ブックタイトル日本結晶学会誌Vol62No2

概要

日本結晶学会誌Vol62No2

価数選択構造解析が可能な蛍光X線ホログラフィー：YbInCu 4価数転移物質への適用図3XFHから得られたYb 2+イオンのまわりの原子モデル．（Atomic model around the Yb 2+ ions.）文献5）より引用．これまでのXANESなどのさまざまな実験より42 K以下ではYb 2+イオンの割合はおよそ20％であることがわかっているので，図2bおよびcから概算したYb 3+イオン図2（001）面におけるYb 3+のまわりの原子イAtomicメージ．（のまわりの原子イメージを図2dに示す．図で明白のよimage around the Yb atoms on the（001）plane.）E0＝うに，図2dは図2bとほぼ同じようにfcc的な原子配列を8.947 keVにおける（a）300および（b）7 Kの，おしている．よびE0＝8.939keVにおける（c）7Kの原子イメー図3は，これらの実験結果を説明する2価のYb2+イオジ．（d）実験結果から概算した．文献5）より引用．ンのまわりの原子配列を模式的に示す．第2，第3近接編集部注：カラーの図は電子版を参照下さい．Ybイオンがそれぞれ立体十字の原子分布をしているとE 0＝8.947 keVを選択すれば，2価，3価双方のまわりの考えるよりは，中心にあるYb 2+イオンが最近接Yb原子原子配列が混在する．を避ける6つの方向にシフトした分布をしていると考え7 KでのXFH測定は，新たに作製したXFH専用の冷るほうが自然である．また，中心原子の位置シフトによ7凍機）を用いた．通常のXFHと異なり，ホログラム・り，それに押された最近接Yb原子に大きな位置ゆらぎデータは1エネルギーでの測定に限られるため，原子イが生じ，その結果，それらの原子再生イメージが非常にメージを得るためにはデータ数が非常に少ないが，原子微弱となると考えられる．数は空間に多くは存在しないと考えられるので，L1正則この研究により，これまで従来の回折やXAFSで困難化を用いたスパース・モデリング8）の助けを借りてデーであった，価数選択的な原子配列の観測が可能となっタ解析を行った．この手法の詳細といくつかの応用例はた．この特長により，価数が物性，機能を決定するさま9別論文）に詳しい．ざまな物質の，価数の異なる原子のまわりの局所構造図2にE0＝8.947 keVにおける図2a 300および図2bを，XFHでは知ることができる．例えば，遷移金属や希7 Kの，およびE 0＝8.939 keVにおける図2c 7 Kの（001）土類金属を含む磁性体や，光合成タンパク質PSII 10）など面における隣接Yb原子のイメージを示す．破線は結晶の価数が重要な役割を果たす物質の原子構造研究に今格子を示し，図2bの最大で規格化したイメージ強度は後有力である．図の横にカラー・バーとして示す．E 0＝8.947 keVにおこの研究は，SPring-8のBL39XUで行った（2015B1005いて，300Kではややアーティファクトは目立つものの，および2018A1214）．また科学研究費補助金・基盤研究（001）面内のfccの最近接Yb原子のイメージがはっきり（B）（17H02814），挑戦的研究（萌芽）（18K18738）およびと観測された．ただし，300 Kではっきりとしていた最CREST（JPMJCR1861）の助成を受けて行った．近接Yb原子のイメージは，7 Kではぼんやりしている．文献これは，42 Kを下回る低温では，イオン・サイズの大きなYb 2+ 1）K. Hayashi, et al.: J. Phys.: Condens. Matter 24, 093201（2012）.イオンが存在し，それにより最近接Ybイオンに2）S. Hosokawa, et al.: Phys. Rev. B 96, 214207（2017）.位置ゆらぎが生じたと考えられる．3）N. Happo, et al.: J. Phys. Soc. Jpn. 83, 113601（2014）.それに対して，図2cで示したE0＝8.939 keVにおける4）S. Hosokawa, et al.: Jpn. J. Appl. Phys. 58, 120601（2019）.7 Kの，すなわちYb 2+イオンのまわりの隣接Yb原子のイ5）S. Hosokawa, et al.: J. Phys. Soc. Jpn. 89, 034603（2020）.6）K. Kojima, et al.: J. Magn. Magn. Mater. 81, 267（1989）；K.メージを示す．最近接Ybの原子イメージは弱い．最も特Kojima, et al.: J. Phys. Soc. Jpn. 59, 792（1990）.徴的なことは，第2，第3近接Ybイオンの形状が，図では7）N. Happo, et al.: Rev. Sci. Instrum., to be submitted.十字形に，3Dでイメージを観測すれば立体十字の形状を8）T. Matsushita: e-J. Surf. Sci. Nanotech. 14, 158（2016）.はっきりと示す．また，その十字を詳細に観察すれば，い9）S. Hosokawa, et al.: Phys. Status Solidi B 255, 1800089（2018）.ずれも中心Yb 2+ 10）A. K. R. Ang, et al.: Jpn. J. Appl. Phys. 59, 010505（2020）.イオンより遠い側が強く，近い側は弱い．日本結晶学会誌第62巻第2号（2020）81