2010 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Novel States of Matter Induced by Frustration |
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19052002
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
大和田 謙二 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (60343935)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 直人 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30376652)
野口 祐二 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (60293255)
森 茂生 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (20251613)
冨田 裕介 東京大学, 物性研究所, 助教 (50361663)
若林 裕助 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (40334205)
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| Keywords | リラクサー強誘電体 / 中性子散乱 / 放射光X線散乱 / 電子顕微鏡・電子線回折 / 結晶成長 / 有効格子模型 / 本質的不均質性 / フラストレーション |
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| Research Abstract |
・高酸素圧溶融引き上げ法により数種類の高品質Bi系・Nb系ペロブスカイト型強誘電体の高品質大型単結晶の育成に成功し,その強誘電・圧電特性を明らかにした。
・浮遊帯域溶融法によるBiFeO_3-(Bi,K)TiO_3系単結晶の育成に成功した。精密構造解析によりこの材料系におけるリラクサーの起源が、10-20nmのスケールのドメイン構造の動的挙動に由来することを明らかにした。
・磁性イオンを持つリラクサー誘電体であるBiFeO_3-BaTiO_3混晶系に対する回折実験と誘電率・磁化測定の結果から、誘電性を担うドメインサイズと等しい大きさの磁気ドメインを起源とする超常磁性が観測される事を発見した。
・X線非弾性散乱によりDisordered-PINにおけるフォノンを広い温度範囲で計測し、リラクサー発現に関わる、フォノン不安定性に基づくフラストレーションの効果とBサイトランダムネスの役割を実験的に明らかにした。
・ランダムネスのない模型を用いてリラクサー的・グラス的な振る舞いを記述することは非常に困難な挑戦であるが、臨界的緩和を示す短距離秩序相をもつランダムネスのない反強誘電模型を構築しその相転移について調べた。
・パルス中性子実験施設J-PARCを利用し、リラクサー強誘電体PMN-30%PTの広い(Q,ω)空間における格子ダイナミクスを測定し、系の不均質をもたらす複数のソフトモード(Γ点、M点、R点)を見出した。
・透過型電子顕微鏡法を用いてPMN-PTのMPB領域でのドメイン構造解析を行い、約10～20nm程度の単斜晶構造によるドメイン構造の形成を明らかにした。また分極方向が[112]であること見出し、巨大圧電応答の起因として分極回転モデルの実験的実証を行った。一方、コヒーレントX線回折を用いてPZN-9%PTにおける局所的分極領域の成長とその動的性質を調べ、リラクサーにおける時間空間階層性と誘電応答との関係を明らかにした。
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