マルチフェロイック物質RMn2O5の巨大電気磁気効果の起源

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21244051
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 野田 幸男 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80127274)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 宏之 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (50312658)
• Keywords: マルチフェロイック / 中性子回折 / 構造物性 / 強誘電性 / 磁気秩序

Research Abstract

本研究では、マルチフェロイック物質RMn_2O_5の磁気的・構造的・誘電的性質を解明してその巨大電気磁気効果の起源を解明する。平成22年度は次のことを実施した。(1)設置した大型中性子二次元検出器の初期テストを行い、不都合な点などを見つけて調整した。(2)韓国原子力研究所のHANARO原子炉に設置している二次元検出器の一号機を用いて、高効率中性子測定のための条件の洗い出しやプログラム開発を行った。いくつかの標準試料で構造解析が出来るまでに測定手法は進展した。(3)YbMn_2O_5の電気測定の実験からTmMn_2O_5と同様な外部磁場による電気分極の90度回転現象を発見した。また、この物質の強誘電相と磁気秩序相の温度磁場相図を完成した。(4)(TmYb)Mn_2O_5の混晶系の中性子実験をJ-PARCのi-xMATERIAで行った。同時に行った電気測定と磁気測定から温度組成相図を作成した。(5)放射光を用いて、中性子では実験が困難なEuMn_2O_5とSmMn_2O_5の強誘電秩序に伴う格子変調磁気歪みを測定して、これらの物質での磁気伝搬ベクトルの温度変化を間接的ながら求めた。(6)YMn^<4+>(Mn^<3+>_<1-x>Ga^<3+>_x)O_5におけるスピンカイラリティと分極の関係を偏極中性子実験により明らかにした。(7)EuMn_2O_5とYMn_2O_5の高圧低温での電気分極測定及び中性子磁気伝搬ベクトルの測定を行った。EuMn_2O_5では、これまでのRMn205では見られていない磁気伝搬ベクトルが初めて観測された。なお、平成23年3月に行うはずであった韓国での中性子実験と物理学会での発表は地震のために中止となり、平成23年度に一部繰り越して実施した。

Research Products

• [Journal Article] Magnetic Phase Transitions and Magnetic-Field-Induced Polarization Flops in Multiferroic YbMn2O5 (2011)
  • Author(s): M.Fukunaga, Y.Sakamoto, H.Kimura, Y.Noda
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn Volume: 80 Pages: 014705(5pp)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] マルチフェロイックRMnO3およびRMn2O5の磁気構造の解析 (2010)
  • Author(s): 有馬孝尚、木村宏之
  • Journal Title: ISOTOPES誌 Volume: 59(No.8) Pages: 519-527
• [Journal Article] Classification and Interpretation of the Polarization of Multiferroic RMn2O5 (2010)
  • Author(s): M.Fukunaga, Y.Noda
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn Volume: 79 Pages: 054705(5pp)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] YMn^<4+>(Mn^<3+>_<1-x>Ga^<3+>_x)O_5におけるスピンカイラリティと分極 (2011)
  • Author(s): 脇本秀一, 木村宏之, 福永守, 坂本勇馬, 加倉井和久, 野田幸男
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] マルチフェロイック物質RMn_2O_5(R=Y,Eu)の高圧下での電気・磁気効果 (2011)
  • Author(s): 藤山聖, 林勁, 福永守, 木村宏之, 野田幸男, 平賀晴弘, 野島勉
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] マルチフェロイック物質TmMn_2O_5セラミックスの分極測定 (2011)
  • Author(s): 山崎健太, 福永守, 野田幸男
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] 誘電率の温度変化の複数試料同時測定によるTm_<1-x>Yb_xMn_2O_5の相図 (2011)
  • Author(s): 福永守, 山崎健太, 野田幸男
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] Measurement of complicated temperature-dependent polarization of multiferroic RMn2O5 (2011)
  • Author(s): M.Fukunaga, Y.Noda
  • Organizer: International Conference on Frustration in Condensed Matter (ICFCM)
  • Place of Presentation: Sendai
  • Year and Date: 20110111-20110114
• [Presentation] Ga置換したYMn^<4+>(Mn_<1-x>Ga_x)^<3+>O_5の磁気カイラリティと電気分極 (2010)
  • Author(s): 脇本秀一、加倉井和久、坂本勇馬、福永守、木村宏之、野田幸男
  • Organizer: 日本中性子科学会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 20101209-20101211
• [Presentation] Tm_<1-x>Yb_xMn_2O_5の中性子回折での組成決定及び誘電・磁気相図作成 (2010)
  • Author(s): 山崎健太、福永守、木村宏之、野田幸男、石垣徹
  • Organizer: 日本中性子科学会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 20101209-20101211
• [Presentation] The Validity of Neutron Magnetic and Crystal Structure Analysis Using Single Crystals on Material Science (2010)
  • Author(s): Y.Noda
  • Organizer: Advanced structure analysis and characterization of ceramic materials (ICC3)
  • Place of Presentation: Osaka(招待講演)
  • Year and Date: 20101114-20101118
• [Presentation] Which Is Major Player, S・S or S x S, in the Ferroelectricity of RMn2O5? (2010)
  • Author(s): Y.Noda
  • Organizer: The 8th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics (JKC-FE08)
  • Place of Presentation: Egret Himeji, Himeji(招待講演)
  • Year and Date: 20100803-20100806
• [Presentation] Substitution Effect of non-magnetic Ga for Mn on Magnetic and Dielectric Properties of Multiferroic YMn2O5 (2010)
  • Author(s): H.Kimura, Y.Sakamoto, M.Fukunaga, Y.Noda, N.Abe, T.Arima, H.Hirakai
  • Organizer: The 8th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics (JKC-FE08)
  • Place of Presentation: Egret Himeji, Himeji
  • Year and Date: 20100803-20100806
• [Presentation] Lattice modulation of multiferroic (Eu, Sm) Mn2O5 studied by synchrotron radiation x-ray (2010)
  • Author(s): S.Horio, K.Yamazaki, J.Lin, M.Fukunaga, H.Kimura, Y.Noda, N.Abe, T.Arima, H.Nakao, Y.Wakabayashi
  • Organizer: The 8th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics (JKC-FE08)
  • Place of Presentation: Egret Himeji, Himeji
  • Year and Date: 20100803-20100806
• [Presentation] Coexisting of Two Different Mechanisms of Ferroelectricity in Multiferroic RMn2O5 (2010)
  • Author(s): Y.Noda
  • Organizer: The 10th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity (RCBJSF-10)
  • Place of Presentation: Tokyo Institute of Technology, Yokohama(招待講演)
  • Year and Date: 20100620-20100624
• [Presentation] シンクロトロン放射光X線によるマルチフェロイック物質(Eu,Sm)Mn2O5の格子変調ベクトルの測定 (2010)
  • Author(s): 堀尾哲, 山崎健太, 林勁, 福永守, 木村宏之, 野田幸男, 阿部伸行, 有馬孝尚, 中尾裕則, 若林裕助
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] マルチフェロイック物質Tm1-xYbxMn2O5の誘電・磁気相図 (2010)
  • Author(s): 山崎健太, 福永守, 木村宏之, 石川喜久, 鬼柳亮嗣, 野田幸男, 石垣徹, 有馬孝尚, 木村憲彰
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] マルチフェロイック物質YMn2O5の磁性・非磁性不純物置換効果 (2010)
  • Author(s): 木村宏之, 山崎健太, 坂本勇馬, 福永守, 野田幸男, 平賀晴弘
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] マルチフェロイックRMn2O5における分極の電場応答と奇妙な温度変化の解釈 (2010)
  • Author(s): 福永守, 野田幸男
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-23