in RIXS. The formation of Kondo lattice state is accompanied by the temperature change of 4f state in non-occupied zone. The National Research Institute of China (NRI) has jointly developed the RIXS with high decomposition energy of Fe2O3, and the RIXS with high decomposition energy of Fe2O3. The calculation of RIXS and the dispersion of optical energy by DFT and DMFT are considered correctly. The inner shell orbital interaction and the multiple term interaction of the inner shell electron are correctly considered.

项目成果

Kondo physics in CaCu3Ru4O12: LDA+DMFT and X-ray photoemission spectroscopy study

CaCu3Ru4O12 中的近藤物理：LDA DMFT 和 X 射线光电子能谱研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Atsushi Hariki;Keito Kasebayashi;and Jan Kunes
• 通讯作者: and Jan Kunes

Dynamics of spin, orbital and charge excitations in strongly correlated materials revealed by resonant inelastic x-ray scattering

共振非弹性 X 射线散射揭示强相关材料中自旋、轨道和电荷激发的动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: Atsushi Hariki;Keito Kasebayashi;and Jan Kunes;Atsushi Hariki
• 通讯作者: Atsushi Hariki

Aサイト秩序ペロブスカイト酸化物ACu3Fe4O12の金属絶縁体転移

A 位有序钙钛矿氧化物 ACu3Fe4O12 中的金属-绝缘体转变

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口達也;Kyo-Hoon;Mathias Mathias;Jan Kunes;播木敦
• 通讯作者: 播木敦

Satellites in the Ti 1s core level spectra of SrTiO3 and TiO2

卫星 Ti 1s 核心能级光谱中的 SrTiO3 和 TiO2

• DOI: 10.1103/physrevb.106.205138
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Hariki Atsushi;Higashi Keisuke;Yamaguchi Tatsuya;Li Jiebin;Kalha Curran;Mascheck Manfred;Eriksson Susanna K.;Wiell Tomas;de Groot Frank M. F.;Regoutz Anna
• 通讯作者: Regoutz Anna

内殻X線分光を用いた超伝導層状ニッケル酸化物の電子状態の研究

利用核心X射线光谱研究超导层状氧化镍的电子态

• 发表时间: 2022
• 作者: 東啓介;Mathias Winder;Jan Kunes;播木敦
• 通讯作者: 播木敦