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遷移金属酸化物におけるスピン‐軌道結合と超音波応答

研究課題

研究課題/領域番号 11J04410
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(実験)
研究機関東京大学 (2012)
東北大学 (2011)

研究代表者

新居 陽一  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2011 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード強相関電子系 / スピン軌道相関 / 軌道自由度 / 超音波物性 / 超音波 / スピン軌道相互作用 / スピン流
研究概要

近年活発に研究が行われたマルチフェロイクス物質では、電気と磁気の結合による非自明な交差相関応答が存在する。その動的側面をみると「エレクトロマグノン」があり、これは光の電場で励起したマグノンである。このアナロジーを考えればスピンと軌道が結合した系では、弾性波で変調した軌道によって励起する「超音波誘起スピン流」の存在が期待される。本研究の最大の目的は、スピン軌道結合系において、力学的外部摂動としての超音波を入射したときの非自明となる非対角応答を観測することである。
本年度は昨年度立ち上げた超音波測定装置を用いてスピネル型酸化物MnV_2O_4における磁場下での弾性定数を系統的に測定してきた。そして力学応答を解析することによりMnV_2O_4における軌道揺らぎ及び、スピンと軌道の結合した揺らぎを見出した。そしてこのスピン-軌道揺らぎはKugel-Khomskii型のスピン-軌道交換相互作用に由来するものと原子内のスピン軌道相互作用に由来するものがあることを明らかにした。これらは磁性-弾性の動的な交差相関物性の理解に重要な役割を果たすと考えている。[PHYSICAL REVIEW B 87,085111 (2013)]また本年度は横波超音波振動子を複数個組み合わせることで、直線偏向から円偏向まで発生するセットアップの立ち上げを試みた。超音波の偏向制御により、ファラデー効果やカー効果の音波版、更に音波の二色性など興味深い非相反現象が観測される。このような音波の非相反効果は上記で定量的に評価できたスピン-軌道-格子の動的結合を介して制御・巨大化へと発展することが期待される。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Orbital-spin-coupled fluctuations in spinel vanadates MnV_2O_42013

    • 著者名/発表者名
      Y. Nii. N. Abe, T. Arima
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 87 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.085111

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Orbital structures in spinel vanadates AV_2O_4 (A=Fe, Mn)2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Nii, H. Sagayama, T. Arima, S. Aoyagi, R. Sakai, S. Maki, E.Nishibori, H. Sawa, K. Sugimoto, H. Ohsumi, M. Takata
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 86 号: 12

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.125142

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic shape memory effect in orbital-spin-coupled system MnV2O42012

    • 著者名/発表者名
      Y.Nii, N.Abe, K.Taniguchi, T.Arima
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 100 号: 5 ページ: 51905-51905

    • DOI

      10.1063/1.3681581

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic domain structure in the orbital-spin-coupled system MnV2O42011

    • 著者名/発表者名
      Y.Murakami, Y.Nii, T.Arima, D.Shindo, K.Yanagisawa, A.Tonomura
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 84 号: 5 ページ: 54421-54421

    • DOI

      10.1103/physrevb.84.054421

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] スピネル型MnV_2O_4の軌道揺らぎに及ぼすスピン-軌道相関効果2012

    • 著者名/発表者名
      新居陽一、阿部伸行、有馬孝尚
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Orbital-Spin-Coupled Fluctuations in a t_<2g>^2 system MnV_2O_42012

    • 著者名/発表者名
      Y. Nii, N. Abe, T. Arima
    • 学会等名
      XXIst International Symposium on the Jahn-Teller Effect
    • 発表場所
      University of Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2012-08-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Interplay among spin, orbital, and lattice degrees of freedom in a frustrated spinel Mn_3O_42012

    • 著者名/発表者名
      Y. Nii, H. Umetsu, H. Sagayama, N. Abe, K. Taniguchi, T. Arima
    • 学会等名
      The 19^<th> International Conference on Magnetism (ICM) with Strongly Correlated Electron Systems (SCES)
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2012-07-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Mn3O4における一次元鎖間フラストレーションとスピン-軌道相互作用2012

    • 著者名/発表者名
      新居陽一、佐賀山基、梅津浩志、谷口耕治、阿部伸行、有馬孝尚
    • 学会等名
      日本物理学会2012春季大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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