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強磁場顕微分光測定によるスピングラス転移メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 14J08161
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(実験)
研究機関東北大学

研究代表者

澤田 祐也  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード電気磁気効果 / 方向二色性 / スピングラス / 電気磁気光学効果 / 強磁場分光
研究実績の概要

前年度までの研究から,スピングラス磁性体NixMn1-xTiO3(x = 0.40)に互いに直交する電場および磁場を印加した状態で常磁性相からスピングラス相へ冷却を行った後に吸収スペクトルを測定することで,方向二色性が発現することが確認された.当該年度は,この物質の方向二色性について詳細に調べ,これがトロイダルモーメントが起源となる新しい機構によって生じていること,さらにはこれまで明らかになっていないスピングラス状態における局所的なスピン構造を初めて明らかにした.10μm程度まで薄片化し,銀電極を取り付けた単結晶試料において,互いに直交する14Tの磁場と200Vの直流電圧を印加した状態で電磁場冷却を行うことで,可視領域において最大で0.8%の方向二色性が観測された.さらに,電磁場冷却後に外部静電場と磁場を完全に零として測定を行った場合においても,同様の方向二色性が観測することに成功した.従来,方向二色性は電気分極Pと磁化Mの直交する成分P×Mが有限な場合でのみ発現することが知られていたが,本結果はP×M=0の条件下で方向二色性が観測された初めての例であり,これがスピンの渦巻き状の構造が生むトロイダルモーメントが起源となって現れていることを実証した.また,方向二色性の偏光依存性を測定したところ,無偏光においても方向二色性が観測され,僅かに方向二色性の強さに偏光依存が存在することを明らかにした.ここから,これまで明らかになっていなかった本物質のスピングラス状態が,トロイダルモーメントを生むスピンの渦巻き状のテクスチャーに,磁気四極子の成分が重畳したような局所構造を取っていることを明らかにした.本研究によって,光物性,電気磁気効果,およびスピングラス物質のそれぞれに新しい知見を与える重要な成果が得られた.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Ferroelectricity by Bose-Einstein condensation in a quantum magnet2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kimura, K. Kakihata, Y. Sawada, K. Watanabe, M. Matsumoto, M. Hagiwara and H. Tanaka
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 2016 号: 1 ページ: 12822-12822

    • DOI

      10.1038/ncomms12822

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evolution of exchange interaction constants across magnetic phase transitions in the chromium spinel oxide CdCr2O42015

    • 著者名/発表者名
      S. Kimura, Y. Sawada, Y. Narumi, K. Watanabe, M. Hagiwara, K. Kindo, H. Ueda
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 92 号: 14

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.144410

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-Field Optical Spectroscopy of the chromium spinel CdCr2O42014

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada, S. Kimura, K. Watanabe, H. Ueda
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 568 号: 4 ページ: 0420281-5

    • DOI

      10.1088/1742-6596/568/4/042028

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] スピングラス磁性体NixMn1-xTiO3の方向二色性2016

    • 著者名/発表者名
      澤田祐也,木村尚次郎,渡辺和雄,山口泰弘,木村剛
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Optical absorption spectrum of [MnIII(taa)] complex in the high-spin state2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada, S. Kimura, K. Watanabe, and M. Nakano
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Molecule-Based Magnets
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フラストレート磁性体CdCr2O4の1/2磁化プラトー相における光学スペクトル Ⅱ2016

    • 著者名/発表者名
      澤田祐也,木村尚次郎,渡辺和雄,植田浩明
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 定常強磁場中分光装置の開発とその応用2015

    • 著者名/発表者名
      澤田祐也,木村尚次郎,渡辺和雄,植田浩明
    • 学会等名
      応用物理学会 第70回東北支部学術講演会
    • 発表場所
      南田温泉 ホテルアップルランド
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] フラストレート磁性体CdCr2O4の1/2磁化プラトー相における光学スペクトル2015

    • 著者名/発表者名
      澤田祐也,木村尚次郎,渡辺和雄,植田浩明
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] High-field Raman Spectroscopy Measurement of the Geometrically Frustrated Chromium Spinel Oxide CdCr2O42015

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada, S. Kimura, K. Watanabe, H. Ueda
    • 学会等名
      20th International Conference on Magnetism
    • 発表場所
      Headquarter Hotel, Barcelona (Spain)
    • 年月日
      2015-07-05 – 2015-07-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] High-field Raman Spectroscopy Measurement of the Geometrically Frustrated Chromium Spinel Oxide CdCr2O42015

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada,S. Kimura,K. Watanabe,H. Ueda
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Magnetism
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High Field Optical Spectroscopy measurement of CdCr2O4 Using 30 T Hybrid Magnet2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada, S. Kimura, K. Watanabe, H. Ueda
    • 学会等名
      11th International Conference on Research in High Magnetic Fields
    • 発表場所
      Maison MINATEC, Grenoble (France)
    • 年月日
      2015-07-01 – 2015-07-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] High Field Optical Spectroscopy measurement of CdCr2O4 Using 30 T Hybrid Magnet2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada,S. Kimura,K. Watanabe,H. Ueda
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Research in High Magnetic Fields
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      2015-07-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 31 Tハイブリッドマグネットを用いたクロムスピネル酸化物CdCr2O4の強磁場分光測定2015

    • 著者名/発表者名
      澤田祐也,木村尚次郎,渡辺和雄,植田浩明
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学,東京
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] High-field Optical Spectroscopy of Chromium Spinel CdCr2O42014

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada, S. Kimura, K. Watanabe, H. Ueda
    • 学会等名
      27th International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      Palais Rouge Convention Center, Buenos Aires (Argentina)
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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