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論文

Probing the Ba 5d states in BaTiO$$_{3}$$ and BaSO$$_{4}$$; A Resonant X-ray emission study at the Ba-L$$_{3}$$ edge

吉井 賢資; Jarrige, I.; 鈴木 知史; 松村 大樹; 西畑 保雄; 米田 安宏; 福田 竜生; 田村 和久; 伊藤 嘉昭*; 向山 毅*; et al.

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 73(9), p.1106 - 1110, 2012/09

 被引用回数:11 パーセンタイル:47.94(Chemistry, Multidisciplinary)

強誘電体BaTiO$$_{3}$$のBa 5d軌道の電子状態を放射光共鳴発光により調べ、誘電性を持たないBaSO$$_{4}$$と比較した。Ba-L$$_{3}$$吸収端近傍において共鳴発光スペクトルを測定したところ、両方の化合物ともBa 5d電子は局在していることがわかった。一方、共鳴発光を利用した部分蛍光法吸収スペクトルを測定したところ、BaTiO$$_{3}$$のほうがBaSO$$_{4}$$よりもエネルギー幅の広いピークが観測された。すなわち、BaTiO$$_{3}$$のBa 5d軌道は、O 2p軌道と混成していることがわかった。これは、BaTiO$$_{3}$$の強誘電性はTi-Oの混成により発現するとされてきた従来の見解と異なり、Baイオンも強誘電相転移に何らかの役割を果たすことを示唆する。

論文

Resonant inelastic X-ray scattering at Ba-L$$_{3}$$ edge in BaTiO$$_{3}$$

吉井 賢資; Jarrige, I.; 松村 大樹; 西畑 保雄; 鈴木 知史; 伊藤 嘉昭*; 向山 毅*; 栃尾 達紀*; 篠塚 寛志*; 福島 整*

Japanese Journal of Applied Physics, 50(9), p.09NE03_1 - 09NE03_4, 2011/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:10.82(Physics, Applied)

強誘電体BaTiO$$_{3}$$のBa-L$$_{3}$$吸収端における共鳴非弾性X線散乱測定をSPring-8ビームラインBL15XUで行った。まず、非弾性散乱X線の一つBa-L$$alpha$$$$_{1}$$線に分光器のエネルギーを合わせ、誘電性を示さないBaSO$$_{4}$$を対照物質としてBa-5d吸収スペクトルを測定したところ、BaTiO$$_{3}$$のスペクトルは幅が太いことがわかった。分子軌道計算を行ったところ、Ba-5d軌道とO-3p軌道が共有結合的な性質を有し、エネルギーバンドを作っていることがわかった。BaTiO$$_{3}$$の強誘電性はTi-Oの共有結合性による原子変位がその起源とされているが、この実験事実はBa-Oの共有結合も重要であることを示唆する。また、Ba-L$$alpha$$$$_{1}$$非弾性X線スペクトルを吸収端近傍で測定したところ、Ba-5d軌道は上述の通り酸素とバンドを作っているものの、局在的であることを示すデータが得られた。この測定により、非占有状態の局在性の指標に関する情報が得られること、また、考えられる幾つかの応用についても議論する。

論文

Calculation of X-ray absorption near edge structure of CeO$$_{2}$$ using a model cluster

鈴木 知史; 栃尾 達紀*

Chemical Physics, 340(1-3), p.203 - 210, 2007/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:13.82(Chemistry, Physical)

日本原子力研究開発機構では、高速増殖炉(FBR)で発生する熱と電気を利用した水素製造の可能性を検討している。この方法として、水を原料として硫酸の合成・分解を組合せたプロセスを選定した。このプロセス中で三酸化イオウ(SO$$_{3}$$)ガス分解反応を行うが、この反応に関して、YSZ固体電解質とPt電極からなる電解セルを使用した電気分解を行うハイブリッド熱化学法を行うことによって、FBRで取り出し可能な約500$$^{circ}$$Cまで低温化できることを実証した。しかしながら、SO$$_{3}$$の電気分解の効率を向上させるには、より優れた固体電解質や電極材料が必要である。このうち、固体電荷質の有力な材料としてCeO$$_{2}$$がある。この材料の電子構造や局所的な結晶構造を分析する手法として、X線吸収スペクトルがある。特に、CeO$$_{2}$$のCe L$$_{III}$$吸収スペクトルは、特有の2重ピーク構造があり、広く用いられている。しかしながら、この2重ピーク構造の形成要因は明らかでない。そこで、DV-X$$alpha$$分子軌道法を用いて、CeO$$_{2}$$のCe L$$_{III}$$吸収スペクトルを再現するとともに、2重ピーク構造の形成要因を明らかにした。

口頭

Probing the Ba 5d states in BaTiO$$_{3}$$ and BaSO$$_{4}$$; A Resonant X-ray emission study at the Ba-L$$_{3}$$ edge

吉井 賢資; Jarrige, I.; 松村 大樹; 西畑 保雄; 鈴木 知史; 伊藤 嘉昭*; 向山 毅*; 杤尾 達紀*; 篠塚 寛志*; 福島 整*

no journal, , 

強誘電体BaTiO$$_{3}$$のBaイオンの電子状態を共鳴X線発光とそれを利用した部分蛍光法X線吸収分光法により調べ、結果を強誘電体ではないBaSO$$_{4}$$と比較した。共鳴X線発光スペクトルでは、両者ともBa 5d軌道は局在しているという結果が得られた。一方、部分蛍光法X線吸収スペクトルには、BaTiO$$_{3}$$のみ、Ba 5dとO 2pとの混成が観測された。すなわち、この物質ではTi-Oの混成が強誘電性に重要とされてきたが、Ba-Oの混成も何らかの役割を果たしている可能性が示唆された。

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