| Project/Area Number |
22K21359
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Home-Returning Researcher Development Research)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Mathematics/Physics
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
宮田 敦彦 東京大学, 物性研究所, 准教授 (90830670)
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| Project Period (FY) |
2023-03-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥60,840,000 (Direct Cost: ¥46,800,000、Indirect Cost: ¥14,040,000)
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| Keywords | パルス強磁場 / 磁気光学 / ファンデルワールス物質 / ファンデルワールス磁性体 / 量子磁性体 / 超強磁場 / パルスマグネット開発 / 100テスラ科学 |
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| Outline of Research at the Start |
マグネット線材開発・数値計算によるマグネットデザイン・コイルの多段化に取り組むことによって、日本国内に世界最高クラスの100テスラマグネットを実現させる。また、パルス磁場下における新たな測定手法を開拓・提供することによって国内での100テスラ科学を大きく発展させていく。
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気磁気効果を示す物質LiNiPO4では、磁気秩序の発現によって空間反転対称性と時間反転対称性が破れるために、巨大な光ダイオード効果（方向二色性）が観測されている。また、スピン間の複雑な磁気相互作用の競合により、強磁場下で多段の磁気転移を示すことが知られており、磁気対称性の変化に応じて異なる電気磁気効果を示すことが報告されている。我々は、磁気光学の観点から、LiNiPO4の強磁場下での特異な磁気光学応答を研究した。直線偏光と磁場方向の組み合わせを変えながら強磁場分光を行ったところ、40T以上で出現する低対称な磁気秩序相において、特定の直線偏光と磁場の組み合わせでスペクトルシフトを観測した。この磁気相で磁場反転もしくは直線偏光を変えると、このスペクトルシフトが消失すことを確認しており、特異な方向二色性を見出している。
また、ファンデルワールス物質NiI2は、原子層レベルでもマルチフェロイックな性質が報告された物質である。NiI2では、磁気秩序と強く結合した特異な励起子吸収が観測されている。60Tまでのパルス磁場を用いた磁気光学分光により、この励起子状態の解明を試みた。20Tまでの磁場では、励起子に大きなシフトは観測されず、20から30Tで励起子にショルダー構造が現れ、30T以上で大きなシフトを示すことがわかった。今後は、他の強磁場測定を行うことにより、強磁場下でどのような磁気状態及び電子状態が実現しているのか明らかにしていく予定である。
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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
電気磁気効果及びマルチフェロイックな性質を示す物質群における特異な磁気光学応答の探索を目指して強磁場実験を行い、LiNiPO4及びNiI2でとても興味深い結果を得ることができた。また、ファンデルワールス物質FePSe3の強磁場物性測定にも取り組んでおり、興味深い強磁場相を見出しており、研究は計画通り順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も、100テスラ級のパルス強磁場を利用し、特異な磁気光学効果の探索を目指していく。そのためにパルス磁場下での新たな磁気光学手法（光電流分光、THz分光など）の開発に取り組んでいく予定である。また、他の強磁場物性測定と組み合わせることによって、強磁場下で見出した特異な磁気光学効果の理解を進めていく。
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