Spin-chirality-driven ferroelectricity on perfect triangular lattice antiferromagnets

• Project/Area Number: 26400329
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Mitamura Hiroyuki 東京大学, 物性研究所, 助教 (60282604)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 榊原 俊郎 東京大学, 物性研究所, 教授 (70162287)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): SUZUKI Kazuya 横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (80206466) ; WATANUKI Ryuta 横浜国立大学, 工学研究院, 特別研究教員 (30396808)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2016: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2015: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2014: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: スピンカイラリティ / マルチフェロイック / スピンフラストレーション / 三角格子 / パルス磁場 / 中性子散乱 / 三角格子反強磁性体 / 電気分極 / 焦電法 / 幾何学的スピンフラストレーション / ハイゼンベルクスピン / 完全三角格子反強磁性体

Outline of Final Research Achievements

We have clarified that in-plane spin chirality on a perfect triangular lattice antiferromanget can induce ferroelectricity through our theory (study of magnetic symmetry) and experiment (pyroelectric measurement in pulsed magnetic fields and neutron diffraction measurement in quasi static magnetic fields. We have also shown that this phenomena strongly depend on its crystal structure. Moreover, we have clarified the possible space group of the crystal. We have succeeded to find another material showing the phenomena based on this expectation.

Research Products

• [Journal Article] 物性物理学における‘スピンカイラリティ’はカイラルか？ (2016)
  • Author(s): 三田村裕幸
  • Journal Title: 日本物理学会誌 Volume: 71 Pages: 857-858
  • NAID: 130006191055
  • Open Access
• [Journal Article] Field-induced phase transitions and magnetoferroelectricity in the perfect triangular lattice antiferromagnet RbFe(MoO4)2 in a vertical magnetic field (2016)
  • Author(s): Mitamura H, Watanuki R, Onozaki N, Amou Y, Kono Y, Kittaka S, Shimura Y, Yamamoto I, Suzuki K, Sakakibara T
  • Journal Title: J. Magn. Magn. Mater. Volume: 400 Pages: 70-72
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 完全三角格子反強磁性体におけるスピンカイラリティの巨視的観測 (2015)
  • Author(s): 三田村裕幸、榊原俊郎
  • Journal Title: 物性研だより Volume: 55 Pages: 4-7
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 三角格子反強磁性体のスピンカイラリティと強誘電性 (2015)
  • Author(s): 三田村裕幸、綿貫竜太、金子耕士、榊原俊郎
  • Journal Title: 固体物理 Volume: 50 Pages: 821-832
  • NAID: 40020704829
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Spin-Chirality-Driven Ferroelectricity on a Perfect Triangular Lattice Antiferromagnet (2014)
  • Author(s): H. Mitamura, R. Watanuki, K. Kaneko, N. Onozaki, Y. Amou, S. Kittaka, R. Kobayashi, Y. Shimura, I. Yamamoto, K. Suzuki, S. Chi, and T. Sakakibara
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 113 Issue: 14 Pages: 1472021-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.113.147202
  • Peer Reviewed
• [Presentation] PrT2Zn20 (T = Ir, Rh)のパルス強磁場中磁気抵抗測定 (2016)
  • Author(s): 三田村裕幸、E. Kampert、T. Foerster、 K. Goetze、 S. Zherlitsyn、J. Wosnitza、榊原俊郎、脇舎和平、松本圭介、鬼丸孝博、高畠敏郎
  • Organizer: 日本物理学会２０１６年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
• [Presentation] ドレスデン強磁場施設におけるパルス強磁場中高精度磁気抵抗測定技術の開発 (2016)
  • Author(s): 三田村裕幸、E. Kampert、T. Foerster、 K. Goetze、S. Zherlitsyn、J. Wosnitza、榊原俊郎、脇舎和平、松本圭介、鬼丸孝博、高畠敏郎、鈴木慎太郎、辻本真規、 Z. Tian、志村恭通、中辻知
  • Organizer: 物性研究所短期研究会 強磁場コラボラトリー、国際協力と強磁場科学の将来
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所（千葉県柏市）
• [Presentation] Field-induced phase transitions and magnetoferroelectricity in the perfect triangular lattice antiferromagnet RbFe(MoO4)2 in a vertical magnetic field (2015)
  • Author(s): H. Mitamura, R. Watanuki, N. Onozaki, Y. Amou, Y. Kono, S. Kittaka, Y. Shimura, I. Yamamoto, K. Suzuki, and T. Sakakibara
  • Organizer: 20th International Conference on Magnetism (ICM 2015)
  • Place of Presentation: スペイン／バルセロナ
  • Year and Date: 2015-07-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Multiferroicity in the perfect triangular lattice antiferromagnet RbFe(MoO4)2 (2015)
  • Author(s): Hiroyuki MITAMURA, Ryuta WATANUKI, Koji KANEKO, Norimichi ONOZAKI, Yuta AMOU, Yohei KONO, Shunichiro KITTAKA, Riki KOBAYASHI, Yasuyuki SHIMURA, Isao YAMAMOTO, Kazuya SUZUKI, Songxue CHI, Toshiro SAKAKIBARA
  • Organizer: 11th International Conference on Research in High Magnetic Fields (RHMF 2015)
  • Place of Presentation: フランス／グルノーブル
  • Year and Date: 2015-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 完全三角格子反強磁性体におけるスピンカイラリティ起源の強誘電性 (2014)
  • Author(s): 三田村裕幸、綿貫竜太、金子耕士、小野崎紀道、天羽祐太、橘高俊一郎、小林理気、志村恭通、山本勲、鈴木和也、Songxue Chi、榊原俊郎
  • Organizer: 強磁場科学研究会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府、豊中市）
  • Year and Date: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [Presentation] 完全三角格子反強磁性体RbFe(MoO4)2におけるスピンカイラリティ起源の強誘電性 (2014)
  • Author(s): 綿貫竜太、三田村裕幸、金子耕士、小野崎紀道、天羽祐太、橘高俊一郎、小林理気、志村恭通、山本勲、鈴木和也、Songxue Chi、榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 中部大学（愛知県、春日井市）
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Remarks] 三田村裕幸の部屋
  • URL: http://sakaki.issp.u-tokyo.ac.jp/user/mitamura/san_tian_cun_yu_xingno_bu_wu/Top.html
• [Remarks] 磁性体で「スピンカイラリティ」由来の強誘電性を立証
  • URL: http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/issp_wms/DATA/OPTION/release20141001.pdf
• [Patent(Industrial Property Rights)] フィルタリング装置及びフィルタリング方法 (2017)
  • Inventor(s): 三田村裕幸
  • Industrial Property Rights Holder: 三田村裕幸
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2017-03-09
  • Overseas