Establishment of a New Magnetoelectric Phenomenon - Current-Induced Magnetization

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01852
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: Itou Tetsuaki 東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 教授 (50402748)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 夏野 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (60424090)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 電流誘起磁性 / 電気磁気交差現象

Outline of Final Research Achievements

Although the "electric field"-induced magnetization effect has been widely discussed in the past, there has been little discussion or experimental demonstration of the "electric current"-induced magnetization effect. In this research project, we i) provided general symmetry consideration to discuss the "electric current"-induced magnetization, ii) selected candidate materials and presented experimental evidence of the current-induced magnetization by NMR measurements under pulsed electric current, and iii) clarified the underlying mechanism of the current-induced magnetization by first-principles band calculations. From these results, we succeeded in demonstrating the current-induced magnetization effect in bulk materials and clarifying the detailed conditions to realize the effect.

Free Research Field

凝縮系物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電気的入力により磁気的応答を引き出すという電気磁気効果は、産業上巨大な応用性を持っている。この効果の研究は19世紀末のピエール・キュリーによる「電場で磁化を誘起できるか？」という疑問提示に端を発している。そしてこの「電場」誘起磁化効果は、近年理論・実験とともに整備が進み、ほぼその発現条件が明らかとなりつつある。しかしながら、もう一つの電気磁気効果――すなわち「電流」誘起磁化――の発現可能性については、その巨大な応用性とは裏腹に、ほとんど議論・実験的実証はなかった。
このような状況において、本研究では、「電流」誘起磁化の実験的証拠を提示し、さらにその発現条件を明らかとすることに成功したものである。