角田 頼彦 (ツノダ ヨリヒコ)

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所属

理工学術院

職名

名誉教授

学位 【 表示 / 非表示

  • 大阪大学   博士(理学)

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    日本中性子科学会

  •  
     
     

    日本金属学会

  •  
     
     

    日本物理学会

 

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)

  • Metallic System)

  • Solid State Physics (Magnetism

Misc 【 表示 / 非表示

  • Magnetic diffuse scattering of neutrons in an ordered Fe3Pt Invar alloy

    Yorihiko Tsunoda, Masao Takasaka, Syusuke Hosoda

    PHYSICAL REVIEW B   80 ( 13 ) 134407  2009年10月

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    Using an ordered Fe72Pt28 Invar alloy single-crystal, spin modulations due to the local lattice distortions in the premartensitic embryos were studied by neutron scattering. Magnetic diffuse scattering caused by the modulations of spin structure was found around the (1 0 0) and (1 1 0) super-lattice points. The diffuse scattering intensity caused by the spin modulations is far stronger than that due to the lattice displacement of the localized spins. The spin modulations extend to wider space than the cluster sizes with the lattice distortion. Relations are discussed between the spin modulations and the various anomalous magnetic behaviors reported by previous authors as common properties of the Invar alloys.

    DOI CiNii

  • Magnetic diffuse scattering of neutrons in an ordered Fe3Pt Invar alloy

    Yorihiko Tsunoda, Masao Takasaka, Syusuke Hosoda

    PHYSICAL REVIEW B   80 ( 13 ) 134407  2009年10月

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    Using an ordered Fe72Pt28 Invar alloy single-crystal, spin modulations due to the local lattice distortions in the premartensitic embryos were studied by neutron scattering. Magnetic diffuse scattering caused by the modulations of spin structure was found around the (1 0 0) and (1 1 0) super-lattice points. The diffuse scattering intensity caused by the spin modulations is far stronger than that due to the lattice displacement of the localized spins. The spin modulations extend to wider space than the cluster sizes with the lattice distortion. Relations are discussed between the spin modulations and the various anomalous magnetic behaviors reported by previous authors as common properties of the Invar alloys.

    DOI CiNii

  • Lattice dynamics of cubic NaNbO3: An inelastic neutron scattering study

    Izumi Tomeno, Yorihiko Tsunoda, Kunihiko Oka, Masato Matsuura, Masakazu Nishi

    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics   80 ( 10 ) 104101  2009年09月

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    The phonon-dispersion relations for cubic NaNbO3 have been determined along the [100], [110], and [111] directions using inelastic neutron scattering. A simultaneous softening of transverse acoustic (TA) phonon modes occurs at the zone-boundary M (0.5,0.5,0) and R (0.5,0.5,0.5) points, indicating the instabilities of in-phase and out-of-phase rotations of the oxygen octahedra about the [001] direction. These zone-boundary modes exhibit an extremely gradual softening as the temperature is lowered toward Tc1 =913K. The inelastic diffuse scattering at the M (0.5,0.5,0) point polarized along the [1 1̄ 0] direction remains up to 9 meV, whereas the inelastic diffuse scattering at the M point polarized along the [001] direction is suppressed. Polarization dependence shows that the inelastic diffuse scattering at the M and R points originates from the dynamical motion of oxygen octahedra. The transverse optic (TO) phonon modes along the [110] direction polarized with the [001] direction also soften around q= [0.15,0.15,0] and merge into the lower-energy TA phonon modes. This is basically similar to the waterfall phenomenon observed for Pb-based perovskite relaxor ferroelectrics. The extreme broad longitudinal acoustic (LA) and TA modes in NaNbO3 contribute significantly to the inelastic diffuse scattering around Bragg points. The broadening of TA and TO modes are attributed to the anharmoic lattice potential in NaNbO3. The coexistence of long-wavelength and zone-boundary phonon instabilities above Tc1 =913K is closely related to the complex sequence of phase transitions in NaNbO3. © 2009 The American Physical Society.

    DOI CiNii

  • Neutron Diffraction Study of Martensitic Transformation of Off-Stoichiometric Single-Crystal Ni2MnGa

    Kazuko Inoue, Yasuo Yamaguchi, Haruhiro Hiraka, Toetsu Shishido, Hidefumi Maeda, Yorihiko Tsunoda

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   78 ( 3 ) 034602  2009年03月

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    Neutron diffraction was applied to investigate the martensitic transformation of an off-stoichiometric Heusler-type Ni2.16Mn0.78Ga1.06 single crystal (conduction electron-to-atom ratio = 7.56). The splitting of a cubic (020) peak on a reciprocal lattice c*-plane was traced with decreasing temperature from 400 to 37 K. It was found that an orthorhombic structure (a > b > c) appears slightly below the transformation temperature as a metastable transient precursor structure before the formation of a final stable tetragonal structure (a = b < c). The modes of deformation from cubic to orthorhombic are (i) simple shrinking and elongation of two cubic axes or (ii) a shuffling-like deformation along the cubic < 110 > direction on one of the cubic planes. The mode of deformation from orthorhombic to tetragonal is a shuffling-like deformation along the orthorhombic < 110 > direction on the orthorhombic c-plane. Both shuffling-like deformations originate from tilting deformations that preserve the common < 111 > direction.

    DOI

  • Neutron Diffraction Study of Martensitic Transformation of Off-Stoichiometric Single-Crystal Ni2MnGa

    Kazuko Inoue, Yasuo Yamaguchi, Haruhiro Hiraka, Toetsu Shishido, Hidefumi Maeda, Yorihiko Tsunoda

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   78 ( 3 ) 034602  2009年03月

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    Neutron diffraction was applied to investigate the martensitic transformation of an off-stoichiometric Heusler-type Ni2.16Mn0.78Ga1.06 single crystal (conduction electron-to-atom ratio = 7.56). The splitting of a cubic (020) peak on a reciprocal lattice c*-plane was traced with decreasing temperature from 400 to 37 K. It was found that an orthorhombic structure (a > b > c) appears slightly below the transformation temperature as a metastable transient precursor structure before the formation of a final stable tetragonal structure (a = b < c). The modes of deformation from cubic to orthorhombic are (i) simple shrinking and elongation of two cubic axes or (ii) a shuffling-like deformation along the cubic < 110 > direction on one of the cubic planes. The mode of deformation from orthorhombic to tetragonal is a shuffling-like deformation along the orthorhombic < 110 > direction on the orthorhombic c-plane. Both shuffling-like deformations originate from tilting deformations that preserve the common < 111 > direction.

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • メスバゥアー効果を用いた磁性の研究

  • 中性子散乱による固体物性の研究

  • Neutron Scattering

特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 強磁性と反強磁性が競合する系の磁性

    2003年  

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     遷移金属の磁性はd電子数とフェルミ面の形状という、異なる2つの要因に支配されている。この2つが異なる性質を安定化しようとするとき、系は複雑な磁気的振る舞いを示すであろう。PtやPdと3d遷移金属の合金はこのような系と考えられる。例えば、FeやMnとの合金では電子数では強磁性、フェルミ面からは反強磁性になろうとするため、FeやMnの濃度や原子秩序の変化によって複雑に磁性が変化する。PtFeやPtMn合金はその強い磁気異方性と高い転移温度から超高密度磁気記録媒体やGMR素子の材料として注目を浴びているが、その微視的な基礎研究は1960年代からほとんど進展がない。本研究はこれらの系の磁性を、「強磁性と反強磁性スピン相関が競合する系」という新しい視点に立ち、最新の実験技術を駆使して研究しなおし、これらの系の磁性の基礎を解明し、磁気応用材の開発に寄与することを目的としている。 これまでの研究成果1)PdFeやPtFe無秩序合金はこれまで巨大磁気モーメント系として有名で、単純な強磁性体と考えられていた。しかし中性子散乱で[100]軸上に  磁気衛星反射が観測され反強磁性のスピン相関が共存していることが判明した。(論文1、2)2)Pt3Fe規則合金は反強磁性ー反強磁性相転移を起こすが、その原因が、あるスピン波のモードが凍結して起こることを見つけた。(論文3)3)Pt67Fe33合金の磁性は高温での強磁性相から低温の反強磁性に相転移すると考えられていたが、単結晶の中性子散乱の実験から強磁性領域  と反強磁性領域が混在した不均一モデルで説明できることが判明した。(論文4)4)Pt50Fe50規則合金では低温からキュリー温度まで昇温するにつれて格子歪が増大し、インバー効果で説明出来る。Fe3Pt合金では良く知られ  た現象であるがPt50Fe50ではそのような報告はない。(論文5)5)Mn3Pt規則合金は1/3のMn原子が磁気モーメントを持たない不思議な磁気構造を示すことで興味深い系であるが、中性子非弾性散乱の結果か  ら、この系は正8面体のコーナーに配置したスピンの反強磁性結合に由来する3次元スピンフラストレーション系であることが判明した。正  8面体配置のスピンフラストレーションはこの研究が始めてである。また、不思議な磁気構造は、このフラストレーションを解消するように  1/3のスピンを動かすことで時間平均を0にし、正3角配置を消滅させた、部分的フラストレーションであることが判明した。(論文6)6)その他、Pt50Mn50合金でも興味深い結果を得ている。(論文作成中)

  • 合金の遮蔽効果とフェルミ面

    2000年  

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     金属母体に不純物が導入されると、金属では自由に運動出来る伝導電子が存在するので不純物原子核の余分な電荷を遮蔽するように電子が集まる。このとき、遮蔽電子の分布は一様な変化をせず、電荷分布が母体金属のフェルミ面の形状を反映した振動を示すことが知られている。(Friedel Oscillation)特に、フェルミ面の形状が平行な平面を形成している場合は、この振動の振幅は非常に大きく、しかも長距離に及ぶ。また、不純物が磁性金属である場合には、不純物スピンを伝導電子のスピンが遮蔽する。この場合もフェルミ面の形状が反映される。(sd相互作用)我々はPtやPdに3d遷移金属を不純物として導入した際、不純物の種類によって系統的に変化する3種類の異なるタイプの振動する遮蔽が起こり、遮蔽電子の相互作用を通して不純物間に相互作用が働き、3種類の異なった、結晶格子の周期とは非整合な波長を持つ変調波の短距離秩序が形成されることを見出した。即ちTi、V、Cr合金では、構成原子の濃度が波状に振動する濃度密度波、Cr、Mn合金ではスピンの方向が振動するスピン密度波、Fe、Co合金では強磁性スピンの向きが変調した強磁性スピン変調波である。これらの波はPtやPdのフェルミ面の形状を反映して、どれも[1 0 0]結晶軸方向に伝播する同じ対称性をもつ波で、不純物濃度によって波長が連続的に変化する。この波はいずれも短距離秩序であることが特徴である。このようにして生じた短距離秩序は、これらの系の物性に多大な影響をあたえており、いくつかのスピン密度波系ではスピングラスの原因になっているし、強磁性体でも磁化が飽和しにくいのはこの変調波のためである。これまで不純物の遮蔽が原因で形成された、合金中にフェルミ面の形状を反映した非整合の波はCuMn合金のスピン密度波が知られていたが、今回のPt、Pd系合金のように不純物ポテンシャルを変化させたときに系統的に変化する変調波の発見は始めてである。

  • 中性子非弾性散乱による合金のスピノーダル分解の研究

    1996年  

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     合金のスピノーダル分解では、その初期に構成原子の濃度が空間的に長周期の波を形成する。 この時、構成原子の質量に大きな差があると、試料中に質量の密度の波が生じることになる。 この様な質量密度波を持つ系を伝播する格子振動の波は、その波長が質量密度波の波長に比べて長い場合と短い場合で様子が異なるであろう。従って格子振動の分散関係に異常が期待される。 この異常を詳しく解析することで、格子振動の分散関係からスピノーダル分解についての新しい情報を得られる可能性がある。 このような目的で、典型的なスピノーダル系であるAlZn合金の格子振動の分散関係を中性子非弾性散乱を用いて測定した。 Al85Zn15合金(質量比 2.0)は室温でスピノーダル分解を起こし、周期 約 35Aの濃度波が生じる事が知られている。従って、室温の時効時間によって質量密度波の振幅が変化し、分散関係に時間に依存する異常が期待される。 中性子散乱の結果は、波長 50 A付近に分散関係に不連続を示す異常が観測され、この付近でエネルギーギャップが生じている事を示している。またこの異常が時間とともに顕著になっていることから質量密度波によるものであると考えられる。 一方、質量密度波を持つ一次元系でコンピューターシミュレイションをおこなったところ、質量密度波の波数ベクトルの半分の位置に、エネルギーギャップが生じる事がわかった。この値は実験で得られた位置と少しずれている。 これは計算では原子間結合力(ばね定数)を一定にして計算しているのにたいし、現実の系ではこれが異なるためであると考えられる。 現在のところ、観測されている異常はやや小さく、このデータからスピノーダル分解についての新しい情報をえるにはもっと現実に近い系でのコンピューターシミュレイションによる解析が必要である。

海外研究活動 【 表示 / 非表示

  • 中性子散乱によるFeNiインバー合金の磁気構造の研究

    2007年10月
    -
    2008年03月

    アメリカ   オークリッジ国立研究所