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M. Yamazaki, Y. Kasai, K. Oishi, H. Nakazawa, M. Takahashi, Rev. Sci. Instrum.84, 063105 (2013).

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研 究 活 動 報 告 58

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94, 213202 (2005).

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D. B. Jones, M. Yamazaki, N. Watanabe, M. Takahashi, Phys. Rev. A 87, 022714 (2013).

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䠷3.1䠹 N. Watanabe, T. Hirayama, D. Suzuki, M. Takahashi,

J. Chem. Phys.138, 184311 (2013).

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䠷3.2䠹 N. Watanabe et al., in preparation.

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87, 046702 (2013).

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59 研 究 活 動 報 告

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研 究 活 動 報 告 60

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研

研 究 活 動 報 告

究 活 動 報 告

【研究活動報告】 構造材料物性研究分野 _(2013.1 〜 2013.12) 教 授 : ^木村宏之

助 教 : ^坂倉輝俊

修 士 課 程 : ^萩谷聡 (2013.3 ^卒業 ) ^{，古川圭作} (2013.3 ^卒業 ) ^{，山下淳史} (2013.3 ^卒業 ) ^， 中野隆裕，泉谷義寿 (2013.4 ^進学 ) ^{，佐藤春樹} (2013.4 ^進学 )

学 部 生 : ^石井祐太 (2013.4 ^より )

本研究分野ではＸ線・放射光・中性子を使用して，様々な機能性物質が示す新奇物性の構造的起源 ( ^構造物性 ) についての研究活動を行っている．また，そのための計測技術や装置の開発も行っている．

2013 年の研究活動を，以下のように概括する．

1 放射光を用いた超精密単結晶構造解析による軌道秩序状態の可視化と極低温測定への応用

Visualization of dxy orbital on Ti³⁺ ion in YTiO3

4-circle diffractometer and He gas-flow cryostat in BL-14A

多 重 散 乱 を 回 避 し て 試 料 か ら の X ^線 回 折 強 度 を 正 確 に 測 定 す る こ と に よ り ， 結晶構造解析の精度を極限まで向上させ る試みを行っている．多重散乱回避アル ゴ リ ズ ム と そ の コ ー デ ィ ン グ を 開 発 し ， Photon Factory ^の BL-14A ^{に 設 置 さ れ}

た単結晶 4 軸回折計を用いて，軌道秩序 物 質 YTiO

3

の 超 精 密 単 結 晶 構 造 解 析 を 行った．その結果，解析の信頼度 R ^因子

は 1 % を切る所まで向上し，従来では得られない高い精度での構造解析に成功した．右図の左は，構造 解析の結果から YTiO

3

の Ti

³⁺

イオンの周りの差電子密度分布を描いた図である． d

xy

/d

yz

/d

zx

が規 則的に配列した軌道秩序状態が異方的な電子分布によって可視化されている事を示している．現在この 手法を様々な物質に適用して，構造解析から物質の電子状態を議論する試みを始めている．

更 に こ の 手 法 を 極 低 温 下 に お い て も 適 用 す る 為 ， He ガ ス 吹 き 付 け 装 置 を 回 折 計 に 設 置 ( ^{上 図 の 右 写} 真 ) ^して， T ∼ 20 における測定を行った．当初は低温 He ガスの周りの室温遮蔽ガスからの熱流入が甚 大で，試料位置での温度分布が数十 K にまで広がってしまい，安定した温度下での測定が困難であった が，既存の吹き付け装置に様々な改良を施す事で温度分布を 1-2 K まで押さえる事に成功した．

2 マルチフェロイック物質 Tm

₁

−x

Yb

_x

Mn

₂

O

₅

の誘電磁気相図の決定と新たな強誘電秩序変数の発見 Tm

1−x

Yb

x

Mn

2

O

5

は 反 強 磁 性 と 強 誘 電 性 が 共 存 し ，電 気 分 極 が 磁 気 秩 序 に よ っ て 誘 起 さ れ る

マ ル チ フ ェ ロ イ ッ ク 物 質 群 RMn

2

O

5

の 一 つ で あ る ．こ の 混 晶 系 の 両 端 物 質 の Tm

x

Mn

2

O

5

と YbMn

2

O

5

で は ，前 者 に は 大 き な 分 極 が 現 れ る 格 子 整 合 磁 気 秩 序 相 (CM–FE1 ^相 ) ^{が あ る の に}

対 し ，後 者 で は こ の 相 が 消 失 す る と い う 大 き な 違 い が あ る ． CM–FE1 相 が ど こ ま で 安 定 な の

か ，何 故 消 失 す る の か を 明 ら か に す る 為 に Tm

1−x

Yb

x

Mn

2

O

5

の 磁 性 と 誘 電 性 の 研 究 を 行 っ て

き た ．組 成 の 異 な る 幾 つ か の 単 結 晶 を 育 成 し ，本 研 究 室 の 誘 電 分 極 測 定 に よ り 誘 電 相 図 を 決 定

ドキュメント内 研究業績・活動報告2013 (ページ 60-66)