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2013 Fiscal Year Annual Research Report

新・高機能な電気磁気応答物質および現象の開拓

Research Project

Project/Area Number 24244058
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

木村 剛  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (80323525)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2017-03-31
Keywords電気磁気効果 / マルチフェロイクス / ドメイン構造 / カイラリティ
Research Abstract

平成25年度の研究実施計画において、「六方晶フェライトにおける室温動作電気磁気効果の高性能化」および「電場を用いた磁性制御」といった2つのテーマに対して特に注力することを記載した。
前者に関しては、以前に我々のグループで発見された、磁場による電気分極制御が室温でも可能なZ型六方晶フェライトSr3Co2FeO24O41に関して、c軸配向試料を作製し、同試料を用い、室温での電場印加による不揮発的な磁化制御を実現させることに成功した。さらに、これまで室温での電気磁気効果が観測されたことのないY型六方晶フェライトBaSr(Co,Zn)2Fe11O22においても、高酸素圧下のアニール熱処理を施すことにより絶縁性が増し、室温における電気磁気効果(電気分極の磁場制御および磁化の電場制御)を実現させることに成功した。
後者の電場を用いた磁性制御に関しては、すでに上述の六方晶フェライトの結果で一部、実施しているが、ほかにも従来から電気磁気効果を示すことで知られるCr2O3を再検証し、電場または磁場下における同物質のマルチフェロイック性に関して議論し、また室温での電場印加磁化制御を明確に示すことを行った。
ほかにも、平成23年度より構築を進めてきたダイアモンドアンビルセルを用いた超高圧下における誘電率および比熱同時測定系を用いて、マルチフェロイック物質Mn2GeO4の磁気・強誘電特性に対する圧力効果の詳細を調べるといったことも行った。
以上の成果に関しては、すべて査読付の論文として発表を行った。 また、前年度の成果として挙げ、論文発表まで至っていなかったトロイダルモーメントによる新規なグラス状態「トロイダルグラス」という概念の提唱に関しても、論文発表を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成25年度の研究実施計画に記載した「六方晶フェライトにおける室温動作電気磁気効果の高性能化」および「電場を用いた磁性制御」といったテーマに関しては、基本的には実施計画のとおりに研究を推進し、その成果を論文等で発表するというところまで至っており、研究はおおむね順調に進んでいると判断している。しかし、フィージビリティスタディとしては十分であるかもしれないが、実際にこれらの現象を実際の応用につなげるといった点では、観測された効果はまだまだ小さいものであり、今後改善すべきは多々あり、またさらには何らかのブレークスルーが必要であると認識している。

Strategy for Future Research Activity

前年度まで行ってきた新規・高機能な電気磁気相関物質の開発およびその現象の理解に関する研究を引き続き行う。これまで物質合成といった観点からアプローチが主なものであったが、これまでに構築した高圧下での測定系をより積極的に高機能な電気磁気相関現象の開拓に利用していく。さらにこれらに加えて、今後は以下の研究に関しても推進していく。
「電気磁気相関物質としての固体酸素の可能性の探索」
単一元素に原子分子で唯一、スピンS=1の磁性を持つ酸素(O2)分子に着目し、従来のマルチフェロイクスとは異なる範疇に属する新たな電気磁気相関物質としての可能性を探る。酸素は常圧下室温では気体であるが、温度や圧力を変化させることにより多彩な固体相へと変化することが知られている。まずは第二高調波発生測定を行うことにより、これらの様々な固体相における空間反転の破れの検証を行う。
「多極子のらせん配列に起因するカイラリティの検証」
近年の電気磁気相関物質の研究の流れから発展してきた結晶構造や磁気構造さらには電気四極子構造のらせん配列に起因するカイラリティに関する研究にも着目し、その物性への効果や実験的な観測に関した研究への展開をはかる。

  • Research Products

    (28 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (21 results) (of which Invited: 13 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Mutual control of magnetization and electrical polarization by electric and magnetic fields at room temperature in Y-type BaSrCo2− x Zn x Fe11AlO22 ceramics2014

    • Author(s)
      S. Hirose, T. Kimura et al.
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 104 Pages: 022907-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4862432

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pressure effect on magnetism and multiferroicity in Mn2GeO42014

    • Author(s)
      T. Honda, T. Kimura et al.
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 89 Pages: 104405-1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.89.104405

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetoelectric effect in FeSb2O4 single crystals2014

    • Author(s)
      A. Iyama, T. Kimura et al.
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 53 Pages: 05FB02-1-3

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.05FB02

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetoelectric hysteresis loops in Cr2O3 at room temperature2013

    • Author(s)
      A. Iyama and T. Kimura
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 87 Pages: 180408(R)-1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.87.180408

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetoelectric control of frozen state in a toroidal glass2013

    • Author(s)
      Y. Yamaguchi and T. Kimura
    • Journal Title

      Nature Commun.

      Volume: 4 Pages: 2063-1-5

    • DOI

      10.1038/ncomms3063

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multilevel magnetization switching by electric field in c-axis oriented polycrystalline Z-type hexaferrite2013

    • Author(s)
      K. Okumura, T. Kimura et al.
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 103 Pages: 032906-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4816268

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 固体酸素における反転対称性の破れの検証2014

    • Author(s)
      青山拓也、木村剛ほか
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 円偏光共鳴X線回折によるDyFe3(BO3)4の構造カイラリティの研究 吸収端依存性2014

    • Author(s)
      中島宏、木村剛ほか
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] Multiferroicity in olivine-type manganese oxide2014

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      6th Indo-Japan Seminar "Physics and Design of Multi-Functional Correlated Materials"
    • Place of Presentation
      Muju Deogyusan Resort (Muju, Korea)
    • Year and Date
      20140324-20140325
    • Invited
  • [Presentation] The Magnetoelectric Effect in FeSb2O4 Single Crystals2014

    • Author(s)
      A. Iyama, T. Kimura et al.
    • Organizer
      2014 Quantum Materials Symposium
    • Place of Presentation
      Muju Deogyusan Resort, Korea
    • Year and Date
      20140222-20140226
  • [Presentation] Study of helix-chirality in spin and quadrupole orientations by resonant x-ray scattering2014

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      14th Korea-Japan-Taiwan Workshop on SCES
    • Place of Presentation
      Muju Deogyusan Resort, Korea
    • Year and Date
      20140222-20140224
    • Invited
  • [Presentation] Observation of multipole helix-chiral domains by resonant x-ray scattering2014

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      FIRST International Symposium on Topological Quantum Technology
    • Place of Presentation
      University of Tokyo (Tokyo, Japan)
    • Year and Date
      20140127-20140130
    • Invited
  • [Presentation] TbMnO3における圧力・磁場誘起強誘電相の電気磁気特性2013

    • Author(s)
      青山拓也、木村剛ほか
    • Organizer
      第54回高圧討論会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター
    • Year and Date
      20131114-20131116
  • [Presentation] Observation of multipole helix-chiral domains by resonant x-ray scattering2013

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      The FIRST-QS2C Workshop on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
    • Place of Presentation
      Shinagawa Intercity Hall (Shinagawa, Japan)
    • Year and Date
      20131113-20131116
    • Invited
  • [Presentation] TbMnO3における圧力・磁場誘起分極フロップ相の電気磁気特性2013

    • Author(s)
      青山拓也、木村剛ほか
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] 円偏光共鳴X線回折を用いたRFe3(BO3)4におけるカイラル構造の研究2013

    • Author(s)
      中島宏、木村剛ほか
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] マルチフェロイックMn2GeO4における電磁場下偏極中性子回折2013

    • Author(s)
      本田孝志、木村剛ほか
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] Magnetoelectrics Operating at Room Temperature2013

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia
    • Place of Presentation
      Doshisha University (Kyoto, Japan)
    • Year and Date
      20130916-20130920
    • Invited
  • [Presentation] Magnetoelectric effect in manganese orthogermanate with multicomponent magnetic structure2013

    • Author(s)
      T. Honda, T. Kimura et al.
    • Organizer
      V Euro-Asian Symposium "Trends in MAGnetism", EASTMAG-2013
    • Place of Presentation
      Russky Island, Vladivostok, Russia
    • Year and Date
      20130915-20130921
    • Invited
  • [Presentation] Glassy magnetoelectric properties in Ni0.4Mn0.6TiO32013

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      LOTHERM Final Workshop "Quantum Magnets 2013" Advances in Quantum Magnets - Dynamics"
    • Place of Presentation
      Orthodox Academy of Crete (Kokymbari, Crete, Greece)
    • Year and Date
      20130909-20130913
    • Invited
  • [Presentation] 室温電気磁気効果を示すSr3Co2Fe24O41セラミックス試料の高配向化および高機能化2013

    • Author(s)
      春木康平、木村剛ほか
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第26回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      信州大学
    • Year and Date
      20130904-20130906
  • [Presentation] Crystal growth and magnetoelectric properties of multiferroics2013

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy - ICCGE-17
    • Place of Presentation
      Warsaw University (Warsaw, Poland)
    • Year and Date
      20130811-20130816
    • Invited
  • [Presentation] Spin-chiral domains in multiferroic hexaferrites2013

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      REXS 2013 - Workshop on Resonant Elastic X-ray Scattering in Condensed Matter
    • Place of Presentation
      Oxford University (Oxford, UK)
    • Year and Date
      20130715-20130719
    • Invited
  • [Presentation] Glassy behaviors of magnetoelectric properties in Ni0.4Mn0.6TiO32013

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      The 6th Workshop for Emergent Materials Research
    • Place of Presentation
      POSCO International Center (Pohang, Korea)
    • Year and Date
      20130624-20130626
    • Invited
  • [Presentation] Hexaferrites as room-temperature magnetoelectric multiferroics2013

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      2013 International Microwave Symposium, WFL: Magneteoelectrics: An Emerging Technology for a New Class of RF and Microwave Control Components"
    • Place of Presentation
      Washington State Convention Center (Seattle, WA, USA),
    • Year and Date
      20130602-20130607
    • Invited
  • [Presentation] Room temperature magnetoelectric properties of hexaferrites2013

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      The 5th APCTP Workshop on Multiferroics
    • Place of Presentation
      Nanyang Technological University (Singapore)
    • Year and Date
      20130522-20130524
    • Invited
  • [Presentation] Hexaferrites as magnetoelectric multiferroics2013

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      The 11th International Conference on Ferrites (ICF 11)
    • Place of Presentation
      Okinawa Convention Center (Okinawa, Japan)
    • Year and Date
      20130415-20130419
    • Invited
  • [Remarks] 大阪大学大学院基礎工学研究科木村研究室ホームページ

    • URL

      http://www.crystal.mp.es.osaka-u.ac.jp/index.html

URL: 

Published: 2015-05-28  

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