Spin Frustration and Magnetic Ferroelectricity

2009 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Novel States of Matter Induced by Frustration
• Project/Area Number: 19052001
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo (2010-2011); Tohoku University (2007-2009)
• Principal Investigator: ARIMA Takahisa Tohoku University, 多元物質科学研究所, 教授 (90232066)
• Project Period (FY): 2007 – 2011
• Keywords: 強相関電子系 / 磁気記録 / 磁性 / 低温物性 / 強誘電体物性

Research Abstract

フラストレート磁性強誘電体における強誘電性と結晶構造・磁気構造の対応関係を磁場下での振舞いも含めて完全に明らかにするとともに、磁気秩序と誘電性の強い結合を利用して新規外場効果を開拓する。
具体的には、フラストレート磁性強誘電体について、
(1) 結晶構造・磁気構造に対する磁場効果の研究を通じた巨大電気磁気効果の機構解明
(2) 磁気構造の電場による制御
(3) 励起構造の理論的・実験的解明
(4) 多分域構造を利用した新規外場応答の理論予測と実現
を目指す。磁気構造の電場による制御や、分域構造を利用した新規外場応答が実現できれば、強相関電子系における磁性と格子の結合という基礎科学的観点からのみでなく、例えば、磁気カイラリティ記録の電気的な読み書きなど、将来の応用の観点からも意義深い結果となる。このように本研究の目的を達成することにより、磁性強誘電体の新規物質・新規物性の開拓の明確な指針が得られる。

Research Products

• [Journal Article] Magnetic-Field-Induced Polarization Flop in Multiferroic TmMn2O5 (2009)
  • Author(s): M. Fukunaga, Y. Sakamoto, H. Kimura, Y. Noda, N. Abe, K. Taniguchi, T. Arima, S. Wakimoto, M. Takeda, K. Kakurai, K. Kohn
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. 103巻 Pages: 077204(1)-(4)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cycloidal Spin Order in the a-Axis Polarized Ferroelectric Phase of Orthorhombic Perovskite Manganite (2008)
  • Author(s): Y. Yamasaki, H. Sagayama, N. Abe, T. Arima, K. Sasai, M. Matsuura, K. Hirota, D. Okuyama, Y. Noda, Y. Tokura
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. 101巻 Pages: 097204(1)-(4)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magneto-dielectric phenomana in charge and spin frustrated system of layered iron oxide (2008)
  • Author(s): M. Naka, A. Nagano, S. Ishihara
  • Journal Title: Phys. Rev. B 77巻 Pages: 224441(1)-(15)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polarization Reversal in Multiferroic TbMnO3 with a Rotating Magnetic Field Direction (2007)
  • Author(s): N. Abe, K. Taniguchi, S. Ohtani, T. Takenobu, Y. Iwasa, T. Arima
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. 99巻 Pages: 227206(1)-(4)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Polarized neutron and synchrotron X-ray studies of helimagnetic ferroelectrics (2009)
  • Author(s): T. Arima
  • Organizer: Polarized Neutrons and Synchrotron X-Rays for Magnetism 2009
  • Place of Presentation: Bonn, Germany
  • Year and Date: 2009-08-03
• [Book] 金属錯体の現代物性化学 (2008)
  • Author(s): 有馬孝尚
  • Total Pages: 295-312
  • Publisher: 三共出版社
• [Remarks]
  • URL: http://www.frustration.jp/modules/xpwiki/?Publications%2FMultiferroics