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吉田 雅洋*; 石井 賢司; 中 惇*; 石原 純夫*; Jarrige, I.*; 池内 和彦*; 村上 洋一*; 工藤 一貴*; 小池 洋二*; 永田 知子*; et al.
Scientific Reports (Internet), 6, p.23611_1 - 23611_8, 2016/03
被引用回数：1 パーセンタイル：11.46(Multidisciplinary Sciences)In strongly correlated electron systems, enhanced fluctuations in the proximity of the ordered states of electronic degrees of freedom often induce anomalous electronic properties such as unconventional superconductivity. While spin fluctuations in the energy-momentum space have been studied widely using inelastic neutron scattering, other degrees of freedom, i.e., charge and orbital, have hardly been explored thus far. Here, we use resonant inelastic X-ray scattering to observe charge fluctuations proximate to the charge-order phase in transition metal oxides. In the two-leg ladder of Sr
Ca
Cu
O
, charge fluctuations are enhanced at the propagation vector of the charge order (
) when the order is melted by raising the temperature or by doping holes. In contrast, charge fluctuations are observed not only at but also at other momenta in a geometrically frustrated triangular bilayer lattice of LuFe
O
. The observed charge fluctuations have a high energy (
1 eV), suggesting that the Coulomb repulsion between electrons plays an important role in the formation of the charge order.
植松 大介*; 佐賀山 基*; 有馬 孝尚*; 石川 洵*; 中辻 知*; 高木 英典*; 吉田 雅洋*; 水木 純一郎; 石井 賢司
Physical Review B, 92(9), p.094405_1 - 094405_6, 2015/09
被引用回数：22 パーセンタイル：66.77(Materials Science, Multidisciplinary)The half-filled topmost valence band of Ir
in several iridates such as SrIrO, IrO, and CaIrO
has been proposed to originate mainly from the spin-orbit coupled 
states. In pyrochlore iridates 
IrO
(
: rare earth), some exotic electronic states are theoretically proposed by assuming states. However, the octahedral coordination around Ir is trigonally distorted, which may affect the energy level scheme of Ir 
states. Here, we report spectra of resonant elastic and inelastic X-ray scattering in EuIrO at the Ir 
edges. A large suppression of the magnetic scattering signal at the Ir 
edge supports the picture rather than the 
one. The inelastic scattering spectrum indicates that the magnitude of the trigonal field on the Ir states is evaluated to be comparable to the spin-orbit interaction. The energy diagram of the state is proposed based on the simple cluster model.
Jarrige, I.*; 石井 賢司; 松村 大樹; 西畑 保雄; 吉田 雅洋*; 岸 浩史*; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*; 笠井 秀明*; et al.
ACS Catalysis, 5(2), p.1112 - 1118, 2015/02
被引用回数：18 パーセンタイル：43.96(Chemistry, Physical)Self-regenerating automotive catalysts owe their remarkable performance to the repeated motion of the precious metal atoms in and out of the perovskite lattice under fluctuating oxidizing and reducing conditions, preventing coalescence of the metal nanoparticles. Here we use resonant inelastic X-ray scattering to characterize the occupied and unoccupied Pt 5d states in two self-regenerating Pt-perovskite catalysts, CaTi
Pt
O and CaZrPtO. Upon reduction, the element and symmetry-specific charge excitation spectra reveal a sizeable hybridization between the Pt 5d and the Ti 3d or Zr 4d states at the interface between the nanoparticles and the perovskite, which involves the occupied states and is thus invisible in X-ray absorption spectra. A correlation is found between the strength of this d-band hybridization and the proportion of Pt nanoparticles that remain buried below the surface during reduction, indicating that the motion of the Pt atoms towards the surface is hindered by this hybridization specifically, rather than by the Pt-O bonding. These results provide direct evidence that the strength of the metal-metal d-band hybridization plays a pivotal role in determining the efficiency of self-regeneration in perovskite catalysts.
IrO
高山 知弘*; Yaresko, A.*; 松本 章代*; Nuss, J.*; 石井 賢司; 吉田 雅洋*; 水木 純一郎; 高木 英典*
Scientific Reports (Internet), 4, p.6818_1 - 6818_6, 2014/10
被引用回数：31 パーセンタイル：81.59(Multidisciplinary Sciences)The complex iridium oxide NaIrO with a B-site ordered spinel structure was synthesized in single crystalline form, where the chiral hyper-kagome lattice of Irions, as observed in the spin-liquid candidate NaIrO, was identified. The average valence of Ir is 4.33+ and, therefore, NaIrO can be viewed as a doped analogue of the hyper-kagome spin liquid with Ir. The transport measurements, combined with the electronic structure calculations, indicate that the ground state of NaIrO is a low carrier density semi-metal. We argue that the semi-metallic state is produced by a competition of the molecular orbital splitting of 
orbitals on Ir triangles with strong spin-orbit coupling inherent to heavy Ir ions.
石井 賢司; 藤田 全基*; 佐々木 隆了*; Minola, M.*; Dellea, G.*; Mazzoli, C.*; Kummer, K.*; Ghiringhelli, G.*; Braicovich, L.*; 遠山 貴己*; et al.
Nature Communications (Internet), 5, p.3714_1 - 3714_8, 2014/04
被引用回数：89 パーセンタイル：94.27(Multidisciplinary Sciences)We combine X-ray and neutron inelastic scattering measurements to track the doping dependence of both spin and charge excitations in electron-doped materials. Copper 
resonant inelastic X-ray scattering spectra show that magnetic excitations shift to higher energy upon doping. Their dispersion becomes steeper near the magnetic zone center and they deeply mix with charge excitations, indicating that electrons acquire a highly itinerant character in the doped metallic state. Moreover, above the magnetic excitations, an additional dispersing feature is observed near the 
-point, and we ascribe it to particle-hole charge excitations. These properties are in stark contrast with the more localized spin-excitations (paramagnons) recently observed in hole-doped compounds even at high doping-levels.
平石 雅俊*; 飯村 壮史*; 小嶋 健児*; 山浦 淳一*; 平賀 晴弘*; 池田 一貴*; Miao, P.*; 石川 喜久*; 鳥居 周輝*; 宮崎 正範*; et al.
Nature Physics, 10(4), p.300 - 303, 2014/04
被引用回数：103 パーセンタイル：95.46(Physics, Multidisciplinary)High-temperature (high-
) superconductivity appears as a consequence of the carrier-doping of an undoped parent compound exhibiting antiferromagnetic order; thereby, ground-state properties of the parent compound are closely relevant to the superconducting state. On the basis of the concept, a spin-fluctuation has been addressed as an origin of pairing of the superconducting electrons in cuprates. Whereas, there is growing interest in the pairing mechanism such as an unconventional spin-fluctuation or an advanced orbital-fluctuation due to the characteristic multi-orbital system in iron-pnictides. Here, we report the discovery of an antiferromagnetic order as well as a unique structural transition in electron-overdoped LaFeAsO
H (
), whereby another parent phase was uncovered, albeit heavily doped. The unprecedented two-dome superconducting phases observed in this material can be interpreted as a consequence of the carrier-doping starting from the original at 
and advanced at parent phases toward the intermediate region. The bipartite parent phases with distinct physical properties in the second magnetic phase provide us with an interesting example to illustrate the intimate interplay among the magnetic interaction, structural change and orbital degree of freedom in iron-pnictides.
吉田 雅洋*; 石井 賢司; Jarrige, I.*; 綿貫 徹; 工藤 一貴*; 小池 洋二*; 熊谷 健一*; 平岡 望*; 石井 啓文*; Tsuei, K.-D.*; et al.
Journal of Synchrotron Radiation, 21(1), p.131 - 135, 2014/01
被引用回数：3 パーセンタイル：19.04(Instruments & Instrumentation)A single-crystal momentum-resolved resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) experiment under high pressure using an originally designed diamond anvil cell (DAC) is reported. The diamond-in/diamond-out geometry was adopted with both the incident and scattered beams passing through a 1 mm-thick diamond. This enabled us to cover wide momentum space keeping the scattering angle condition near 90
. Elastic and inelastic scattering from the diamond was drastically reduced using a pinhole placed after the DAC. Measurement of the momentum-resolved RIXS spectra of Sr
Ca
CuO at the Cu 
-edge was thus successful. Though the inelastic intensity becomes weaker by two orders than the ambient pressure, RIXS spectra both at the center and the edge of the Brillouin zone were obtained at 3 GPa and low-energy electronic excitations of the cuprate were found to change with pressure.
石井 賢司; Jarrige, I.*; 吉田 雅洋*; 池内 和彦*; 稲見 俊哉; 村上 洋一*; 水木 純一郎
Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 188, p.127 - 132, 2013/06
被引用回数：13 パーセンタイル：59.51(Spectroscopy)Two recent instrumental upgrades of the inelastic X-ray scattering spectrometer installed at BL11XU at SPring-8 are reported. The first one is a multianalyzer system, where we can simultaneously use three crystal analyzers aligned perpendicularly to the scattering plane. In a test measurement of polycrystalline 
-PtO, the inelastic spectra obtained with each respective analyzer showed a completely identical lineshape, and a slight difference (
10%) in intensity. The system enhances the experimental efficiency, and allows for simultaneous scan at three momenta for a single-crystal sample. The second development is a polarization analyzer for the scattered photons. A pyrolytic graphite (PG) crystal is placed in front of the detector and serves as a polarization-analyzer crystal, using the (006) reflection for the Cu -edge. We succeeded to observe clear polarization dependence in the 
- excitations of KCuF.
cuprates脇本 秀一; 石井 賢司; 木村 宏之*; 池内 和彦*; 吉田 雅洋*; 足立 匡*; Casa, D.*; 藤田 全基*; 福永 靖*; Gog, T.*; et al.
Physical Review B, 87(10), p.104511_1 - 104511_7, 2013/03
被引用回数：10 パーセンタイル：43.41(Materials Science, Multidisciplinary)We have performed resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) near the Cu- edge on various cuprate superconductors, covering underdoped to heavily overdoped regimes and focusing on charge excitations inside the charge-transfer gap. RIXS measurements with 
= 9.003 keV on metallic La
Sr
CuO
and Bi
Pb
Sr
CuO
exhibit a dispersive intraband excitation below 4 eV, similar to that observed in the electron-doped Nd
Ce
CuO. This is the first observation of a dispersive intraband excitation in a hole-doped system, evidencing that both electron- and hole-doped systems have a similar dynamical charge correlation function.
Jarrige, I.*; 野村 拓司; 石井 賢司; Gretarsson, H.*; Kim, Y.-J.*; Kim, J.*; Upton, M.*; Casa, D.*; Gog, T.*; 石角 元志*; et al.
Physical Review B, 86(11), p.115104_1 - 115104_4, 2012/09
被引用回数：8 パーセンタイル：35.38(Materials Science, Multidisciplinary)鉄系高温超伝導体PrFeAsO
とその親物質であるPrFeAsOに対して、運動量分解した共鳴非弾性X線散乱を初めて観測した。主な結果は次の2点である。まず、第一に、16バンドの
模型を用いて、低エネルギーの励起が
, 
軌道の特性を有する
バンド内遷移に支配されていることを示し、電子相関に強く依存していることを示す。これによって、クーロン斥力
とフント結合
を見積もることができる。特に軌道依存した電子相関におけるの果たす役割が明らかとなる。第二に、短距離の反強磁性相関が点での励起の説明には不可欠であることから、超伝導状態においてもそれが存在することが示される。
石井 賢司; 石原 純夫*; 村上 洋一*; 池内 和彦*; 葛下 かおり*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 吉田 雅洋; Jarrige, I.; 多々見 央*; et al.
Physical Review B, 83(24), p.241101_1 - 241101_4, 2011/06
被引用回数：21 パーセンタイル：64.41(Materials Science, Multidisciplinary)We report a Cu -edge resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) study of orbital excitations in KCuF. By performing the polarization analysis of the scattered photons, we disclose that the excitation between the 
orbitals and the excitations from to exhibit distinct polarization dependence. The polarization dependence of the respective excitations is interpreted based on a phenomenological consideration of the symmetry of the RIXS process that yields a necessary condition for observing the excitations. In addition, we show that the orbital excitations are dispersionless within our experimental resolution.
IrO studied by resonant inelastic X-ray scattering石井 賢司; Jarrige, I.; 吉田 雅洋; 池内 和彦*; 水木 純一郎; 大橋 啓*; 高山 知弘*; 松野 丈夫*; 高木 英典*
Physical Review B, 83(11), p.115121_1 - 115121_5, 2011/03
被引用回数：71 パーセンタイル：90.97(Materials Science, Multidisciplinary)We report an Ir -edge resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) measurement of the low-lying electronic excitations in SrIrO over the complete Brillouin zone of the IrO plane. A remarkably strong inelastic signal which exceeds the elastic scattering in intensity is observed. Peaks observed at 0.5, 3.2, and 6.0 eV are respectively ascribed to an interband transition across the Mott gap and charge-transfer excitations from the O 
band to the Ir bands. The dispersion of the Mott gap excitation is found to be particularly weak. This is interpreted as a signature of the narrow bands of the novel Mott insulating state of SrIrO induced by the strong spin-orbit interaction.
CuO studied by resonant inelastic X-ray scattering吉田 雅洋; 石井 賢司; 池内 和彦*; Jarrige, I.; 村上 洋一*; 水木 純一郎; 筒井 健二; 遠山 貴己*; 前川 禎通*; 工藤 一貴*; et al.
Physica C, 470(Suppl.1), p.S145 - S146, 2010/12
被引用回数：4 パーセンタイル：21.96(Physics, Applied)SrCaCuO (SCCO), which is composed of two-leg ladders and edge-sharing chains, is the first superconducting cuprate without CuO planes. By substituting Ca for Sr, holes are transferred from the chains to the ladders. It was recently shown that charge ordering (CO) along the leg direction in the ladder occurs at 
and the periodicity is five times the unit length along the c axis. In order to investigate the electronic excitations associated with the CO, we carried out resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) experiments for SCCO (
). Cu- RIXS can directly probe the momentum-dependent electronic excitations related to the Cu site, which are resonantly enhanced by tuning the incident photon energy to the Cu -edge. We measured the q dependence of the intraband excitations, which is associated with the dynamics of doped holes in the Zhang-Rice singlet band. The intensity is enhanced at the momentum 
corresponding to the periodicity of the CO in , while the temperature dependence of the enhancement is different for and 
. We discuss the relationship between our experimental results and the occurrence of the CO.
Jarrige, I.; 石井 賢司; 吉田 雅洋; 福田 竜生; 池内 和彦*; 石角 元志*; 平岡 望*; Tsuei, K.-D.*; 鬼頭 聖*; 伊豫 彰*; et al.
Physica C, 470(Suppl.1), p.S377 - S378, 2010/10
被引用回数：4 パーセンタイル：21.96(Physics, Applied)Resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) spectra at the Fe K-edge were measured for a single-crystal of the iron oxypnictide superconductor PrFeAsO (
= 42 K). They disclose a weak, broad feature centered around 4.5 eV energy loss, which is slightly resonantly enhanced when the incident energy is tuned to the vicinity of the 
white line. We tentatively ascribe it to the charge-transfer excitation between As and Fe 
.
Al小澤 顕*; 松多 健策*; 長友 傑*; 三原 基嗣*; 山田 一成*; 山口 貴之*; 大坪 隆*; 百田 佐多夫*; 泉川 卓司*; 炭竃 聡之*; et al.
Physical Review C, 74(2), p.021301_1 - 021301_4, 2006/08
被引用回数：43 パーセンタイル：89.22(Physics, Nuclear)理化学研究所のリングサイクロトロンで、陽子過剰核Alの
因子を初めて測定した。実験的に測定された因子の絶対値は、1.557
0.088と決められた。この原子核は、鏡像核Neのエネルギー準位から見ると、基底状態は1/2
もしくは5/2と考えられる。決められた因子と殻模型計算による因子との比較から1/2は明らかに否定されるため、基底状態のスピンは5/2と与えられた。これまで、Alは陽子ハロー構造のため、1/2状態が基底状態になる可能性が議論されてきたが、この実験により少なくとも基底状態にハロー構造が存在しないことがはっきりした。また、Neの磁気モーメントの実験値から、Alの基底状態におけるアイソスカラー固有スピンの期待値が求められるが、その値は
Cのように異常な値を示さず、正常であることがわかった。
CuOの共鳴非弾性X線散乱; 電荷励起スペクトルの温度変化吉田 雅洋; 石井 賢司; Jarrige, I.; 池内 和彦; 村上 洋一*; 水木 純一郎; 筒井 健二; 遠山 貴己*; 前川 禎通*; 工藤 一貴*; et al.
no journal, ,
SrCuOは、二本足梯子格子と辺共有一次元鎖が交互に積層している構造を持ち、電気伝導は梯子格子が担っている。最近の共鳴軟X線散乱実験によって、梯子格子上に5倍周期の電荷秩序が観測された。また光学伝導度の研究からかなり高いエネルギー領域(3eV)までの温度変化が報告されている。したがって、電荷秩序の出現に伴って梯子格子上の電子状態が大きく変化していることが考えられる。そこで本研究では、SrCuOにおける梯子格子上の電子状態が温度に対してどのように変化するのかを調べるために、放射光X線を用いたCu-K吸収端での共鳴非弾性X線散乱(RIXS)実験を行った。この物質における室温下での励起エネルギーは既に報告されており、約2-4eVの励起がZhang-RiceバンドからCu の上部ハバードバンドへのバンド間励起に対応し、約1eV付近の励起がドープされたホールの運動によるバンド内励起に対応している。今回の実験では、温度上昇に伴って、バンド間励起の強度が減少しバンド内励起の強度が増大するスペクトルのシフトが、
の近くで観測された。また、バンド内励起に注目すると、
で強度増大が観測されたが、この波数は共鳴軟X線散乱実験で観測された梯子格子上の電荷秩序周期と一致している。本実験での測定結果を報告するとともに、温度変化に伴う梯子格子上の電子状態の変化に関して議論を行う。
石井 賢司; Jarrige, I.; 池内 和彦; 吉田 雅洋; 石井 啓文*; 平岡 望*; 豊川 秀訓*
no journal, ,
近年、高輝度放射光を用いた共鳴非弾性X線散乱による電子励起状態の研究が行われるようになってきた。この手法を用いて物性とのかかわりの深い低エネルギーの励起を観測するためには、分光器の高分解能化は欠かせない。一方で、分解能を上げて検出するバンド幅を狭くすると検出効率が低下し、測定に時間がかかることになる。この点を克服するために、位置敏感型検出器を用いて複数のエネルギーを同時に測定する方法がHuotariらによって提案された。この方法は、最近APSの30IDに設置された分光器MERIXにおいても採用されている。この方法をSPring-8の非弾性ビームラインでも構築すべく、台湾ビームラインBL12XUでテスト実験を行った。検出器には、二次元ピクセルアレイ型のPILATUSを用いた。原理的には一次元検出器で可能であるが、二次元検出器を用いることで複数のアナライザーからの同時計測が可能になるなど、将来の拡張性が高い。結果、MnのK吸収端で約110meV、CuのK吸収端で約200meVの分解能を得た。講演では、現状の問題点,今後の展開と合わせて議論を行う予定である。
CaCuO(
=0, 6)の電荷励起スペクトルの温度変化の観測吉田 雅洋; 石井 賢司; Jarrige, I.; 池内 和彦; 村上 洋一*; 水木 純一郎; 筒井 健二; 遠山 貴己*; 前川 禎通*; 工藤 一貴*; et al.
no journal, ,
SrCaCuOはCuO二本足梯子とCuO辺共有一次元鎖が積層した複合結晶である。物性の主役となる梯子格子での電荷励起に注目して、共鳴非弾性X線散乱による研究を行った。梯子格子のZhang-Riceバンド内でのホールのダイナミクスに対応するバンド内励起が励起スペクトルの1eV付近に現れるが、ホール濃度が異なる=0, 6いずれの試料においてもその励起強度に非常に大きな温度変化があり、低温でその強度が減少することがわかった。この結果は、温度が低下するにつれて梯子から一次元鎖へのホールが移動していることを示唆するものである。さらに、梯子方向波数におけるバンド内励起の強度が他の波数よりも顕著に増大するという現象が、では高温(400K)で、では低温(5K)で観られた。母物質のでは、共鳴軟X線回折の実験から約300K以下での電荷秩序が生じることが知られており、それに対応した電荷揺らぎが転移温度よりも高温側で共鳴非弾性X線散乱によって観測されたものと考えられる。一方、では、回折実験で観測できるような静的な電荷秩序はないと考えられており、電荷が揺らいだ状態が低温まで続いているものとして理解できる。
の電荷励起の観測池内 和彦; 吉田 雅洋; Jarrige, I.; 石井 賢司; 稲見 俊哉; 水木 純一郎; 備前 大輔*; 村上 洋一*; 宮坂 茂樹*; 藤岡 淳*; et al.
no journal, ,
本研究では、軌道励起としての一側面を持つYVOのMottギャップ励起を、共鳴非弾性X線散乱実験(RIXS)により調べた。実験は、BL11XU/SPring-8で行った。入射X線エネルギーをバナジウムのK吸収端似合わせ、RIXS測定を行い、励起強度の温度変化を測定したところ、特に温度150KのG-OO&Spin para相、90KのC-SO&G-OO相において、1.5-3.5eVの励起に強度の増加が観測された。この励起強度増大が、G-OO相の秩序変数的に振舞うことがわかった。一方、この電荷励起の運動量依存性をq=(001)方向に関して測定した結果、分散関係は見られなかった。
Jarrige, I.; 石井 賢司; 池内 和彦*; 吉田 雅洋; 石角 元志; 平岡 望*; Tsuei, K.-D.*; 伊豫 彰*; 永崎 洋*; 鬼頭 聖*; et al.
no journal, ,
鉄ニクタイドにおける超伝導の機構を解明するためには、その低エネルギーの電子励起状態を深く理解することが不可欠である。この低エネルギー励起を明らかにすることを目的として、アンダードープ領域にあるPrFeAsO(Tc=42K)について、鉄のK吸収端を用いた共鳴非弾性X線散乱(RIXS)の実験を行った。その結果、Fe-As間の電荷移動励起と考えられる分散の小さい励起がおよそ4eVに観測された。
