2013 Fiscal Year Annual Research Report
テラヘルツパルス電磁波によるスピン秩序の制御と動的挙動の観測
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23244063
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
末元 徹 東京大学, 物性研究所, 教授 (50134052)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中嶋 誠 千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40361662)
西野 正理 独立行政法人物質・材料研究機構, 理論計算科学ユニット, 主幹研究員 (80391217)
南 康夫 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60578368)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / スピン / 強磁性共鳴 / コヒーレント制御 / 相転移 |
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| Research Abstract |
近年、スピントロニクスの進展に伴って、スピンの超高速制御に注目が集まっている。本計画は、超短パルステラヘルツ（THz）電磁波の磁場成分とスピンの直接的な相互作用を利用して、熱の発生や電子励起という擾乱を伴わない「静かな磁気秩序の制御」とダイナミクスの研究を行うことを目標にしている。
研究対象となる物質は、多彩なスピン配列転移を示すオルソフェライトであるが、今年度は、これまで手がけてきたErFeO3、DyFeO3の結晶についていろいろな方位や厚みのものを作製するとともに、4元系DyxEr1-xFeO3混晶の育成にも着手した。いろいろな組成を試した結果、x=0.7のとき、10～16Kの低温において複雑なスピン配列転移を示すことを、時間領域THz分光により見出した。温度に非常に敏感なことから、光ポンプや強力THz波照射により制御可能である可能性が高く、現在詳細な実験を行っているところである。
近接場テラヘルツ分光に関しては、誘電体探針を用いても金属探針による場合に近い大きな近接場信号を得られることを示し、空間分解測定に使用可能であることを初めて実証した。誘電体を透磁率の高い磁性体に置き換えることで、磁場による近接場イメージングが可能になるものと期待される。
金属膜に作製したメタマテリアル（アンテナ構造）によって、局所電場を増幅できることは知られていたが、近接磁場とスピンの磁気的相互作用についてはほとんど研究例がなかった。そこで、われわれはErFeO3表面に金属製分割リング構造を作製し、THz波照射下における振舞いを調べた。磁化の時間変化をファラデープローブにより観測したところ、近接磁場による結合により、両者の間でエネルギーの授受が可能であること、リングを介して励起することで、スピン歳差運動の振幅が通常の8倍にも達することが分かった。この結果については、現在、論文投稿を準備中である。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Mechanism of enhanced optical second-harmonic generation in the conducting pyrochlore-type Pb2Ir2O7-x2013
Author(s)
Y. Hirata, M. Nakajima, Y. Nomura, H.Tajima, Y. Matsushita, K. Asoh, Y. Kiuchi, A.G. Eguiluz, R. Arita, T. Suemoto, and K. Ohgushi
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Journal Title
Phys. Rev. Lett.
Volume: 110
Pages: 187402-1-5
DOI
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