【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

24QS0101

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（２）

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,量子効果/ Quantum effect,放射光/ Synchrotron radiation,メスバウアー分光/ Mossbauer spectroscopy

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（準）禁制反射，及び，極めて弱い許容反射からの純核ブラッグ散乱の測定を試みた。測定には⁵⁷Feエンリッチ単結晶を用いた。単斜晶c面内の（準）禁制反射003, 005, 00 27用いた反射スペクトル測定では，明瞭な核共鳴発光スペクトルは得られなかった。一方，極めて弱い許容反射008等を用いた測定では，核共鳴発光スペクトルが得られた。

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，まず，c面内の（準）禁制反射003, 005, 00 27を用いて，ロッキングカーブ測定，および，反射スペクトル測定を行った。次いで，c面内の極めて弱い許容反射008等を用いて，ロッキングカーブ測定，および，反射スペクトルの測定を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

003, 005, 00 27反射スペクトルでは，明瞭な核共鳴発光スペクトルは得られなかった。C2/mの電荷秩序配列モデルが不適なのか，destructiveな干渉効果が想定外に強いのか，結晶の電荷秩序配列が不十分なのか，判断ができない状況である。
一方，許容反射を用いた測定では，極めて弱い許容反射008, 00 14, 00 20, 00 22, 00 26, 00 28反射で核共鳴発光スペクトルが得られた。Fig. 1には008反射スペクトルを示す。C2/mの電荷秩序配列モデルでは，これらの反射での核共鳴散乱は全てconstructiveな干渉効果である。ところが，同じく極めて弱い許容反射00 24を用いた反射スペクトルでは，明瞭な核共鳴発光スペクトルは得られなかった（Fig.2）。この反射では，Fe²⁺とFe³⁺間にdestructiveな干渉効果が作用する。以上の結果は，C2/mの電荷秩序配列モデルが比較的良いモデルであることを示唆している。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1. ⁵⁷FeエンリッチLuFe₂O₄の008反射スペクトル

Fig.2. ⁵⁷FeエンリッチLuFe₂O₄の00 24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)

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.

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