| Project/Area Number |
23K22424
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| Project/Area Number (Other) |
22H01153 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | Institute of Science Tokyo |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 直 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (00222894)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
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| Keywords | 強誘電体 / 非線形光学 / 電子強誘電体 / 第二次高調波発生 / マルチフェロイック材料 / 非線形光学分光 / 電気磁気効果 / 非線形光学効果 / テラヘルツ / マルチフェロイック / 時間分解測光 / 鉄複合酸化物 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、鉄複電荷酸化物RFe2O4（R:希土類イオン）に対し、フェムト秒レーザパルスを用いた非線形光学特性測定、特に第二次高調波発生（SHG）観測を通してその電子強誘電性とその起源を明らかにする。研究に用いるRFe2O4単結晶試料は分担者の池田が合成する。具体的には、RFe2O4結晶においてDC電場印加による抗電場評価、光による電荷整列擾乱による分極ダイナミクスの解明、磁場による新奇電気磁気効果の探索を行い、従来型強誘電体には無い電子強誘電体にオリジナルな強誘電性機能を提示してみせる。
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| Outline of Final Research Achievements |
The aim of this study is to control and observe ferroelectric polarization of an electron ferroelectric RFe2O4 by an external field, and the following three research results were obtained.
(1) Terahertz waves were successfully generated by irradiating YbFe2O4 thin films deposited on YSZ substrates with 800 nm fs pulses. (2) The irradiation of LuFe2O4 single crystals with 800 nm fs pulses was found to produce a new photo-induced phase in which two kinds of Fe ions (Fe2+ and Fe3+) in the crystal take a new alignment state and the polarization direction of the system is changed. (3) Magnetic field dependence of second harmonic generation was measured for YFe2O4 crystals, and it was found that the polarization of this system can be reversed at room temperature in magnetic fields below 1000 Gauss.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で明らかにできたRFe2O4の新機能としては、(1) 薄膜化の成功と非線形光学素子への応用可能性（Y. Hu, Y. Okimoto et al., Materials 16, 1989 (2023)）、(2)光照射による分極の100フェムト秒制御（Y. Hu, Y. Okimoto et al., Phys. Rev. Mat. 8, 064402 (2024)）、(3)磁場による分極反転とマルチフェロイック材料への応用、の３点が挙げられる。これらの結果は、RFe2O4電子強誘電性の解明にとどまらず、室温で動作する全く新しい強誘電機能を提示するものである。
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