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Orbital-selective electronic excitations in iron arsenides revealed by simulated nonresonant inelastic X-ray scattering

鉄砒素系化合物における理論的に非共鳴非弾性X線散乱で観測される軌道選択された電子励起

筒井 健二; 兼下 英司*; 遠山 貴巳*

Tsutsui, Kenji; Kaneshita, Eiji*; Toyama, Takami*

非共鳴非弾性X線散乱(NIXS)は電子系の電荷励起を検知する手段としての可能性をもっている。さらに、X線の大きな運動量変化領域における多極子遷移によって、多軌道系遍歴3d電子系の軌道選択された電子励起を決められる可能性が生まれた。その例として鉄砒素系化合物の反強磁性状態を挙げ、NIXSの適切な運動量変化を選ぶことにより、軌道が選択された励起を検知できることを理論的に明らかにする。多軌道系遍歴電子系における軌道励起の本質を理解する上で、NIXSと共鳴非弾性X線散乱がいかにお互いに補い合うかを示す。

Nonresonant inelastic X-ray scattering (NIXS) is a possible tool to detect charge excitations in electron systems. In addition, multipole transitions at high-momentum-transfer region open a new possibility to determine orbital-selective electronic excitations in multi-orbital itinerant 3$$d$$ electron systems. As a theoretical example, we chose the antiferromagnetic state of iron arsenides and demonstrate that the orbital-selective excitations are detectable by choosing appropriate momentum transfer in NIXS. We propose that both NIXS and resonant inelastic X-ray scattering are complementary to each other for fully understanding the nature of orbital excitations in multi-orbital itinerant electron systems.

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パーセンタイル:12.06

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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