【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.16】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24QS0002

利用課題名 / Title

メスバウアー回折による電子強誘電体LuFe₂O₄の電荷秩序配列の検証

利用した実施機関 / Support Institute

量子科学技術研究開発機構 / QST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

電子強誘電体,放射光/ Synchrotron radiation,メスバウアー分光/ Mossbauer spectroscopy,スピン制御/ Spin control

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

中村 真一

所属名 / Affiliation

帝京大学理工学部リベラルアーツセンター

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

下村 晋

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

三井 隆也,藤原 孝将

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

QS-111：放射光メスバウアー分光装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

Fe²⁺, Fe³⁺の電荷秩序配列によって強誘電性を示すとされる電子強誘電体LuFe₂O₄[1]を取り上げ，放射光メスバウアー４軸回折計を用いて禁制反射（あるいは，非常に弱い超格子反射）からの純核ブラッグ散乱の測定を試みた。今回，新たに合成した⁵⁷Feエンリッチ単結晶を用いた。電荷秩序配列と磁気秩序配列の共存によって生じる超格子反射1/3 1/3 0，及び2/3 2/3 0（六方晶指数）による反射スペクトルの測定を行なったが，明瞭な核共鳴発光スペクトルは得られなかった。

実験 / Experimental

実験は，BL11XUに立ち上げた放射光メスバウアー４軸回折計を用い，各所に遮蔽を施した高感度配置にして行った。測定試料は，⁵⁷FeエンリッチLuFe₂O₄単結晶を用い，200 Kで超格子反射1/3 1/3 0 を，270 Kで超格子反射2/3 2/3 0を用いて反射スペクトルの測定を試みた。低温測定は，回折用液体窒素クライオスタット用いた。

結果と考察 / Results and Discussion

Fig.1 には，270 KにおけるエンリッチLuFe₂O₄の2/3 2/3 0反射のロッキングカーブを示す。図の赤色破線位置において反射スペクトルを測定した結果をFig.2に示す（16時間積算）。反射が弱い上に，磁気分裂によってスペクトルが広がっているためか，明瞭な発光スペクトルは得られなかった。試料の磁気転移の確認のため，200 Kにおいて許容110反射を用いて反射スペクトルを測定したところ，磁気分裂した吸収スペクトルが得られ，試料に問題は無かった。次回は，単斜晶c面内の禁制反射00L（L:奇数）を用いた測定を行う予定である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1. 270 KにおけるエンリッチLuFe₂O₄の2/3 2/3 0反射のロッキングカーブ

Fig.2. 270 KにおけるエンリッチLuFe₂O₄の2/3 2/3 0反射スペクトル

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

・参考文献   [1] N. Ikeda, et al., Nature 436, 1136 (2005). 
・謝辞　三井隆也氏，及び，藤原孝将氏（QST）に感謝します。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Shin Nakamura, Development of synchrotron Mössbauer diffractometer and its possible application to industry, Interactions, 245, (2024).
   DOI: 10.1007/s10751-024-02161-z
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 中村真一，藤原孝将，三井隆也，池田直，下村晋, "放射光メスバウアー回折による電子強誘電体LuFe2O4の電荷秩序配列の検証", 第18回SPRUC核共鳴散乱研究会（名古屋市）, 令和7年3月7日.
2. 藤原孝将, 中村真一, 下村晋, 池田直, 三井隆也, "放射光メスバウアー回折における電子散乱と核共鳴散乱の干渉効果", 日本物理学会2025年春季大会（オンライン）, 令和7年3月19日.
3. Shinichi Nakamura, Kosuke Fujiwara, Takaya Mitsui, Susumu Shimomura, "Development of Synchrotron Mössbauer Diffractometer and its Possible Application to Industry", International Symposium on the Industrial Applications of the Mössbauer Effect (ISIAME2024)（北九州市）, 令和6年9月2日, 招待講演.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件