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Study of strongly correlated electronic properties on frustrated lattice in 5d transition metals

Research Project

Project/Area Number 16K17732
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

AOYAMA Takuya  東北大学, 理学研究科, 助教 (80757261)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords強相関電子物性 / 遷移金属化合物 / マルチフェロイクス / フラストレーション / 磁気多極子 / 5d電子系 / フラストレート磁性体 / 誘電率 / 高圧力 / 磁性 / 誘電性 / 強相関電子系
Outline of Final Research Achievements

We measured the magnetoelectric effect of a compound containing trivalent ruthenium whose electronic configuration is same as tetravalent iridium. We observed the magnetodielectric effect due to the broken local space inversion symmetry. Infrared absorption spectra were measured to reveal details.
Single crystals of frustrated magnetic material containing tetravalent iridium cation were grown, X-ray crystal structure analysis, magnetoresistance effect, and specific heat were measured, and it was revealed that semimetal-like conduction characteristics are exhibited and magnetic transition occurs at low temperature. Moreover, we performed the resistivity measurement under pressure, and the pressure dependence of the magnetic transition was measured.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ハニカム格子上においてボンド依存した強磁性相互作用をもつ場合,その基底状態は量子スピン液体になることが厳密に示されている.また遍歴および局在した分数励起によって有限温度の振る舞いが記述でき,そのうち遍歴自由度がDirac型の分散を示すことからトポロジカルな性質を持つことが指摘されている.我々は磁気誘電測定および赤外吸収スペクトル測定を通じて遍歴自由度の観測を試みた.その結果磁気転移温度以下で顕著な磁気誘電効果を観測するとともに,複数のフォノンに関連した新たな吸収を発見した.

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (30 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Quantum paramagnet near spin-state transition2018

    • Author(s)
      K. Tomiyasu, N. Ito, R. Okazaki, Y. Takahashi, M. Onodera, K. Iwasa, T. Nojima, T. Aoyama, K. Ohgushi, Y. Ishikawa, T. Kamiyama, S. Ohira-Kawamura, M. Kofu and S. Ishihara
    • Journal Title

      Advanced Quantum Technology

      Volume: 2018 Issue: 3 Pages: 1800057-1800057

    • DOI

      10.1002/qute.201800057

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Positive and Negative Two-Dimensional Thermal Expansion via Relaxation of Node Distortions2018

    • Author(s)
      Ohtani Ryo、Yamamoto Riho、Aoyama Takuya、Grosjean Arnaud、Nakamura Masaaki、Clegg Jack K.、Hayami Shinya
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 57 Issue: 18 Pages: 11588-11596

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b01617

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Structural deformation of the S=1 kagome-lattice compound KV3Ge2O92017

    • Author(s)
      E. Takagi, T. Aoyama, S. Hara, H. Sato, T. Kimura, and Y. Wakabayashi
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW B

      Volume: 95 Issue: 10 Pages: 104416-104416

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.104416

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      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Anisotropic magnetodielectric effect in the honeycomb-type magnet α - RuCl 32017

    • Author(s)
      Takuya Aoyama, Yoshinao Hasegawa, Shojiro Kimura, Tsuyoshi Kimura, and Kenya Ohgushi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 95 Issue: 24 Pages: 245104-245104

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.245104

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  • [Journal Article] Orbital order and fluctuations in the two-leg ladder materials BaFe 2 X 3 ( X = S and Se) and CsFe 2 Se 32017

    • Author(s)
      Kou Takubo, Yuichi Yokoyama, Hiroki Wadati, Shun Iwasaki, Takashi Mizokawa, Teak Boyko, Ronny Sutarto, Feizhou He, Kazuki Hashizume, Satoshi Imaizumi, Takuya Aoyama, Yoshinori Imai, and Kenya Ohgushi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 96 Issue: 11 Pages: 115157-115157

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.115157

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Two-phonon Absorption Spectra in the Layered Honeycomb Compound α-RuCl32017

    • Author(s)
      Yoshinao Hasegawa, Takuya Aoyama, Koya Sasaki, Yuka Ikemoto, Taro Moriwaki, Toshiya Shirakura, Riichiro Saito, Yoshinori Imai, and Kenya Ohgushi
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 86 Issue: 12 Pages: 123709-123709

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.123709

    • NAID

      210000134609

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  • [Journal Article] Electric-Field-Induced Reorientation of the Magnetic Easy Plane in a Co-Substituted BiFeO3 Single Crystal2017

    • Author(s)
      Hajime Yamamoto, Yuki Sakai, Kei Shigematsu, Takuya Aoyama, Tsuyoshi Kimura, and Masaki Azuma
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 56 Issue: 24 Pages: 15171-15171

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.7b02501

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  • [Presentation] ハニカム格子物質α-RuCl3の超高速光応答2019

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      天野辰哉, 赤嶺勇人, 川上洋平, 伊藤弘毅, 長谷川慶直, 佐々木宏也, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也, 岩井伸一郎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 梯子型鉄系化合物BaFe2Se3の圧力効果2019

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      菊池遼介, 川島千弦A, 高橋博樹A, 今泉聖司B, 青山拓也B, 大串研也B
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      日本物理学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 擬一次元梯子型鉄系化合物BaFe2(Se1-xSx)3における基礎物性測定2019

    • Author(s)
      今泉聖司, 青山拓也, 佐伯雄大, 今井良宗, 大串研也
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      日本物理学会
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  • [Presentation] “空間反転対称性の破れた磁性体Ba1-xKxMn2As2の磁気輸送現象”,2018

    • Author(s)
      工藤真裕, 江見知俊, 青山拓也, 今井良宗, 木村尚次郎, 大串研也
    • Organizer
      日本物理学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] “Kitaevスピン液体候補物質α-RuCl3へのアルカリ金属インターカレーション”,2018

    • Author(s)
      今野克哉, 今井良宗, 大串研也
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      日本物理学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] “擬一次元梯子型鉄系化合物BaFe2(Se1-xSx)3_の赤外分光”,2018

    • Author(s)
      木村遼太, 今泉聖司, 佐々木宏也, 池本夕佳, 森脇太郎, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也
    • Organizer
      日本物理学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ハニカム格子物質α-RuCl3の超高速光応答 II2018

    • Author(s)
      天野辰哉, 赤嶺勇人, 大橋拓純, 川上洋平, 伊藤弘毅, 長谷川慶直, 佐々木宏也, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也, 岩井伸一郎
    • Organizer
      日本物理学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 単結晶BaFe2X3_(X=S,Se)の57Feメスバウアー分光法による研究2018

    • Author(s)
      冨田健史, 池田修悟, 今泉聖司, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也, 小林寿夫
    • Organizer
      日本物理学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 圧力下における磁性絶縁体の研究2018

    • Author(s)
      青山拓也
    • Organizer
      高圧討論会
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    • Invited
  • [Presentation] 梯子型鉄系化合物 BaFe2Se3 の圧力効果2018

    • Author(s)
      菊池 遼介, 川島 千弦, 高橋 博樹, 今泉 聖司, 青山 拓也, 大串 研也
    • Organizer
      高圧討論会
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  • [Presentation] BaMn2Bi2の磁気輸送特性及び諸物性2018

    • Author(s)
      小笠原拓磨, 北原慶太, Khuong K. Huynh, 青山拓也, 大串研也, 田原太夢, 木田孝則, 萩原政幸, 谷垣勝己
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 空間反転対称性の破れた反強磁性体BaMn2As2における第二高調波発生2018

    • Author(s)
      江見知俊, 青山拓也, 今泉聖司, 富樫拓也, 佐藤佳史, 松原正和, 大串研也
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 梯子型超伝導体AFe2X3(A=Ba,Cs,X=S,Se)の共鳴X線散乱2018

    • Author(s)
      田久保耕, 横山優一, 山本航平, 平田靖透, 和達大樹, 岩崎駿, 溝川貴司, Teak Boyko, Ronny Sutarto, Feizoh He, 今泉聖司, 青山拓也, 橋詰和樹, 今井良宗, 大串研也
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 鉄系梯子型化合物BaFe2S3における弾性抵抗測定2018

    • Author(s)
      細井優, 石田浩祐, 水上雄太, 今泉聖司, 橋詰和樹, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也, 芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] Kitaev系A3LiIr2O6(A=Ag, Cu)の7Li核NMR2017

    • Author(s)
      高木滋,Henrike Probst,大澤博史,菊池武尊,青山拓也,大串研也
    • Organizer
      日本物理学会年次大会 大阪大学
    • Place of Presentation
      大阪府豊中市
    • Year and Date
      2017-03-17
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  • [Presentation] AFe2X3(A=Ba,Cs,X=S,Se)の電子構造II2017

    • Author(s)
      田久保耕, 和達大樹, 溝川貴司, Teak Boyko, Ronny Sutarto, Feizoh He, 今泉聖司, 青山拓也, 橋詰和樹, 今井良宗, 大串研也
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 中性子とミュオンでみた鉄系梯子型物質BaFe2Se3の動的磁性2017

    • Author(s)
      南部雄亮, 鈴木謙介, 羽合孝文, 長尾道弘, 横尾哲也, 伊藤晋一, 岡部博孝, 幸田章宏, 門野良典, 今泉聖司, 橋詰和樹, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 第二高調波発生を用いた梯子型鉄系化合物BaFe2Se3における極性構造の探索2017

    • Author(s)
      今泉聖司, 青山拓也, 富樫拓也, 佐藤佳史, 松原正和, 大串研也
    • Organizer
      日本物理学会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Kitaevスピン液体候補物質AX3(A = 遷移金属, X = Cl, I)の合成と物性2017

    • Author(s)
      長谷川慶直, 青山拓也, 池本夕佳, 森脇太郎, 佐々木宏也, 今井良宗, 大串研也
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 擬一次元銅酸化物Mg1-xLixCu2O3の高圧合成と電子物性2017

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      佐々木宏也, 今井良宗, 青山拓也, 大串研也
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      日本物理学会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Sc置換LaCoO3における磁化と体積磁歪 スピン状態転移近傍に現れる励起子絶縁体の候補物質としての検討2017

    • Author(s)
      富安啓輔, 伊藤菜緒子, 岡崎竜二, 高橋佑生, 岩佐和晃, 野島勉, 青山拓也, 石原純夫, 大串研也
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 立方晶KSbO3型構造を持つLa3Ir3O11の物性測定2017

    • Author(s)
      青山拓也, 木村尚次郎, 大串研也
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 非線形光学で観る高圧下の物質科学2017

    • Author(s)
      青山拓也
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    • Invited
  • [Presentation] BaMn2Pn2(Pn=Mn,Sb,Bi)で観測される巨大磁気抵抗効果:合成と物性2017

    • Author(s)
      Huynh K. Khuong, 小笠原拓磨, 北原慶汰, 平郡諭, 松下ステファン悠, 田邉洋一, 青山拓也, 大串研也, 木田孝則, 萩原政幸
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] BaFe2Se3における高圧下電気抵抗測定2017

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      菊池遼介, 川島千弦, 高橋博樹, 青山拓也, 大串研也
    • Organizer
      日本物理学会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Anisotropic magnetodielectric effect in the honeycomb-type magnetα-RuCl32017

    • Author(s)
      Takuya Aoyama, Yoshinao Hasegawa, Shojiro Kimura, Tsuyoshi Kimura, and Kenya Ohgushi
    • Organizer
      The 9th APCTP Workshop on Multiferroics
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Irを含むハニカム磁性体Ag3LiIr2O6の合成と物性2016

    • Author(s)
      青山拓也,高木滋,大串研也
    • Organizer
      日本物理学会年次大会 金沢大学
    • Place of Presentation
      石川県金沢市
    • Year and Date
      2016-09-13
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  • [Presentation] ハニカム格子磁性体RuCl3の異方的磁気誘電効果2016

    • Author(s)
      青山拓也,長谷川慶直,木村尚次郎,大串研也
    • Organizer
      日本物理学会年次大会 金沢大学
    • Place of Presentation
      石川県金沢市
    • Year and Date
      2016-09-13
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  • [Presentation] Kitaevスピン液体候補物質RuCl3の赤外吸収スペクトル測定2016

    • Author(s)
      長谷川慶直,青山拓也,池本夕佳,森脇太郎,佐々木宏也,今井良宗,大串研也
    • Organizer
      日本物理学会年次大会 金沢大学
    • Place of Presentation
      石川県金沢市
    • Year and Date
      2016-09-13
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Irを含むハニカム格子磁性体Ag3LiIr2O6の7Li核NMR2016

    • Author(s)
      高木滋,青山拓也,菊池武尊,大串研也
    • Organizer
      日本物理学会年次大会 金沢大学
    • Place of Presentation
      大阪府豊中市
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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