2022 Fiscal Year Annual Research Report
Search for quantum liquid crystals using superstructures with orbital degrees of freedom
Publicly Offered Research
| Project Area | Physical Properties of Quantum Liquid Crystals |
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| Project/Area Number |
22H04484
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
勝藤 拓郎 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00272386)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 軌道自由度 / 電子液晶 / スローダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) スピネル型MnV2O4は50Kでフェリ磁性転移と，a>cの正方晶への構造相転移を伴う軌道整列を起こすことが知られている。一方CoV2O4は170Kでフェリ磁性転移を起こし，それ以下の温度でc>aの磁歪を示し，温度低下とともにa>cの磁歪に連続的に変化することが知られている。これらは，MnV2O4の構造相転移からCoV2O4へのネマティック転移への変化と考えることができる。この2つの転移の関係を探るためにCo1-xMnxV2O4の単結晶を作製し，歪と磁化の測定を行った。その結果，x=0.6付近で一次転移的な構造相転移が発生し，それがネマティック転移から構造相転移への転移であることを見出した。さらにx<0.6ではc>aからa>cへの磁歪の連続変化が存在し，a=cとなる温度で磁化のピークが現れることを見出した。
(2) 2次元磁性体であるLa5Mo4O16は200Kに面内でフェリ磁性，面間で反強磁性であるが，1T以下の弱磁場で面間方向が強磁性にメタ磁性転移する。このメタ磁性転移に際して，低温で特徴的なスローダイナミクスを示すことが明らかになっている。この物質のMoサイトをMn, Fe, Coで置換した単結晶を作製し，メタ磁性転移のスローダイナミクスを調べた。その結果，置換に寄らず，1000程度の数のスピンが集団的に運動していることが明らかになった。
(3) 直線偏光を持つパルスレーザーによる光誘起によって物質に異方性を誘起する光誘起ネマティック状態の探索を行っている。1.7eV付近にシャープなd-d遷移によるピークを持ち，大きな光誘起反射率変化を起こす六方晶YMnO3に関して，a方向の直線偏光で励起してa方向の直線偏光でプローブした場合と，ab面内でa方向に垂直方向の直線偏光でプローブした場合を比較したが，0.1ps～1000psの時間スケールで違いは確認できなかった。
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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
スピネル型V酸化物のネマティック転移の研究が順調に進んでおり，またMo酸化物のスローダイナミクスの研究が順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) スピネル型V酸化物のネマティック-構造相転移について，さらに研究を進める。特にc>aからa>cへの変化に伴う新奇な異常物性の探索とそのメカニズムの解明に努める。
(2) La5Mo4O16のスローダイナミクスについて，そのMn, Fe, Co依存性についてより系統的な研究を進める
(3) Ba-V-O系の軌道整列に伴う核生成-核成長を用いて，磁気相の液晶的振舞いを探る。
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