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Study of new multiferroics based on spin chirality of triangular lattice antiferromagnet

Research Project

Project/Area Number 18K03536
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

綿貫 竜太  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 特別研究教員 (30396808)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywordsマルチフェロイクス / スピンカイラリティ / 磁性 / 単結晶育成 / 結晶構造解析 / パルス強磁場
Outline of Annual Research Achievements

磁性由来の強誘電性を示す「マルチフェロイック物質」の発現機構は複数知られており、その中でも特にスピンカレント機構が最も良く研究されている。一方、三角格子反強磁性体RbFe(MoO4)2 (RFMO)において、磁気転移に伴ってc軸方向に自発電気分極が現れることが確認され、研究代表者らが面内スピンカイラリティが強誘電性の主たる起源であることを実証した。しかし、その微視的発現メカニズムは、従来のスピンカレント機構では説明できないため、重要な未解決課題として残されている。本研究では、関連物質として期待されるCsFe(MoO4)2 (CFMO)を中心に研究対象とし、加えてKFe(MoO4)2 (KFMO)および天然鉱石『岩手石』 Na2BaMn(PO4)2を研究対象とした。これらの結晶構造や磁性と強誘電性を調べることで系統的に理解し、これらに発現する磁性由来の強誘電性の微視的発現メカニズムを明らかにすることを目的とした。研究代表者は、研究対象物質であるCFMOおよびKFMOの単結晶育成に取り組み、結晶育成条件の最適化を行った。試行錯誤の結果、CFMO, KFMO両物質の極めて大型で純良な単結晶の育成に成功した。育成した単結晶を用いてX線回折実験を行い、CFMOとKFMOの詳細な結晶構造を初めて明らかにした。特に、KFMOは過去に報告された結晶構造が間違っていることを明らかにした。また、CFMOとKFMOの磁化と比熱のマクロ測定により磁性の詳細を調べた。さらに、CFMOのパルス強磁場化の電気分極測定からスピンカイラリティを起源とするマルチフェロイクスの発現を初めて明らかにした。スピンカイラリティ由来の強誘電性の2例目の発見である。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2021 2020

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Spin glass behavior and magnetic boson peak in a structural glass of a magnetic ionic liquid2021

    • Author(s)
      Kofu Maiko、Watanuki Ryuta、Sakakibara Toshiro、Ohira-Kawamura Seiko、Nakajima Kenji、Matsuura Masato、Ueki Takeshi、Akutsu Kazuhiro、Yamamuro Osamu
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 12098-12098

    • DOI

      10.1038/s41598-021-91619-z

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Redetermination of the crystal structure of R5Si4 (R = Pr, Nd) from single-crystal X-ray diffraction data2020

    • Author(s)
      K. Yokota, R. Watanuki, M. Nakashima, M. Uehara, J. Gouchi, Y. Uwatoko and I. Umehara
    • Journal Title

      Acta Crystallographica Section E, CRYSTALLOGRAPHIC COMMUNICATIONS

      Volume: 76 Issue: 4 Pages: 510-513

    • DOI

      10.1107/s2056989020002789

    • Related Report
      2020 Research-status Report 2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] High-speed Epitaxial Growth of M-type Strontium Hexaferrite Films on Sapphire using Metal-Organic Chemical Vapor Deposition and Their Magnetic Property2020

    • Author(s)
      K. Kato, R. Watanuki, A. Ito
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 274 Pages: 128046-128046

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2020.128046

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] High-speed epitaxial growth of Y3Fe5O12 thick film with high magnetization on (4 2 0) Y3Al5O12 substrate using metal-organic chemical vapor deposition2020

    • Author(s)
      Aida Honoka、Watanuki Ryuta、Ito Akihiko
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 276 Pages: 128228-128228

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2020.128228

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Improved accuracy in high-frequency AC transport measurements in pulsed high magnetic fields2020

    • Author(s)
      Mitamura Hiroyuki、Watanuki Ryuta、Kampert Erik、F?rster Tobias、Matsuo Akira、Onimaru Takahiro、Onozaki Norimichi、Amou Yuta、Wakiya Kazuhei、Matsumoto Keisuke T.、Yamamoto Isao、Suzuki Kazuya、Zherlitsyn Sergei、Wosnitza Joachim、Tokunaga Masashi、Kindo Koichi、Sakakibara Toshiro
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 91 Issue: 12 Pages: 125107-125107

    • DOI

      10.1063/5.0014986

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 数値位相検波法における高速信号分離2021

    • Author(s)
      三田村裕幸, 綿貫竜太
    • Organizer
      日本物理学会 2021年秋季大会プログラム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 特許権2021

    • Inventor(s)
      綿貫竜太 三田村裕幸
    • Industrial Property Rights Holder
      綿貫竜太 三田村裕幸
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Acquisition Date
      2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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