2008年度開催

第351回 物性セミナー

題目 Activities and collaboration potential at SAIAMC related to H2 storage (modified Metal Hydrides), H2 separation & PEM fuel cells
講師 Dr. Bernard Bladergroen (The University of the Western Cape, South Africa）
日時 2009年3月12日(木)　 13:30 − 14:30
場所 先端物質科学研究科302S
要旨 Intensive R&D activities regarding solid state hydrogen storage technologies were started at the South African Institute for Advanced Materials Chemistry, at the University of the Western Cape (SAIAMC/UWC), in 2004. These works included the preparation and analysis of the properties of hydrogen storage composites, and the integration of the materials into systems for hydrogen storage and compression. As a natural outgrowth of the current work in metal hydride systems at the SAIAMC/UWC, efforts have been focused on the development of advanced MH materials for hydrogen extraction and purification. In this regard, one very promising avenue of R&D is the application of Platinum Group Metals electroless deposition procedures in the surface modification of hydrogen storage alloy powders. This is a very important and significant approach, because it can potentially lead to the development of novel engineering solutions in hydrogen separation and purification technologies, and at the same time it promotes beneficiation of South Africa’s vast PGM resources.
担当 小島　由継　（先進機能物質研究センター）内線5744

第350回 物性セミナー

題目 Neutron diffraction for Nano materialsMagnetic Interaction
講師 Prof. Fernando Palacio (CSIC, Spain)
日時 2009年2月23日(月)　16：00-
場所 理学研究科B305
要旨 　Fernando Palacio氏はスペインを代表する物性研究者です。フランスグルノーブルのILL(ラウエーランジェバン研究所)にも研究室を持ち、常時ILLで中性子実験をされています。現在、スペイン国のScience Councilメンバーでもあります。今回は東京で開かれているNanoTech Expo2009にスペイン政府の取り組み紹介のため来日されました。ナノ磁性マテリアルの最新研究について紹介していただきます。
担当 井上　克也（理学研究科）・内線7419

第349回 物性セミナー

題目 Magnetic Interaction Mechanisms in molecular magnets
講師 Prof. Javier Campo （Zaragoza University, Spain）
日時 2009年2月20日(金) 16：00-
場所 理学研究科B305
要旨 　Javier Campo 氏はスペインを代表する中性子研究者です。フランスグルノーブルのILL(ラウエーランジェバン研究所)にも研究室を持ち、常時ILL で中性子実験をされています。現在ヨーロッパユニオン（EU）で建設計画されているパルス中性子実験施設のスペイン誘致のスペイン政府代表者でもあります。今回は中性子線回折実験について最新研究を紹介していただきます。
担当 井上　克也（理学研究科）・内線7419

第348回 物性セミナー

題目 Proposal for a new class of spin Hall material with high thermoelectric power and strong spin-orbit coupling
講師 Myung-Hwa Jung （Department of Physics, Sogang University, Seoul, Korea）
日時 2009年1月30日(金)　16：00-17：00
場所 先端物質科学研究科　304S
要旨 　will propose a new class of possible spin Hall material (PPO), so-called spin zerogap semiconductor, which constitutes a boundary between half metals and magnetic semiconductors. It may have higher mobility and full spin polarization without net magnetic moments. These properties are suitable for spintronic applications. If we use the Hall effect, fully polarized spin-up holes (or electrons) and fully polarized spin-down electrons (or holes) can be separated, then the spin current can be generated without any external manipulation. Experimentally, we observed a metal-insulator transition at 100 K, below which the magnetic susceptibility is strongly enhanced with ferromagnetic component in addition to diamagnetic background. In the low magnetic field region, the magnetoresistance is negative. This can be attributed to the strong spin-orbit coupling in this material. Next, I will talk about its possible thermoelectric applications. The thermoelectric power at room te! mperature is 270 micro-W/K, which is much larger than that of NaCo2O4. Because of relatively larger electric resistivity, however, we obtained a smaller power factor of 0.4 micro-W/K^2cm. With Co doping, the power factor is three times larger than that of the undoped one. For higher power factor, we might need higher carrier doping that can reduce the electrical resistivity.
担当 伊賀　文俊　（先端物質科学研究科）・内線7026

第347回 物性セミナー

題目 SR a brilliant sources for solid-state researches in the IR and far-IR energy domain
講師 Claudio August MARCELLI （Laboratori Nazionali di Frascati, Italy）
日時 2009 年2 月4 日(水) 16:00 - 17:00
場所 理学研究科 物理科学専攻 会議室 C212
要旨 IR spectroscopy probes the rotations and the vibrations of molecules, the low-energy excitations of solids and many other low-energy phenomena occurring in condensed matter physics, chemistry, biophysics and materials science. I will present results obtained with far-IR spectroscopy and reflectivity measurements, non-destructive methods that can be applied to metallic, semiconductor or insulator systems returning accurate information on the phonon spectra as a function of external parameters such as temperature or pressure. Far-IR spectroscopy may be used to investigate the pressure-driven insulator-to-metal transition, one of the most intriguing phenomena exhibited by condensed matter and observed in colossal magnetoresistance (CMR) manganite systems. I will present high-pressure far-IR absorption measurements on LaCaMnO samples exploiting the unique charateristic of synchrotron radiation emission. Far-IR absorption spectra of manganite samples vs. pressure show a shielding of the phonon modes and a strong reduction of the insulating gap, a clear behavior toward a metallic character at RT vs. pressure. Here I will present also a few applications of time-resolved IR imaging for materials science applications. As a first example I will discuss the time resolved IR imaging process of the evaporation of a droplet in terms of space and time and the formation of a ring-like stain. However, also combined time-resolved analysis (FTIR and SAXS) using two different radiations exciting the same system is a technique extremely useful to understand complex phenomena. Combining SAXS and IR we were able to correlate the solvent and the water evaporation kinetics and to explain the structural organization of a mesostructured film.
担当 圓山　裕　（理学研究科）・内線7386

第346回 物性セミナー

題目 表面磁気異方性と電子状態
講師 小田　竜樹 (金沢大学・理工研究域数物科学系）
日時 2009年1月15日(木)　14:40−15:40
場所 理学研究科 物理科学専攻 会議室 C212
要旨

結晶磁気異方性の起源は，スピン軌道相互作用（SOI）にある。結晶中では，結晶場の効果が効いて，軌道磁気モーメントが極端に小さくなっているかあるいは消滅（クエンチ）してしまっている。このため磁気異方性は極端に小さくなる。一方表面上に作られたナノ構造をもつ磁性体では，その構造の異方性のために軌道磁気モーメントがあまりクエンチされずに表れて，磁気異方性に大きく寄与する。磁気異方性エネルギー(MAE)は，異なった磁化方向に対する全内部エネルギーの差であるので，これに大きく寄与するフェルミ準位付近の電子構造が注目される。積層状態の局所的な構造変化により，電子状態の変化を通して磁気異方性が変化してゆく。１次元系[1]ではフェルミ準位付近の軌道縮退により，比較的大きな磁気異方性を示す。近年の計算機性能向上により，密度汎関数理論を用いた第一原理的なアプローチにより，MAEを精度良く見積もることができるようになってきた。局所構造を上手に利用すれば磁気異方性を設計することが期待できる。セミナーでは、白金表面上に鉄原子を積層させた系[2,3]を中心に，微斜面(664)の段差端においた原子鎖についての結果[4]も含めて、結晶磁気異方性についての計算結果を紹介する。また電場を印加した場合[5]の磁気異方性についても取り組んでおり、それについても紹介したい。

文献

[1] M. Tsujikawa, A. Hosokawa and T. Oda, J. Phys.: Condens. Matter, 19 (2007) 365208; 19 (2007) 479002.

[2] M. Tsujikawa, A. Hosokawa and T. Oda, Phys. Rev. B, 77 (2008) 054413.

[3]小田竜樹，辻川雅人，表面科学，29 (2008) 637.

[4] M. Tsujikawa, and T. Oda, J. Compt. Theor. Nano., in press.

[5] M. Tsujikawa and T. Oda, J. Phys.: Condens. Matter, in press.
担当 木村 昭夫　（理学研究科）・内線7471

第345回 物性セミナー

題目 超高品質有機単結晶薄膜の電子構造
講師 坂本　一之 　(千葉大学大学院融合科学研究科）
日時 2009年1月15日(木)　13:30・14:30
場所 理学研究科 物理科学専攻 会議室 C212
要旨 有機分子を用いた有機電界発光素子や有機薄膜トランジスタなどの有機デバイスは、応用研究・開発が積極的に行われたことにより現在は実用化される段階に至っているが、その一方、電荷のダイナミクスに関する情報が有機デバイスの動作速度の向上や有機分子の新しい機能性の発現の可能性を探求する上で不可欠であるにも関わらず、電荷移動のメカニズム解明に欠かせない有機薄膜の電子構造という基礎物性研究に大きな遅れがあることは否めない。本講演では、角度分解光電子分光より実験的に初めてもとめた分子配向を制御した高品質有機単結晶薄膜(ペンタセン、C60)の電子構造を紹介し、電荷の移動度に大きく影響する有機分子の最高占有軌道(HOMO)バンドの分散形状・異方性からバンド伝導による電荷の移動度を議論する。
担当 木村 昭夫　（理学研究科）・内線7471

第344回 物性セミナー

題目 表面Rashba効果の群論的考察
講師 小口　多美夫 　(先端物質科学研究科）
日時 2009年1月15日(木)　10:30・11:30
場所 理学研究科 物理科学専攻 会議室 C212
要旨 k・p摂動法に基づき，摂動の速度演算子項として“一般化されたRashbaハミルトニアン”が導出され，群論的考察により種々の表面対称性に対して期待されるバンド分裂とスピン構造が議論される。Rashba効果の特徴的な様相を決定する上で速度演算子とスピン角運動量演算子の行列要素が本質的な役割を果たしている。ある表面系がオリジナルのRashbaハミルトニアンで与えられるような理想的Rashba効果を示すかどうかは注目する状態のk群（と既約表現）に依存する。Rashba効果は，これまで時間反転対称性をもつk点周りでのみ発現すると信じられていたが，あるk群の場合に時間反転対称性がなくても起こり得ることが示される。
担当 木村 昭夫　（理学研究科）・内線7471

第343回 物性セミナー

題目 グラフェンとBNナノリボンのエッジ状態
講師 齋藤　理一郎 (東北大学大学院理学研究科）
日時 2009年1月21日(水) 16:30-17:30
場所 先端物質科学研究科 405N
要旨 グラフェンと同じ六方格子を有するBN（ボロン・ナイトライド）ナノリボンの電子状態について、報告する。BNのジグザグエッジは、BまたはN原子からなり、イオン性を反映してBおよびNエッジ状態が、大きなエネルギーギャップの上端および下端付近にあらわれる。このエッジ状態の計算結果とハーフメタリシティ（Fermi 面付近でスピン流が流れる電子状態）の可能性について議論する。グラフェンリボンでは、フォノンのエッジ状態について議論する予定である。
担当 若林 克法(先端物質科学研究科) ( 内線 7630 )

第342回 物性セミナー

題目 Ｘ線磁気回折による磁気構造物性研究の新展開
講師 大隅 寛幸(理化学研究所播磨研究所 放射光科学総合研究センター）
日時 2008年12月18日(木)　14:45・16:00
場所 理学研究科 物理科学専攻　会議室　C212
要旨 Ｘ線磁気回折法は、磁気構造そのものを直接見ることができる非常に強力な実験手段である。しかしながら、Ｘ線の磁気散乱断面積は極めて小さく、磁気構造を調べる手段としては中性子線磁気回折法の補助的な立場に留まっていた。ところが、近年の放射光源の高輝度化によってＸ線磁気回折法は、
１）微結晶や薄膜といった中性子回折では困難な微量試料でも測定可能
２）中性子の非干渉性散乱断面積や吸収断面積が大きな元素を含む化合物でも測定可能
３）放射光は指向性が高いため容易に高Ｑ分解能が達成可能
４）スピン角運動量密度と軌道角運動量密度の形状因子を個別に測定可能
といった特徴を有する実験手段として注目されるようになってきた。このような状況を受け、SPring-8では、磁気構造物性研究にＸ線磁気回折を活用することを目指して測定手法の高度化等を行ってきた[1]。
本セミナーでは，偏光を切り口としてＸ線磁気回折実験を概観した後に、スピンカイラリティの観測、元素分解能を達成したLS分離測定、形状因子測定のための強磁性成分の円偏光反転比測定法の高度化研究を紹介する。
[1] 放射光 17, 339 (2004).
担当 黒岩 芳弘　（理学研究科）・内線7397

第341回 物性セミナー

題目 Hydrogen Mediated Ferromagnetic Switching Effect in Co-doped ZnO semiconductor and the properties of metal single crystal
講師 Se-young Jeong (Department of Nanomaterials Engineering, Pusan National University）
日時 2008年12月8日(月)　14:00-
場所 理学研究科 物理科学専攻　会議室　C212
要旨 One of the most promising issues among spintronic research fields is dilute magnetic semiconductor, where a permanent magnetization and magnetic hysteresis can be achieved not through a metal cluster or secondary phase, but from the intrinsic nature of DMS. In our previous study, we have observed the hydrogen effect in ZnCoO system and the ferromagnetism of the sample can be controlled by hydrogen mediation. The key of this study is to show whether it is indeed controllable for the unit with the ferromagnetism reversibly. The ferromagnetic unit should be reproducible and manipulated by the external parameters and especially post-hydrogenation process. In this study, the important issues are to synthesize the pure specimens without any unexpected impurities and to detect the intrinsic characteristics of specimens. The optimum condition of the hydrogen mediation for the purpose of spin molecule and the physical properties of the magnets are presented. As a second topic, the physical properties and its application of the single crystal Copper and Silver will be introduced. The properties of metals are very well known, but a few have studied the properties of metal single crystals. The single crystal metal provides less resistivity and better thermal conductivity and so it would be useful to use as a heat sink or as a good electric conductor. However, it was difficult to grow the single crystal metal in the wire form or arbitrary shape and also economically not advantageous. In this presentation, it will be introduced, how one can produce metal single crystal wire and its electric properties.
担当 黒岩 芳弘　（理学研究科）・内線7397

第340回 物性セミナー

題目 放射光構造解析を用いた結晶中の自由度の直接観測
講師 澤 博 （名古屋大学 大学院 工学研究科）
日時 2008年12月11日　(木)　16:20-
場所 先端科学総合研究棟　401N
要旨 放射光の高輝度・高分解能、波長及び偏光度の可変性能、パルス性、高いコヒーレンシーなど様々な性質を駆使した多くの手法が存在している中で、構造解析といういわば確立された手法をこの分野で用いることは、逆に斬新であると言ってもよいであろう。新物質を開発している現場では、極微量物質の構造同定や、超高圧下などの特殊条件下でのＸ線回折の有用性は誰もが認めるであろうが、単結晶による最先端の技術と呼べるような新しい展開が望めるのであろうか？ 我々は、ＫＥＫ ＰＦにおいて主に分子性結晶の持つ様々な自由度の観測を行ってきた。構成元素が比較的軽い分子性結晶は、ＰＦの波長領域に大変適切な物質群であると同時に、我が国では多くの新機能物質が合成されており興味深い現象が数多く見つかっている。本講演では、物質中の自由度の決定がどのように為されるかを論じ、最近設置された高エネルギー領域までカバーするSPring-8の新しい単結晶回折装置の紹介と今後の展開について紹介する。
担当 高畠　敏郎　（先端物質科学研究科）・内線7025

第339回 物性セミナー

題目 Antisymmetric exchange interactions at magnetic surfaces
講師 Dr. Marcus Heide （Research Center Juelich, Germany）
日時 2008年12月11日　(木)　17:20-
場所 先端科学総合研究棟　401N
要旨 The antisymmetric (Dzyaloshinskii Moriya) exchange interaction (DMI) is a consequence of spin-orbit coupling in crystal structures with broken spatial inversion symmetry (e.g. surfaces). In magnetic systems the DMI can be strong enough to overcome the anisotropy energy and to induce a spatial rotation of the magnetization. The period length of such a Dzyaloshinskii spiral typically poses a major problem for ab-initio calculations. In this talk I will present a perturbative approach that allows to calculate the influence of spin-orbit coupling on spin spirals with large spatial periods and thus allows the quantitative determination of the DMI strength. Applying this method to ultrathin Fe and Mn films deposited on transition metal surfaces shows, that the DMI is indeed strong enough to influence the mesoscale magnetic structure of these surfaces. The DMI is (unlike the magnetocrystalline anisotropy) a first-order effect in the spin-orbit coupling operator. This allows a qualitative discussion of the studied systems within a simple model.
担当 獅子堂達也　（先端物質科学研究科）・内線7017

第338回 物性セミナー

題目 低温測定制御セミナー
・　液体ヘリウム（4.2K）、液体窒素（77K）レベルでの低温測定ノウハウ　・
講師 山口政紀 （（株）東陽テクニカ）
日時 2008年11月11日（火）14:00-16:00
場所 先端科学総合研究棟　401N
要旨 低温磁場中で誤差の少ない温度測定をするにはどうしたらよいのでしょうか。高い温度安定性を持ったクライオシステムの構築には何が大切なのでしょうか。本セミナーでは正しい温度センサーの選び方や温度制御技術の解説を通してこれらの疑問にお答えします。低温用センサーを使ったデモンストレーションもあり、また周辺機器やアクセサリーの実物もご覧いただけます。
低温機器を使っている皆様が抱く日頃の疑問を解く場にしたいと思いますので、皆様にご参加いただけますようご案内申し上げます。

低温測定の基本ノウハウの紹介
・ 温度センサーの選び方
・ 正しい取り付け方法
・ 温度校正データの取り扱い
・ ヒーターの選択と取り付け方法
・ 良好な温度制御
・ 適切なPID値の探し方
・ 質疑応答

*本低温測定制御セミナー（無料）は初めて低温を扱う方を対象にした入門編です。

展示品　：　温度コントローラ、温度センサー、低温用信号ワイヤ　など
担当 松村　武（先端物質科学研究科）・内線7021

第337回 物性セミナー

題目 ＣＯ２の地中・海洋隔離技術
講師 平井 秀一郎 （東京工業大学 炭素循環エネルギー研究センター 教授）
日時 2008年11月11日（火）16：10-17：10
場所 中央図書館１階ライブラリーホール
要旨 発電所や工場から排出されるＣＯ２を大気に放出せず、地中又は海中に隔離する方法について解説していただきます。地中隔離では、帯水層やＥＯＲについてその特徴を、また日本での特異性について、さらに海中隔離では、海水に希釈する技術について講演していただきます。
水素機能材料学シリーズ9
担当 小島　由継　（先進機能物質研究センター）内線3904

第336回 物性セミナー

題目 水素貯蔵技術の現状と将来
講師 秋葉 悦男 （産業技術総合研究所 エネルギー技術研究部門）
日時 2008年11月11日（火）15：00-16：00
場所 中央図書館１階ライブラリーホール
要旨 水素は次世代のエネルギーとして注目されていますが、効率的かつコンパクトな貯蔵輸送技術の開発が不可欠とされています。そこで、水素貯蔵材料の現状と今後の展望について講演していただきます。
水素機能材料学シリーズ8
担当 小島　由継　（先進機能物質研究センター）内線3904

第335回 物性セミナー

題目 家庭用燃料電池コージェネレーションシステム・純水素駆動PEFCを含めて・
講師 上殿紀夫 （大阪ガス(株) 燃料電池システム部　シニアエンジニア）
日時 2008年11月11日（火）11：15-12：15
場所 中央図書館１階ライブラリーホール
要旨 戸建住宅用固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）コージェネレーションの実用化に向けた取組みと集合住宅向けの小型水素製造装置と純水素駆動ＰＥＦＣコージェネレーションを組合せたシステムの技術開発について講演していただきます。
水素機能材料学シリーズ7
担当 小島　由継　（先進機能物質研究センター）内線3904

第334回 物性セミナー

題目 高スピン偏極ヘテロ接合界面の第一原理設計
講師 白井 正文 （東北大学 電気通信研究所）
日時 2008年10月21日(火) 17:00-18:00
場所 理学研究科C212
要旨 超高密度磁気ディスク装置の読出しヘッドや不揮発性ランダムアクセスメモリ(MRAM)の基幹要素であるトンネル磁気(TMR)抵抗素子は、伝導に寄与する電子のスピンが一方向に偏極した電流を利用した次世代スピントロニクス素子の典型である。スピントロニクス研究の将来の進展を期するためには、効率よくスピン偏極電流を供給するスピン源の創製が不可欠である。そこで、高スピン偏極（ハーフメタル）強磁性体のスピンフィルタ機能を利用したスピン源を、第一原理計算に基づいて理論設計した。ハーフメタル特性を有するホイスラー合金を電極に用いた素子において、低温で500%を越える大きなTMR比が観測されているが、温度上昇に伴い比は急激に低下する。我々は、ハーフメタル電極と酸化物障壁の接合界面に形成される局在電子状態が、界面におけるスピン偏極率の低下、ならびに温度上昇に伴う特性劣化の要因と考えている。そこで、ホイスラー合金／MgO接合における電子構造を第一原理計算し、高スピン偏極界面を探索した。その結果、Co2MnSi／MgO(100)接合では、界面がCo終端であるかMnSi終端であるかに依らずスピン偏極率が著しく低下するが、CrAl終端の界面を有するCo2CrAl／MgO(100)接合では、フェルミ準位近傍に界局在電子状態は存在せず、高スピン偏極率が接合界面に至るまで保持されることを見出した。しかし、Co2CrAlのΔ1バンドはフェルミ準位近傍に存在せず、MgOにおけるΔ1バンド電子の優先透過性を活用できないので、Co2CrAlを数原子層挿入したCo2MnSi／Co2CrAl／MgO／Co2CrAl／Co2MnSi(100)接合が、温度上昇に伴うTMR特性の劣化を克服する素子構造として有力な候補である[1]。現在のエレクトロニクスの基幹を担う素子・プロセス技術の有効活用を考慮すると、Siをベースとしたスピントロニクス素子の開発が望まれる。特に、Siへの高効率スピン注入の実現が非常に重要な課題である。バルクにおいて100%スピン偏極した電子構造を有するハーフメタル強磁性体はスピン源として有望な材料であるが、半導体とヘテロ接合を形成すると、界面付近において著しいスピン偏極率の低下を示す場合が多い。そこで、格子整合性の比較的よいホイスラー合金とSiのヘテロ接合の電子構造を第一原理計算することにより、ヘテロ接合界面においても高スピン偏極率が保持されるスピン源の候補を探索した。その結果、ホイスラー合金Co2FeSi／Si(110)界面において、高スピン偏極率が保持されることを初めて見出した。この(110)界面は各原子周りの配位様式が比較的バルクと似た構造をしているために、エネルギー的にも安定であり、高スピン偏極率を保持しているものと考えられる。ホイスラー合金Co2FeSiは高い強磁性転移温度を有し、実際にSi基板表面の熱酸化膜上に規則合金として形成可能である。したがって、Co2FeSi及びその関連物質はSi(110)界面を介した高効率スピン注入源として非常に有望である[2]。[1] Y. Miura, H. Uchida, Y. Oba, K. Abe, and M. Shirai,Phys. Rev. B 77, 054413 (2008).[2] K. Abe, Y. Miura, Y. Shiozawa, and M. Shirai, (to be published).
担当 木村　昭夫（理学研究科）・内線7471

第333回 物性セミナー

題目 結晶場基底状態に非磁性2重項Γ3をとる立方晶Pr系化合物の多極子揺らぎ
講師 谷田 博司 （先端物質科学研究科）
日時 2008年9月30日　(火)　16:00-
場所 先端物質科学研究科402Ｎ
要旨 これまでの所謂「揺らぎ」に関する研究において、その対象は主に電子の「スピン」に対するものであった。一方、電子が持つ自由度の中には、軌道の自由度、特にこの研究の対象とする希土類元素化合物の４f電子系では、軌道の自由度は多極子自由度に対応するが、これまでこの多極子の「揺らぎ」に関しての研究は殆ど行われていなかった。
立方晶Pr化合物では、磁気モーメントは持たず多極子（電気四極子，磁気八極子）の自由度のみを持つ、Γ3と呼ばれる特異な状態が基底状態となる系がある。しかし、多極子自由度に由来する異常を示す系は、これまでに数例報告があるのみである。このうちのPrAg2Inに着目し、良質な単結晶育成に始まり、基礎物性測定およびリガンド核NMRを用いて研究を進めてきた。八極子のみと結合する109Ag核、四極子とも結合する115In核を相補的に用い、低温で核スピン緩和率1/<I>T<I>1が結晶場励起状態からの磁気的寄与で説明できないほど増強され、特に109Ag核で顕著であることから、1/<I>T<I>1に寄与するのが予想に反し主に八極子揺らぎであることを明らかにした。同じく立方晶Γ3基底PrMg3でも同様の異常を観測した。これらは、手法を問わず八極子揺らぎの最初の観測例である。
担当 松村　武　（先端物質科学研究科）・内線7021

第332回 物性セミナー

題目 希土類四ホウ化物RB4 (R=Tb, Dy, Ho)における奇妙な磁気相転移現象と幾何学的フラストレーション
講師 松村 武 (先端物質科学研究科）
日時 2008年9月26日(金)16:00-
場所 先端物質科学研究科402Ｎ
要旨 希土類四ホウ化物RB4は，いわゆるShastry-Sutherland型と呼ばれる直交ダイマー型の磁気格子を形成しており，幾何学的フラストレーションを内包している可能性がある．そこに磁気双極子だけでなく電気四極子の自由度も加わることで，従来の磁性体にはない新奇な秩序構造や相転移現象が見られるのではないかとの期待から研究が進められている．一方で，この系にフラストレーション効果は本当にあるのか，あるとすればどこに現れているのかは未解明状態である．しかし，不思議な現象はいくつも見られる．マクロ物性では特に弾性定数が異常であり，２つある磁気相転移の中間相に入ると激しいソフト化が起こる．高温側の第１の転移で主要な秩序変数が秩序化すると別の秩序変数の揺らぎが増大するとも解釈できるこの現象の背後には何があるのか，これまでに共鳴X線散乱や中性子散乱を用いて調べてきた実験結果を紹介し，今後の研究の方向性を議論したい．

[1] R. Watanuki et al., J. Phys. Soc. Jpn. 74 (2005) 2169
[2] D. Okuyama et al., J. Phys. Soc. Jpn. 74 (2005) 2434.
[3] T. Matsumura et al., J. Phys. Soc. Jpn. 76 (2007) 015001.
[4] D. Okuyama et al., J. Phys. Soc. Jpn. 77 (2008) 044709.
担当 松村　武　（先端物質科学研究科）・内線7021

第331回 物性セミナー

題目 MAGNETIC PROPERTIES ON SHAPE MEMORY ALLOYS Ni2Mn1+xIn1-x
講師 鹿又　武 （東北学院大学工学部）
日時 2008年9月3日(水) 15:00-16:00
場所 先端物質科学研究科402Ｎ
要旨 More recently, thepresent authors　group has found an magnetic-induced reverse martensitic transition from a nonmagnetic martensite phase to a ferromagnetic austenite one in theNi-Co-Mn-In Heusler alloys[1]. These alloys open up to the possibility ofutilizing the magnetic-induced shape memory effect. Since then, the magneticshape memory alloys Ni-Mn-Z(Z=In,Sn, Sb) have attracted muchattention from the point of view of high performance materials being controlledby a magnetic field.To understand themagnetic-induced shape memory effect in Ni-Mn-Z(Z=In,Sn, Sb) alloys, we haveinvestigated the magnetic and crystallographic properties of Ni2Mn1+xIn1-x(0＿＜x＿＜0.60) alloys.X-ray powder diffractionand magnetization measurements were done on Ni2Mn1+xIn1-x(0＿＜x＿＜0.60) alloys. Based on these experimentalresults, the phase diagram of the Ni2Mn1+xIn1-x(0＿＜x＿＜0.60) alloys was determined.The alloys with 0＿＜x＿＜0.32 crystallize in the cubic L21 structure and exhibit theferromagnetic behavior. X-ray diffraction patterns indicate that the excess Mn atoms occupy the vacant Snsites. Furthermore, magnetization measurements make clear that the Mn atoms, which substitute for Snsites, are coupled ferromagnetically to theferromagnetic manganese sublattices. The alloys with0.32＿＜x＿＜0.60 undergo the martensitictransition from the high temperature L21structure to a monoclinic one. These alloys show a variety of magnetictransitions. A magnetic phase diagram of the Ni2Mn1+xIn1-x(0＿＜x＿＜0.60) alloys is discussed qualitatively on the basisof the interatomic dependence of the exchangeinteractions.　

[1] R. Kainuma et al., Nature439 (2006) 957.
 
担当 担当：木村　昭夫（理学研究科）・内線7471

第330回 物性セミナー

題目 Ni2+xMn1-xGa: phase transitions, magnetic and magnetocaloric
講師 Vladimir Khovaylo （Institute of Radio Engineering and Electronics of Russian Academy of Sciences）
日時 2008年9月3日(水)14:00-15:00
場所 理学研究科C212
要旨 Inthe Ni2+xMn1-xGa system, martensitic(Tm) and magnetic (TC) phase transitiontemperatures show a general tendency to increase and to decrease, respectively,with the deviation from the stoichiometry. Theincrease of Tm can beattributed to the increase in the electron concentration e/a, i.e. to the Hume-Rothery mechanism. For a limited range of compositions, 0 ＿＜ x ＿＜ 0.08, the martensitic transition ispreceded by a weakly first-order (premartensitic)phase transition Tpwhich results in modulation of the cubic Heusler phase.Studies of Tpfor different cross-sections of the Ni-Mn-Ga ternaryphase diagram point to a nesting feature of the Fermi surfaceas a driving force for this transition.Specific feature of the Ni2+xMn1-xGa system is the coexistence of Tm and TC in a wide composition interval, 0.18 x ＿＜ 0.27. A non-monotonous dependence of the coupled magnetostructural phase transition ferromagnetic martensite ←→ paramagnetic austenite and theextended range of compositions of its existence are explained as caused by theinfluence of volume magnetostriction on the Fermisurface - Brillouin zone interaction.The decrease of Curie temperature TC in the Ni2+xMn1-xGa system is caused by thedilution of the magnetic subsystem. In the 0.18 ＿＜ x ＿＜ 0.27 alloys, the magnetic transition has a characteristic of afirst-order phase transition due to the difference in exchange interactions ofhigh-temperature austenitic and low-temperature martensiticphases. Magnetic entropy change and adiabatic temperature change were studiedfor several alloys from this compositional region. Based on the results of thisstudy, applicability of Ni-Mn-Ga and other alloys andcompounds undergoing first-order magnetic phase transition in the technology ofmagnetic refrigeration is critically discussed.
担当 木村　昭夫（理学研究科）・内線7471

第329回 物性セミナー

題目 Quasiharmonic approximation model for ferroelectric phase transition:quantum effects in STO-type crystals
講師 S. E. Mkam Tchouobiap (Department of Physics, Yamaguchi University）
日時 2008年8月29日(金) 14:00-
場所 先端科学総合研究棟 405Ｎ
要旨 A quasiharmonic Model of to a quantum particle within a local potential of the double-Morse type is proposed in order to investigate the ferroelectric phase transition mechanism. The order parameter, variance and effective soft frequency are given by analytic equations explaining which many ferroelectrics do not allow necessary typical behavior. Thermodynamics properties show the occurrence of structural transition which is either of second, tricritical or first order one. The structural transition mechanism at low temperature、the origin of its diversity and the quantum effect on the evolution of phase transition are described.
As an application, our study presents the quantum effect on the soft mode and evolution of ferroelectricity in SrTi(16O1-x18Ox)3 (STO18-x). The theoretical picture for soft mode behavior and ferroelectric phase transition in STO18-x throughout the concentration range x from 0 to 1 are investigated. The approach was realized through extending the quasiharmonic approximation to a quantum particle within a local potential of the double-Morse type, and combining the predominant mass effect with the cell volume effect, and ferroelectric distortion. In all cases, the quantum effects govern the low temperature regime and a pronounced softening of the ferroelectric mode with quantum phase transition of a displacive-type.
担当 小口　多美夫（先端物質科学研究科）・内線7015

第328回 物性セミナー

題目 希土類金属間化合物の非磁性基底状態が創出する多彩な多極子秩序構造
講師 鬼丸 孝博 （先端物質科学研究科）
日時 2008年7月28日（月）16:00-
場所 先端科学総合研究棟 402Ｎ
要旨 希土類元素であるPrを含む多くの化合物では非磁性結晶場基底状態が実現しているが，特にPr3+イオンが立方対称下(Oh)にある場合には、非磁性である非クラマース二重項(Γ3)が基底状態となりうる．この場合，基底状態の縮退を解くための機構として，多極子秩序といった非磁性相転移現象が観測される．非クラマース二重項が基底状態となる典型物質PrPb3は単純立方晶構造をもち，T</i>Q=0.4 Kで反強四極子秩序を示すことが以前より知られていた．[1,2] しかしながら，その秩序構造については明らかになっておらず，そのため秩序変数に関する議論も限定的なものであった．[3] 本セミナーでは，榊原方式による低温直流磁化測定と磁場中中性子回折実験から明らかになった，PrPb3における四極子秩序状態について紹介する．そこでは異方的な四極子相互作用が主役となり，多彩な四極子秩序構造が実現している．[4,5] さらに，最近研究を進めている新規Pr化合物の物性や，多極子秩序の可能性についても紹介したい．
[1] E. Bucher et al., J. Low Temp. 2, 322 (1972).
[2] P. Morin et al., J. Magn. Magn.Mater. 30, 257 (1982).
[3] T. Tayama et al., J. Phys. Soc. Jpn. 70, 248 (2001).
[4] T. Onimaru et al., Phys. Rev. Lett94, 197201 (2005).
[5] T. Onimaru et al., J. Phys. Chem. Solids 68, 2091(2007).
担当 松村　武（先端物質科学研究科）内線7021

第327回 物性セミナー

題目 feramコードによるBaTiO3強誘電体薄膜キャパシターのヒステリシス・ループの分子動力学計算
講師 西松 毅（金属材料研究所）
日時 2008年7月29日（火）16:30-
場所 先端科学総合研究棟 402Ｎ
要旨 強誘電体薄膜は不揮発性ランダムアクセスメモリー (FeRAM) などに応用され、その微細化がが求められています。また、分極特性やヒステリシス・ループの膜厚依存性（ナノサイズ効果）が強誘電体の基礎物性として実験と理論の両面から盛んに研究されているところです。
強誘電体の分子動力学シミュレーションは長距離の双極子間相互作用を含むために大規模な系を高速に計算することが困難でした。
また、強誘電体薄膜のシミュレーションでは強誘電体-電極界面の構造に起因する反分極場をいかにして取り込むかが課題でした。
そこでわれわれはフォノンの逆空間での分散関係と高速フーリエ変換 (FFT) を巧妙に用いた強誘電体薄膜の高速な分子動力学手法を開発しました。フリーソフトウエアferamとして公開しています[1]。
これにより、強誘電体薄膜キャパシターのヒステリシス・ループの高速なシミュレーション[2]などが可能になりました。
今回の講演では、feramコードとそこで用いられている物理を紹介するとともに、計算結果の例としてBaTiO3薄膜キャパシターのヒステリシス・ループの分子動力学シミュレーションから得られた相転移温度TCやcoercive field Ecの膜厚依存性やエピタキシャル成長に伴う圧縮応力依存性について報告します。
[1] feramコード http://loto.sourceforge.net/feram/
[2] arXiv:0804.1853 http://arxiv.org/abs/0804.1853
担当 小口　多美夫（先端物質科学研究科）・内線7015

第326回 物性セミナー

題目 Heavy Fermion Semiconductor FeSb2
講師 Cedomir Petrovic （Condensed Matter Physics, Brookhaven National Laboratory）
日時 2008年6月17日（火）16：00　-
場所 先端科学総合研究棟 302S
要旨 Unconventional semiconductor FeSb2 is shown to be a good model material to study new aspects of Kondo Insulator physics in transition metal compounds with 3d ions I will present study of structural, thermodynamic magnetic and electrical transport properties of FeSb2 and related materials starting from the early anisotropy study in high quality crystals. Thermoelectric properties and potential for usage of this material in thermoelectric cooling devices will be discussed.
担当 高畠　敏郎　（先端物質科学研究科）内線7025

第325回 物性セミナー

題目 Effects of doping on structural, physical, and chemical properties of multiferroic BiMnO3 and BiCrO3
講師 A.A.Belik （物質・材料研究機構）
日時 2008年6月13日（金）17:00-
場所 先端科学総合研究棟 402N
要旨 Mutriferroics are an interesting class of materials from viewpoints of application and basic physics. BiMnO3 has been extensively studied as a multiferroic material. Heterovalent substitutions in the Bi sublattice of BiMnO3 have been investigated in a number of works. Transitions with different spin, charge, and orbital orders were found in Bi1-xMxMnO3 (M = Ca and Sr). There is very limited information on isovalent substitution effects in BiMnO3. In this presentation, we will show results of investigation of crystal structures of BiMnO3 and BiCrO3 using neutron powder diffraction and convergent-beam and selected-area electron diffraction. Effects of isovalent substitutions in the Mn(Cr)- and Bi-sublattices of BiMnO3 and BiCrO3 on the magnetic, structural, and thermal properties will be discussed. All the samples were prepared at high pressure of 6 GPa and 1333-1453 K. Phase diagrams in the whole compositional range were constructed for BiMn1-xScxO3 [1], BiMn1-xCrxO3, Bi1-xLaxMnO3, and Bi1-xYxMnO3, and Bi1-xYxCrO3. The orbital order of BiMnO3 was found to be very fragile, and the temperature of orbital ordering is very sensitive to substitutions in the Mn sublattice (Figure 1) [2]. The ferromagnetic temperature in the orbital-ordered state is only slightly affected. Ferromagnetic cluster-glass behavior and re-entrance spin-glass transitions were found in the orbital-disordered state [3]. In BiMn1-xScxO3 and BiMn1-xCrxO3, the monoclinic phases are formed in the whole compositional range. In Bi1-xYxMnO3 and Bi1-xYxCrO3, the orthorhombic GdFeO3-type phase is stabilized at x = 0.05-0.10.
担当 小口　多美夫（先端物質科学研究科）7015

第324回 物性セミナー

題目 マツダの水素自動車開発の取り組み
講師 森本 賢治 （マツダ株式会社　技術研究所 主幹研究員）
日時 2008年7月9日（水）16:00-17:00
場所 広島大学東千田キャンパス　Ｂ棟２階大講義室
広島市中区東千田町一丁目１番８９号
要旨 マツダでは、1990年代初頭より地球温暖化問題、エネルギー問題を解決する有力な手段として水素自動車の研究、開発に取り組んできた。これまでの取り組みの状況、水素ロータリエンジンの特徴、2005年にリース販売を開始したデュアルフューエルの水素自動車の技術、今後の取り組み等について紹介する。

備考　水素機能材料学シリーズ6
担当 小島　由継　（先進機能物質研究センター）内線3904

第323回 物性セミナー

題目 持続型成長を担う水素エネルギー
講師 太田 健一郎 （横浜国立大学大学院工学院・教授）
日時 2008年7月9日（水）14:40-15:40
場所 広島大学東千田キャンパス　Ｂ棟２階大講義室
広島市中区東千田町一丁目１番８９号
要旨 地球温暖化問題に対応できるクリーンエネルギーシステムとして水素エネルギーが注目されている。水は二酸化炭素に比べ多く存在し、環境負荷は格段に小さい。この水素エネルギーの利用に際しては風力など再生可能エネルギーの利用が理想である。

備考　水素機能材料学シリーズ5
担当 小島　由継　（先進機能物質研究センター）内線3904

第322回 物性セミナー

題目 日本低炭素社会に向けた挑戦 -なぜ必要か、どうすればできるのか-
講師 藤野　純一 （（独）国立環境研究所　地球環境研究センター）
日時 2008年7月9日（水）13:40-14:40
場所 広島大学東千田キャンパス　Ｂ棟２階大講義室
広島市中区東千田町一丁目１番８９号
要旨 2007年に発表されたIPCC第4次評価報告書で、想像以上に地球温暖化問題が深刻化していることが明らかになった。気候の危機を回避するために、2050年までに日本の温室効果ガス排出量を60から80％削減するような低炭素社会の実現を目指すとき、社会イノベーションと技術イノベーションの果たすべき役割は何か？（http://2050.nies.go.jp）
備考　水素機能材料学シリーズ4
担当 小島　由継　（先進機能物質研究センター）内線3904

第321回 物性セミナー

題目 エッジ状態の連続理論とその応用
講師 佐々木 健一 （東北大学大学院 理学研究科）
日時 2008年6月25日（水）16:00-17:00
場所 先端物質科学研究科405N
要旨 「グラフェンの低エネルギー電子状態は質量ゼロの二成分ディラック方程式で近似することができる。この連続理論は単に便利なだけでなく、後方散乱の消失のような新たな物性予言にも役にたつ。近年グラフェン系において存在が予言されていたエッジ状態が実験で観測され関心が高まっている。我々はグラフェンにおけるエッジ状態の連続理論を構成した。エッジ状態は質量ゼロの二成分ディラック方程式に時間反転対称性を破らない、格子変形によって誘起するゲージ場で表される。このゲージ場は従来知られていたエッジ状態の性質を全て再現することができる。また第二近接間のホッピング過程など従来考えられていなかった摂動を表すことも可能である。本発表では、エッジ状態の連続理論とその応用例について述べる。
担当 若林克法（先端物質科学研究科）・7654

第320回 物性セミナー

題目 ノンコリニア磁性の第一原理計算：マルチフェロイクスとグラフェンナノリボン
講師 石井 史之 （金沢大学大学院自然科学研究科）
日時 2008年5月22日(木)　16:30　-
場所 先端物質科学研究科402N
要旨 　近年、電気磁気効果や電流誘起磁化反転など、系に含まれるスピンが平行・反平行以外の任意の相対角度をとるノンコリニア磁性が重要となる物理現象の研究が盛んになってきている。
本セミナーでは、マルチフェロイクスにおける電気分極やMn酸化物、グラフェンナノリボンにおける磁気相転移について、ノンコリニア磁性を考慮した第一原理計算による研究例を紹介する。
担当 小口　多美夫　（先端物質科学研究科）・7015

第319回 物性セミナー

題目 共鳴X線散乱の最近の展開
講師 五十嵐 潤一 （茨城大学理学部）
日時 2008年5月23日（金）　16時-
場所 先端物質科学研究科405N
要旨 最近の共鳴X線散乱に関する話題のうち、私たちのグループで行っている以下の2つの研究について報告する。一つは、マグネタイトのFe K吸収端共鳴弾性散乱における空間反転対称性の破れの効果に関する研究である。E1-E2過程の生じる機構をミクロな電子状態に基づいて議論し、最近有馬氏等によってなされたmagnetoelectricシグナルの解析にもふれる。
もう一つは、LaMnO3における共鳴非弾性散乱スペクトルに関する研究である。野村ー五十嵐によりCuprateに対して提案されたスペクトルの計算方法はこの場合も大変有効で、実験とよく一致するスペクトルが得られ、正しい発現機構に導く。以前に行われたスペクトルの解釈の誤りもあわせて正したい。
担当 城　健男　（先端物質科学研究科）・7010

第318回 物性セミナー

題目 鈴木・宮浦クロスカップリングを用いた発光センサー分子の開発
講師 山田 幸司 （北海道大学大学院地球環境科学研究院）
日時 2008年5月2日（金）　16:00-
場所 理学部E002教室
要旨 鈴木・宮浦クロスカップリングは、北海道大学工学部鈴木章名誉教授と宮浦憲夫教授らによって開発された、芳香族ホウ素化合物とハロゲン化アリールを炭素・炭素結合で直結し、非対称ビアリール化合物を得る合成法である。安定なホウ素化合物を用いるため、他のクロスカップリング法に比べて、適応範囲が広く、天然物の全合成や有機ＥＬ材料の合成などに活用されている。一方、発光分子は、光エネルギーや化学エネルギーによって励起され、分子固有の波長の光を放出するため、特定の生体分子などを高感度検出することができる。その中でも、分子認識や環境変化によって発光挙動の変わるセンサー分子は、生体機能の解明のため非常に有用である。このセンサー分子では色素と機能性部位を同じ共役系に組み込むことで性能が向上するが、設計と合成が大変難しい。そこで、これらの直結に鈴木・宮浦クロスカップリングを用いて、発光応答するセンサー分子の簡便な合成法を開発した。
担当 秋田 素子（理学研究科）・7419

第317回 物性セミナー

題目 テラヘルツ波分光による文化財の非破壊分析
講師 福永　香 (（独）情報通信研究機構 ）
日時 2008年4月23日（水）　14:35-16:05
場所 先端物質科学研究科　405N講義室
要旨 文化財が何を用いて創られたかを分析することは，正しい修復を行い，劣化を最小限に抑えた保存により次世代へ伝えるために必要不可欠である。文化財の分析には電磁波の一種である光を用いた分光分析が広く用いられているが，無機物，有機物，さらにそれらが多層になった絵画を非破壊で分析する方法はなかった。近年，技術開発が進んでいるテラヘルツ波による分光は，物質固有のスペクトルが得られやすく，時間領域分光を用いることにより複数層の各層の分析ができると期待されている。そこで，古典顔料を中心に200以上の顔料，展色材を分析したところ，ほとんどの無機顔料に物質同定に必要な指紋スペクトルが，多くの合成樹脂性修復材料にも特徴的なスペクトルが現れた。これらのスペクトルデータベースに基づき，肉眼では同じ色であっても，テラヘルツ波により非破壊で顔料や展色材の分析ができることがあきらかになった。今回，1200年代の羊皮紙のインクと染みの判別などをおこなった例をあげて，テラヘルツ波による文化財の非破壊分析技術を紹介する。
担当 角屋豊（先端物質科学研究科），内線7651

 

 


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