2022 Fiscal Year Annual Research Report
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21H04436
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
木村 剛 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (80323525)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | フェロアキシャル秩序 / 非相反光学応答 / データベーススクリーニング / 電気磁気光学効果 / ドメイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和４年度は、フェロアキシャル物質の開発、レーザー照射による結晶キラリティ操作、非相反光学効果を利用した反強磁性ドメインの観測などの研究を推進した。
データベーススクリーニングによって、新規フェロアキシャル物質の探索を行った。近年、フォノン計算の技術的発展を背景に、データベーススクリーニングによる物質探索が盛んになってきている。この手法をフェロアキシャル物質の探索に適用した。RbFe(MoO4)2の属するglaserite化合物を対象とし、対称性に関するスクリーニングにより候補物質を抽出した。そのうち、単結晶合成の前例があるK2Zr(PO4)2に着目し、フォノン計算によって、フェロアキシャル相転移の存在を示唆する結果を得た。さらに電場誘起旋光効果を用いたフェロアキシャルドメインの可視化、中性子回折を用いた回転歪みの温度依存性の観測などを行い、同物質が700K付近にフェロアキシャル相転移を有することを明らかにした。
Cr2O3は線形電気磁気効果を示す反強磁性体の代表物質であり、同物質における反強磁性ドメインについては、これまでに第二高調波発生を用いた観測などが行われている。それらの既存の手法よりも簡便な新たな観測手法として、非相反光学効果を用いた新たな反強磁性ドメイン観測法を提案・測定系の構築を行った。令和２～３年度に構築した電場変調イメージング技術をさらに拡張した顕微測定系を用いて電場誘起ファラデー効果、電場誘起円二色性の空間分布を観測することにより、Cr2O3の反強磁性ドメインを明瞭に可視化することに成功した。また、令和３度から構築を進めてきた偏光変調イメージング技術を利用した測定系を用いて、反射配置における反強磁性ドメインの観測にも成功した。
また、令和３年度に購入した偏光カメラを用いて、レーザー照射による結晶キラリティ反転の直接観測にも成功した。
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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
令和４年度は、令和２～３年度より構築を進めてきた電場変調および偏光変調イメージング法を利用した光学特性測定系をフェロアキシャル物質、マルチフェロイック物質、キラル物質に適用し、それぞれの物質に特有の光学応答（フェロアキシャル物質における電気旋光効果、マルチフェロイック物質における電場誘起ファラデー効果・電場誘起円二色性、キラル物質におけるレーザー照射キラル反転の観測など）を実験的に明らかにすることができた。さらに、データベーススクリーニングや第一原理計算といった申請時には考えていなかった手法を利用したフェロアキシャル物質探索のアプローチを提示し、実際に新たなフェロアキシャル物質を見つけることに成功した。これらの研究の進展より、研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では【物質探索・合成】、【測定手法の構築・測定】、【秩序変数・ドメインの制御】、【新規複合物性・巨大応答の開拓】といったアプローチで新規フェロイック秩序物性としてのフェロアキシャル秩序物性の創成・その学理の構築をはかり、磁気トロイダル秩序など他のフェロイック秩序物性との結合現象に
起因する新規物性を開拓することを目的としている。令和４年度までの研究で、【物質探索・合成】に関しては、文献・データベース調査に加えて、データベーススクリーニングや第一原理計算の手法によるフェロアキシャル物質探索の新たなアプローチを提示したが、これらを活用してさらなる物質探索を展開していく。【測定手法の構築・測定】に関しては、令和４年度の研究でマルチフェロイック物質における反射光の非相反回転を用いることにより、反強磁性ドメインの観測が可能であることを提示した。この手法は絶縁体のみならず金属系反強磁性体にも応用可能ということで、令和５年度以降、金属系にも対象を広げた物質展開を進めていく。これらの研究項目で見つかった物質や構築された測定系を利用して、【秩序変数・ドメインの制御】、【新規複合物性・巨大応答の開拓】へと展開させる予定である。
成果発表については、国際会議の開催はコロナ前の状況に戻りつつあるということで、論文発表のみならず、国際会議などでも積極的に発信していく。また、令和５年度は、本研究代表者がマルチフェロイクスに関する国際会議を主催する予定であり、この機会を通じて、周辺研究に関してさらなる情報収集に努める予定である。
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