Ultrasonic Team (T. Yanagisawa, Hokkaido Univ,)    

研究日誌 2008-7/18「単結晶育成中」

Jul 18, 2008

Rerearch Photo 20080718

RA(リサーチアシスタント)の森下君とM1の真山君(共に 理学部 極低温研究室 所属)がサポートしてくれています。

Now we are start growing single x-tals of rare-earth compounds by using Czochralski- and molten flux-method.
Mr. Morishita (RA) and Mr. Mayama (Grad. Student from VLT Lab. at Grad. School of Science)are helping me out.

Topics: Discovery of Double Ultrasonic Dispersion due to Rattling in NdOs4Sb12

Jul 10, 2008

日本語解説 >> Topics「カゴ状化合物のラットリング

Ultrasonic investigation of the off-center rattling in the filled skutterudite compound NdOs4Sb12
Tatsuya Yanagisawa, Pei-Chun Ho, William M. Yuhasz, M. Brian Maple, Yuri Yasumoto, Hiromu Watanabe, Yuichi Nemoto, and Terutaka Goto

The off-center rattling of Nd rare-earth ions in the filled skutterudite compound NdOs4Sb12 has been investigated by ultrasonic measurement. The longitudinal C11 mode for frequencies between 34 and 253 MHz shows a marked frequency dependence in elastic constant and ultrasonic attenuations at two different temperatures centered at around 45 and 15 K. The relaxational frequency dependence of ultrasonic dispersion reveals a thermally activated Γ23-type off-center motion of Nd-ions, involving local charge fluctuations with Γ23 symmetry in the (OsSb3)4 cage. An attempt time τ0,(1)=7.5×10-12 s and an activation energy E1=337 K were obtained from fits to the dispersion at around 45 K. The presence of another dispersion at lower temperatures of around 15 K implies that the rattling in NdOs4Sb12 has an additional low-energy excitation characterized by a lower activation energy E2∼67 K with an attempt time τ0,(2)=5.1×10-11 s.

J. Phys. Soc. Jpn. 77 (2008) 074607.

NdOs_4Sb_12 Ultrasonic Dispersion

Figure (a) Relative change in elastic constant ΔC11/C11 as function of temperature at frequencies of 34, 108, 180, and 253 MHz. (b) Solid lines show calculations of ΔC11/C11 using Landau-Khalatnikov theory. Dotted lines indicate the higher-frequency limit of the elastic constant C and the low frequency limit C0. Arrows indicate the temperatures that satisfy the resonant condition of ω ∼ 1/τi. (c) Temperature dependence of ultrasonic attenuation coefficient α11 at frequencies of 34, 108, 180, and 253 MHz. Solid lines are theoretical fits using the parameters.

(*This research was performed at UC San Diego and Niigata University in 2006.)

「実験手法」 -Method-

Jul 07, 2008


図1 さまざまな極限環境(極低温・強磁場・高圧力)における物質中の電子の挙動を、超音波を使って調べています。


Q 電気四極子(でんきしきょくし)って何ですか?
A 原子の持つ異方的な電荷分布を表す物理量です。

  元素は原子核と電子から構成されており、電子は原子核の周りを公転運動しています。元素は固体中や水溶液中に入るとイオン化し、最も外側を回る電子をいくつか放出します。残りの電子は原子核に束縛されており、特に金属化合物を構成するような原子番号の大きな(電子を沢山持った)元素の持つ電子は原子核の周りに球状の電子雲を形成しています。その球状電子分布は、数学的にさまざまな形の電荷分布の重ね合わせとして理解できます。これを専門的に表現すると「イオンが持つ局在電子の異方的な静電ポテンシャルを高次展開する」となります。対称性を保つために、その次数は2・4・8・16…と2の指数になります。電気四極子(electric quadrupole クアドゥルポール)とは、そのうちの蝶のような形をした二次の成分で、電子の軌道自由度に由来する二階のテンソル量として表現されます。

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