2013 Fiscal Year Annual Research Report
複合スピン秩序パラメータのダイナミックスによるエレクトロマグノン
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24340073
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
木村 尚次郎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20379316)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
萩原 政幸 大阪大学, 極限量子科学研究センター, 教授 (10221491)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 磁気共鳴 / 電気磁気効果 |
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| Research Abstract |
現在マルチフェロイック物質等で精力的に研究されている電気磁気効果の重要な点は、共役でないため通常は小さな値しかとり得ない磁場に対する電気分極あるいは、電場に対するスピンの特異な巨大(交差)応答が起こり得ることである。なかでも特に興味深い現象が、スピンと電気分極の結合を通じて、磁性体の基本的素励起であるスピン波を光の振動電場により励起するエレクトロマグノンと呼ばれる現象である。この現象は電子スピンの集団運動をテラヘルツ領域の光電場で駆動する顕著な動的交差応答現象であり、その特性の評価と励起機構の解明が極めて重要視されている。本研究はスピンカイラリティーなど複数のスピンが特有の配置をするときに現れる「複合スピン秩序パラメータ」のダイナミックスによって、フラストレート磁性体にエレクトロマグノンが励起されることを提案し、これを実験的に見いだして精査することを目的としている。本年度は、円偏光を用いたESR測定によって、三角格子反強磁性体CuFeO2のエレクトロマグノンからの共鳴信号が、通常の磁気共鳴とは異なり円二色性を示さないことを明らかにした。このことは、スピン波励起に伴って生じる電気分極の直線的な運動と光電場が結合することによってエレクトロマグノンが観測されることを示している。更に、この物質の磁気強誘電現象を説明するd-p混成モデルに基づく考察から、スピンカイラリティーの揺らぎを伴うスピン波モードが、この機構によって動的分極を発生することを示した。またクロムスピネル酸化物HgCr2O4の偏光ESR実験から、この物質の1/2プラトー相における禁制遷移の信号強度が照射電磁波の偏光方向に依存しない特異な振る舞いをすることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
CuFeO2の磁場誘起1/3プラトー相における偏光ESR実験が、液体ヘリウム供給事情の悪化によるハイブリッドマグネットの運転停止のため実施できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
CuFeO2のハイブリッドマグネットを用いたESRにより、20T以上で現れる1/3プラトー相におけるエレクトロマグノン発生を探索する。HgCr2O4の禁制遷移の観測がトロイダルモーメントに由来するかを理論計算により検証する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した。
ESR実験に用いるミリ波発振器、成果発表の際の海外及び国内旅費等に使用する予定である。
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