Quadrupole and hexadecapole ordering in DyBC; Direct observation with resonant X-ray diffraction

DyBCにおける四重極及び十六重極秩序; 共鳴X線回折による直接観測

田中 良和*; 稲見 俊哉; Lovesey, S. W.*; Knight, K. S.*; Yakhou, F.*; Mannix, D.*; 國分 淳*; 金澤 雅行*; 石田 興太郎*; 七尾 進*; 中村 哲也*; 山内 宏樹*   ; 小野寺 秀也*; 大山 研司*; 山口 泰男*

Tanaka, Yoshikazu*; Inami, Toshiya; Lovesey, S. W.*; Knight, K. S.*; Yakhou, F.*; Mannix, D.*; Kokubun, Jun*; Kanazawa, Masayuki*; Ishida, Kotaro*; Nanao, Susumu*; Nakamura, Tetsuya*; Yamauchi, Hiroki*; Onodera, Hideya*; Oyama, Kenji*; Yamaguchi, Yasuo*

Dy L吸収端における電気四重極遷移による共鳴X線回折を用いて、DyBCの4四重極及び十六重極秩序の直接観測を行った。回折データは24.7KにおけるDyの点群の4/から2/への対称性の低下と時間に偶でA対称性を持ったDy多重極の秩序に伴う構造変化を示した。この温度以下では結晶構造は空間群4/で記述され、Dyイオンは4サイトを占める。この温度ではBとCからなる格子の変形が起こり、これは2/の2回軸に垂直なBC面のバックリングに等しい。Dyの低エネルギー状態のモデルを示し、比熱,われわれのX線回折データ,中性子回折による磁気秩序との関係を論じる。

Direct evidence of the spatial ordering of Dy 4 quadrupole and hexadecapole moments in DyBC is demonstrated by resonant X-ray diffraction enhanced by an electric quadrupole event (2 resonance) at the Dy L absorption edge. The diffraction data show that the structural phase transition at = 24.7 K is accompanied by a reduction in the symmetry of the Dy site to 2/, from 4/, and the spatial ordering of the time-even Dy multipoles with A character. Below the crystal structure is described by the space group 4/ and Dy ions occupy sites (4). The distortion at T involves the lattice occupied by B and C ions, and it amounts to a buckling of B-C planes that are normal to the two-fold rotation axis of 2/. An immediately plausible model of low-energy Dy states correlates data on the specific heat, our X-ray diffraction signals, and magnetic ordering below 15.3 K which has been observed in magnetic neutron diffraction.