共同研究・競争的資金等の研究課題

2004年 - 2006年

弾性および非弾性共鳴X線散乱の理論的研究

日本学術振興会  科学研究費助成事業
  • 五十嵐 潤一
  • ,
  • 高橋 学
  • ,
  • 野村 拓司
  • ,
  • 西川 裕規
  • ,
  • 長尾 辰哉
  • ,
  • 薄田 学

担当区分
連携研究者
配分額
(総額)
3,000,000円
(直接経費)
3,000,000円
(間接経費)
0円
資金種別
競争的資金

共鳴X線散乱は弾性散乱と非弾性散乱に大別されるが、それぞれのスペクトルを微視的立場から理論的に解析し、その機構の解明を行い、以下の成果を得た。
弾性散乱(RXS)
1.第一原理計算を用いて、Crのスピン密度波(SDW)相における、K吸収端スペクトルを解析し、p-d混成相互作用を通して周りのCr原子の3d状態の軌道分極が4p状態に軌道分極をもたらすという機構を明らかにした。スピン密度波(SDW)状態のCr金属は、電荷密度波(CDW)状態も伴っている。CrのL吸収端を用いたCDW超格子ブラッグ点での共鳴X線散乱実験を提案し、強い散乱強度が現れることを予言した。SDW状態の交換ポテンシャルによって生じる非占有3d状態の変調が原因であると結論された。
2.局在電子描像に基づいて、双極子遷移および四重極遷移によるスペクトルと多重極秩序との関係をあらわす一般式を導いた。また、その応用として、NpO_2およびCe_<1-x>La_xB_6のスペクトルの解析を行い、八重極子秩序とスペクトルの関係を明らかにした。
非弾性散乱(RIXS)
1.Keldyshグリーン関数を用いてRIXSスペクトルの一般的定式化を行い、内殻正孔ポテンシャルによる多重散乱効果の解析を行った。ボルン近似がかなりよい近似であることが示された。また、この定式化を、La_2CuO_4、擬一次元物質であるSrCuO_2,CuGeO_3、反強磁性絶縁体NiOに対して適用した。スペクトルの形状、運動量依存性など、実験をよく再現する結果が得られ、電荷励起とスペクトルの関係を明らかにした。
2.ハイゼンベルグ反強磁性体における2マグノン励起に対応するRIXSスペクトルの定式化を行い、1/S展開(Sはスピンの大きさ)を用いて具体的にスペクトルを求め、光学領域のラマン散乱スペクトルとの違いを明確にした。