2020 Fiscal Year Research-status Report
Observation of antiferromagnetic order dynamics by soft x-ray diffraction imaging
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20K20107
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
石井 祐太 東北大学, 理学研究科, 助教 (40847232)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 磁気ダイナミクス / マルチフェロイック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、放射光軟X線を利用して、反強磁性マルチフェロイック中に誘起される磁気ダイナミクスの実空間・時間観測を目的としている。
研究1年目として、以下2つの成果がある。
i) まず強磁性体試料に誘起される磁気ダイナミクスの時分解磁気散乱測定手法の確立を目指した。 放射光施設では、通常、数十ピコ程度の幅を持つパルスX線が入射されるが、このパルスX線に同期したマスターオシレーション信号がマイクロ波として利用できる。こ のマイクロ波を位相回路により遅延し、逓倍をかけることで周波数変調を行い試料に入力する。このマイクロ波により誘起された磁気ダイナミクスのパルスX線で観測する、時分解測定システムを構築した。このシステムを用いることで、強磁性体中に誘起される磁気ダイナミクスの観測に成功した。
ii) マルチフェロイック試料に可視光レーザー光を入射することで誘起される電気磁気効果を、軟X線回折を用いて観測するポンプアンドプローブ測定により、逆空間上での時分割測定に成功した。磁性体では、レーザー照射により、磁気秩序の準安定相が非常に速い時間スケールで生成されることがある。マルチフェロイックにおいてこの現象が生じると、レーザー照射による高速電気分極スイッチングが可能となり、応用上においても注目すべき現象である。本研究では、この準安定相から基底状態に緩和する様子を、軟X線磁気回折により捉えることに成功し、確かに電気分極スイッチングが生じていることを確かめた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
強磁性体中ではあるが、反強磁性体のダイナミクス観測に応用可能な時分解測定システムを構築し、実際に磁気ダイナミクスの観測に成功したため。
一方、コロナ禍の影響のため、海外への出張が滞り、放射光を利用した軟X線実験に支障が出たため、計画より遅れた部分も多少存在する。
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| Strategy for Future Research Activity |
より速い時間スケール(フェムト秒)の磁気ダイナミクスの観測のためには、海外の放射光施設の利用が必須であるが、コロナ禍のため当面、不可能であることが予想される。そこで、当初の計画を変更し、比較的遅い時間スケール(ピコ秒)であると予想される、強磁性マルチフェロイック物質(BiFeO3等)に着目し、これらのマイクロ波応答を調べる。このための装置や試料周りの備品を、本研究費により購入する。
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| Causes of Carryover |
当初計画していたエレクトロメータは、他施設で使用可能な状況であったため、購入を取りやめ、マイクロ波誘起の備品を購入したため。
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Research Products
(1 results)
