| Project/Area Number |
23K23210
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| Project/Area Number (Other) |
22H01942 (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 29010:Applied physical properties-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
IKEDA Naoshi 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (00222894)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 達生 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (10222259)
沖本 洋一 東京科学大学, 理学院, 准教授 (50356705)
藤原 孝将 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センター, 主任研究員 (50847150)
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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 |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
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| Keywords | 電子強誘電体 / lectron ferroelectrics, / RFe2O4 / LuFe2O4 / YbFe2O4 / YFe2O4 / ElectronicFerroelectrics / RFE2O4 / 電荷秩序 / フラストレーション / マルチフェロイック / 電子強誘電性 / 電荷秩序相 / 逐次相転移 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は電子強誘電体の常温の存在を解明してきた。そして超高速応答、省電力分極反転、THz発生源動作，マルチフェロイック機能などの魅力的な新機能を持つことも明らかにしてきた。この新しい物性は、極めて柔らかな電気分極の超高速応答があることを解明してきた。その起源は鉄d電子間の相互作用にある。本研究は、電子強誘電体の低温の逐次相転移近傍に注目し、極性電荷秩序(強誘電)相と非極性電荷秩序相の境界領域、さらにそれに重なる磁気相転移点での、誘電応答、磁気応答、光応答解析技術を開発しながら、最終的にFeイオン間相互作用に役割を持つと示唆されるスピン揺らぎ効果の役割を、世界に先駆け総合的に解明する。
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| Outline of Final Research Achievements |
This research explores "electron ferroelectrics," exhibiting electric polarization from electron redistribution without ion displacement, promising ultra-low-energy and high-speed applications．The study aims to understand their origin and functions in rare-earth double-charge iron oxides (RFe2O4), particularly verifying that competing d-electron interactions drive electron stripe structures. Experiments on high-quality YFe2O4 crystals and films revealed precise control of polarization domains using short pulses, leading to a low-energy memory function superior to existing MRAM. Other findings include observing polarization hysteresis, a giant magnetostrictive effect in non-magnetic regions linked to spin fluctuations, and analyzing charge order melting by laser irradiation on distinct electronic and phononic timescales. An unknown phase transition near 300K was also identified. These results deepen the understanding of electron ferroelectricity and its potential applications.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究により、電子強誘電体のが示す優れた特性の基礎理解が進んだ。本研究の成果は、強相関電子系理解に立脚した新しい強誘電体の実在が明瞭になっただけではなく、本研究で見出した新現象から、近未来の文明発展の基礎を得た。例えば、極めて低エネルギーで動作する強誘電体デバイス、psecレベルで超高速応答する強誘電体デバイス、現在のMRAMなどに比べ10桁以上低いエネルギーでのメモリーデバイス、新しいTHz発生源、新原理で動作する巨大磁歪材料などである。
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