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非線形光学プローブによる室温人工マルチフェロイック物質の開拓と新機能創出

研究課題

研究課題/領域番号 17H04844
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 物性Ⅰ
研究機関東北大学

研究代表者

松原 正和  東北大学, 理学研究科, 准教授 (50450648)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2017年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
キーワードマルチフェロイック物質 / メタマテリアル / 非線形光学効果 / 光第二高調波発生 / 光ガルバノ効果 / スピン流 / 第二高調波発生 / 光第二高調波発生(SHG) / イメージング
研究成果の概要

本研究では、光の波長以下の大きさのナノ空間を人工的に設計・制御することで、多機能性と室温動作を兼ね備える室温人工マルチフェロイック物質を開発し、そこで発現する新しい原理の非線形光学機能の開拓を目的に研究を行った。その結果、ありふれた室温強磁性体に人工的な非反転対称構造を導入することで、光照射によるゼロバイアスの光電流(スピン偏極電流)の生成・制御、スピンの渦による光第二高調波発生や新原理の太陽電池機能などが発現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、電気と磁気を兼ね備えるマルチフェロイック物質をメタマテリアルのパラダイムのもと人工的に実現することで、材料開発の新たな設計指針を見出しつつ、そこで発現する電気・磁気両応答型の非線形光学機能を開拓した。これにより、光科学、物性科学、ナノ構造・材料科学の分野を横断的かつ重層的に集積・発展させる次世代のナノテクノロジーに向けた新たな知見を得ることができた。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 3件、 招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 非反転対称磁性体の作製と新規スピン光機能の探索2020

    • 著者名/発表者名
      松原正和, 加藤剛志
    • 雑誌名

      NanotechJapan Bulletin

      巻: 13

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光パルス照射による高速磁気制御2019

    • 著者名/発表者名
      松原正和
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 88 号: 7 ページ: 475-479

    • DOI

      10.11470/oubutsu.88.7_475

    • NAID

      130007709459

    • ISSN
      0369-8009, 2188-2290
    • 年月日
      2019-07-10
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polar state induced by block-type lattice distortions in BaFe2Se3 with quasi-one-dimensional ladder structure2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Aoyama, Satoshi Imaizumi, Takuya Togashi, Yoshifumi Sato, Kazuki Hashizume, Yusuke Nambu, Yasuyuki Hirata, Masakazu Matsubara, and Kenya Ohgushi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 99 号: 24 ページ: 241109-241109

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.241109

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast optical control of magnetic interactions in carrier-density-controlled ferromagnetic semiconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Matsubara
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 9 号: 5 ページ: 948-948

    • DOI

      10.3390/app9050948

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 磁性体メタマテリアルを用いたスピン偏極電流の光操作2020

    • 著者名/発表者名
      重藤真人, 小林隆嗣, 高田悠太, 加藤剛志, 大島大輝, 岩田聡, 松原正和
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光第二高調波発生を用いたメゾスケール渦状スピン配列の検出2020

    • 著者名/発表者名
      関根大輝, 佐藤佳史, 石原照也, 松原正和
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 岡山県布賀鉱山に産出する逸見石における非極性-極性構造相転移と二次元反強磁性2020

    • 著者名/発表者名
      山本孟, 坂倉輝俊, 木村宏之, 野田幸男, 岸本俊二, 佐賀山基, 松原正和, 関根大輝, 壁谷典幸, 落合明
    • 学会等名
      2019年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光第二高調波発生を用いた人工ナノ物質中の奇パリティ多極子の検出2020

    • 著者名/発表者名
      関根大輝, 佐藤佳史, 松原正和
    • 学会等名
      J-Physics:多極子伝導系の物理令和元年度領域全体会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 磁気光ガルバノ効果による磁気渦の検出2019

    • 著者名/発表者名
      小林隆嗣, 櫻木俊輔, 石原照也, 松原正和
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 光第二高調波発生を用いた人工ナノ物質中の多極子秩序の検出2019

    • 著者名/発表者名
      関根大輝, 佐藤佳史, 石原照也, 松原正和
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Domain dynamics in multiferroics2018

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Matsubara
    • 学会等名
      2nd International Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 非線形光学効果を用いた機能性物質の研究2018

    • 著者名/発表者名
      松原正和
    • 学会等名
      第14回森田記念賞受賞記念講演
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非空間反転対称磁性体の作製と新規スピン光機能の探索2018

    • 著者名/発表者名
      大島大輝, 加藤剛志, 小林隆嗣, 佐藤佳史, 松原正和
    • 学会等名
      文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム利用成果発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 光第二高調波発生による磁性体ナノ構造中のトロイダルモーメントの検出2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤佳史, 櫻木俊輔, 石原照也, 松原正和
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 磁性体人工ナノ構造における磁気光ガルバノ効果の観測と空間マッピング2018

    • 著者名/発表者名
      小林隆嗣, 加藤剛志, 岩田聡, 松原正和
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 非磁性金属メタマテリアル/YIG積層膜における磁気応答光電流の観測2018

    • 著者名/発表者名
      小林隆嗣, 富樫拓也, 日置友智, 齊藤英治, 石原照也, 松原正和
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 空間反転対称性の破れた反強磁性体BaMn2As2における第二高調波発生2018

    • 著者名/発表者名
      江見知俊, 青山拓也, 今泉聖司, 富樫拓也, 佐藤佳史, 松原正和, 大串研也
    • 学会等名
      第3回「固体化学フォーラム」研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 第二高調波発生を用いた梯子型鉄系化合物BaFe2Se3における極性構造の探索2018

    • 著者名/発表者名
      今泉聖司, 青山拓也, 富樫拓也, 佐藤佳史, 松原正和, 大串研也
    • 学会等名
      第3回「固体化学フォーラム」研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 空間反転対称性の破れた反強磁性体BaMn2As2における第二高調波発生2018

    • 著者名/発表者名
      江見知俊, 青山拓也, 今泉聖司, 富樫拓也, 佐藤佳史, 松原正和, 大串研也
    • 学会等名
      J-Physics:多極子伝導系の物理平成30年度領域全体会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 磁気的な第二高調波発生による磁性体ナノ構造中のトロイダルモーメントの検出2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤佳史, 櫻木俊輔, 富樫拓也, 石原照也, 松原正和
    • 学会等名
      東北大学大学院理学研究科・生命科学研究科理学・生命科学2研究科合同シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光第二高調波発生による磁性体ナノ構造中のトロイダルモーメントの検出2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤佳史, 櫻木俊輔, 富樫拓也, 石原照也, 松原正和
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 非対称ユニットセルをもったAlプラズモニック結晶スラブの光誘起起電力2018

    • 著者名/発表者名
      岩田健吾, 矢野春菜, 松原正和, 中川勝, 石原照也
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 磁性体人工ナノ構造を用いた磁気光ガルバノ効果の観測2018

    • 著者名/発表者名
      小林隆嗣, 富樫拓也, 加藤剛志, 岩田聡, 松原正和
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物磁性体における機能性ドメインの観察と光制御2018

    • 著者名/発表者名
      松原正和
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会 第12回(2018 年)日本物理学会若手奨励賞(領域3)受賞記念講演
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 空間反転対称性の破れた反強磁性体BaMn2As2における第二高調波発生2018

    • 著者名/発表者名
      江見知俊, 青山拓也, 今泉聖司, 富樫拓也, 佐藤佳史, 松原正和, 大串研也
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電場・磁場・光によるマルチフェロイック物質の制御と実空間観察2017

    • 著者名/発表者名
      松原正和
    • 学会等名
      日本磁気学会 第64回スピンエレクトロニクス専門研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electric, magnetic, and optical control of multiferroics2017

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Matsubara
    • 学会等名
      2017 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 第二高調波発生を用いた梯子型鉄系化合物BaFe2Se3における極性構造の探索2017

    • 著者名/発表者名
      今泉聖司, 青山拓也, 富樫拓也, 佐藤佳史, 松原正和, 大串研也
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Real space observation of multiferroic domain control in spin-driven ferroelectrics2017

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Matsubara
    • 学会等名
      EMN Meeting on Ultrafast 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マルチフェロイックドメインの外場制御と非線形光学イメージング2017

    • 著者名/発表者名
      松原正和
    • 学会等名
      応用物理学会 量子エレクトロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] ホームページ

    • URL

      http://sspp.phys.tohoku.ac.jp/matsubara

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書 2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-12-25  

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