Development of techniques for simultaneous measurements of neutron diffraction and electric polarisation under high pressure and its application to strongly correlated transition metal oxides.

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K12646
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: Osakabe Toyotaka 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (80354900)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 高圧力 / 中性子回折 / 電気分極 / JRR-3 / マルチフェロイクス

Outline of Final Research Achievements

We have successfully developed a special aluminum alloy gasket with a mitanilight anodic oxide coating as an insulating layer for the hybrid-anvil high-pressure cell (HAC) to perform simultaneous measurements of single-crystal neutron diffraction and electric polarization by pyro-current technique under high pressure. We have also carried out high-pressure neutron diffraction experiments on a single-crystal sample of Mn-based multiferroic material TbMn2O5 using the HAC and completed the temperature-pressure phase diagram up to 6.5 GPa. The results predicted that the mechanism of appearance of electric polarization changes with pressure. The technique for simultaneous measurement of neutron diffraction and electric polarization under high pressure is still under development.

Free Research Field

物性物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高圧力は未知の物質相創生や物性制御を可能にするため、本研究による中性子磁気回折と電気分極を同じ高圧条件下で測定を可能にする技術開発は、物質科学研究において極めて重要な実験研究の手段を提供することになるとともに中性子科学の可能性を広げるものである。また、本研究で開発した手法をMn系マルチフェロイック物質に適用することで、未知の圧力誘起電気磁気交差相関相の発見につながり、将来の省エネルギー記録素子等の機能材料創生に貢献するものである。