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Development of room temperature artificial multiferroic materials using nonlinear optical probes

Research Project

Project/Area Number 17H04844
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Condensed matter physics I
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Matsubara Masakazu  東北大学, 理学研究科, 准教授 (50450648)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥25,740,000 (Direct Cost: ¥19,800,000、Indirect Cost: ¥5,940,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2017: ¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Keywordsマルチフェロイック物質 / メタマテリアル / 非線形光学効果 / 光第二高調波発生 / 光ガルバノ効果 / スピン流 / 第二高調波発生 / 光第二高調波発生(SHG) / イメージング
Outline of Final Research Achievements

In this research, we created room temperature artificial multiferroic materials by controlling a nano-space smaller than the wavelength of light, and examined a novel nonlinear optical effects. As a result, we found that by introducing artificial noncentrosymmetric nanostructures into conventional room temperature ferromagnets, ultrafast zero-bias photocurrents (spin-polarized photocurrents) were generated by the irradiation of fs laser beam. In addition, we found novel principles for light wavelength conversion and solar cell by inversion-broken spin arrangements.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、電気と磁気を兼ね備えるマルチフェロイック物質をメタマテリアルのパラダイムのもと人工的に実現することで、材料開発の新たな設計指針を見出しつつ、そこで発現する電気・磁気両応答型の非線形光学機能を開拓した。これにより、光科学、物性科学、ナノ構造・材料科学の分野を横断的かつ重層的に集積・発展させる次世代のナノテクノロジーに向けた新たな知見を得ることができた。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 非反転対称磁性体の作製と新規スピン光機能の探索2020

    • Author(s)
      松原正和, 加藤剛志
    • Journal Title

      NanotechJapan Bulletin

      Volume: 13

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  • [Journal Article] Ultrafast control of magnetic interactions by optical pulses2019

    • Author(s)
      松原正和
    • Journal Title

      Oyo Buturi

      Volume: 88 Issue: 7 Pages: 475-479

    • DOI

      10.11470/oubutsu.88.7_475

    • NAID

      130007709459

    • ISSN
      0369-8009, 2188-2290
    • Year and Date
      2019-07-10
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  • [Journal Article] Polar state induced by block-type lattice distortions in BaFe2Se3 with quasi-one-dimensional ladder structure2019

    • Author(s)
      Takuya Aoyama, Satoshi Imaizumi, Takuya Togashi, Yoshifumi Sato, Kazuki Hashizume, Yusuke Nambu, Yasuyuki Hirata, Masakazu Matsubara, and Kenya Ohgushi
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 99 Issue: 24 Pages: 241109-241109

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.241109

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  • [Journal Article] Ultrafast optical control of magnetic interactions in carrier-density-controlled ferromagnetic semiconductors2019

    • Author(s)
      Masakazu Matsubara
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 9 Issue: 5 Pages: 948-948

    • DOI

      10.3390/app9050948

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      小林隆嗣, 櫻木俊輔, 石原照也, 松原正和
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      Masakazu Matsubara
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      大島大輝, 加藤剛志, 小林隆嗣, 佐藤佳史, 松原正和
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  • [Presentation] 光第二高調波発生による磁性体ナノ構造中のトロイダルモーメントの検出2018

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      佐藤佳史, 櫻木俊輔, 石原照也, 松原正和
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  • [Presentation] 磁性体人工ナノ構造における磁気光ガルバノ効果の観測と空間マッピング2018

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      小林隆嗣, 加藤剛志, 岩田聡, 松原正和
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      日本物理学会2018年秋季大会
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  • [Presentation] 非磁性金属メタマテリアル/YIG積層膜における磁気応答光電流の観測2018

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      小林隆嗣, 富樫拓也, 日置友智, 齊藤英治, 石原照也, 松原正和
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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

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      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
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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2018

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      今泉聖司, 青山拓也, 富樫拓也, 佐藤佳史, 松原正和, 大串研也
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      第3回「固体化学フォーラム」研究会
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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

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      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
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  • [Presentation] 磁気的な第二高調波発生による磁性体ナノ構造中のトロイダルモーメントの検出2018

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      佐藤佳史, 櫻木俊輔, 富樫拓也, 石原照也, 松原正和
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      東北大学大学院理学研究科・生命科学研究科理学・生命科学2研究科合同シンポジウム2018
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  • [Presentation] 光第二高調波発生による磁性体ナノ構造中のトロイダルモーメントの検出2018

    • Author(s)
      佐藤佳史, 櫻木俊輔, 富樫拓也, 石原照也, 松原正和
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  • [Presentation] 非対称ユニットセルをもったAlプラズモニック結晶スラブの光誘起起電力2018

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      岩田健吾, 矢野春菜, 松原正和, 中川勝, 石原照也
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  • [Presentation] 磁性体人工ナノ構造を用いた磁気光ガルバノ効果の観測2018

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      小林隆嗣, 富樫拓也, 加藤剛志, 岩田聡, 松原正和
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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
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    • Invited
  • [Remarks] ホームページ

    • URL

      http://sspp.phys.tohoku.ac.jp/matsubara

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2024-12-25  

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