高圧力下中性子３次元偏極解析によるマルチフェロイクスの研究

• 研究課題/領域番号: 17KK0099
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 寺田 典樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主幹研究員 (60442993)
• 研究期間 (年度): 2018 – 2020
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
• キーワード: マルチフェロイクス / 高圧 / 中性子回折 / 高圧力

研究成果の概要

我々は、世界で初めて高圧力下中性子３次元偏極解析実験に成功した。これは、完全非磁性ハイブリッドアンビルセルを、現存の中性子施設で最大中性子強度を誇るフランスの中性子施設ラウエランジェバン研究所において開発した結果である。この実験により我々は、蒸気圧下では強誘電性を示さない物質が、高圧力下で初めて強誘電性を示すマルチフェロイクス物質となる物質を発見した。この成果は、研究代表者が１年間にわたり、フランス現地において、共同研究者と密に研究を重ねた成果である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

中性子ビームを用いた実験は50年以上に渡って、物質科学において結晶構造や磁気構造を決定する手段として使われています。近年、物性物理の多くの分野において、物質内のスピンとそれ以外のマクロな自由度が結合した新奇物性の発現の起源の解明が求められています。中性子回折はスピン構造を決定する最も強力な手法ですが、ビームの強度がX線などのその他のビームと比べて極めて弱いため、非常に小さな試料に制限される高圧力の実験とは相性が良くありませんでした。この研究では、高圧力下でも中性子回折実験（特に偏極ビーム実験）が可能であることを、世界で最も中性子強度の強いフランスの施設で、世界で初めて実証することができました。

研究成果

• [国際共同研究] Institut Laue Langevin(フランス) (2019)
• [雑誌論文] Pressure-induced incommensurate antiferromagnetic order in a ferromagnetic B-site ordered double-perovskite Lu2NiMnO6 (2020)
  • 著者名/発表者名: Terada Noriki、Colin Claire V.、Qureshi Navid、Hansen Thomas C.、Matsubayashi Kazuyuki、Uwatoko Yoshiya、Belik Alexei A.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 102 号: 9
  • DOI: 10.1103/physrevb.102.094412
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Relationship between magnetic ordering and gigantic magnetocaloric effect in HoB2 studied by neutron diffraction experiment (2020)
  • 著者名/発表者名: Terada Noriki、Terashima Kensei、de Castro Pedro Baptista、Colin Claire V.、Mamiya Hiroaki、Yamamoto Takafumi D.、Takeya Hiroyuki、Sakai Osamu、Takano Yoshihiko、Kitazawa Hideaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 102 号: 9 ページ: 094435-094435
  • DOI: 10.1103/physrevb.102.094435
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Origin of large ferroelectric polarization enhancement under high-pressure for multiferroic DyMnO3 revealed by polarized and unpolarized neutron diffraction (2020)
  • 著者名/発表者名: N. Terada, N. Qureshi, A. Stunault, M. Enderle, B. Ouladdiaf, C. Colin, D.D. Khalyavin, P. Manuel, F. Orlandi, S. Miyahara, D. Prabhakaran, T. Osakabe
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 102 号: 8 ページ: 0851311-7
  • DOI: 10.1103/physrevb.102.085131
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Incommensurate spin ordering and excitations in multiferroic SrMnGe2O6 (2020)
  • 著者名/発表者名: Colin Claire V.、Ding Lei、Ressouche Eric、Robert Julien、Terada Noriki、Gay Frederic、Lejay Pascal、Simonet Virginie、Darie C?line、Bordet Pierre、Petit Sylvain
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 号: 23
  • DOI: 10.1103/physrevb.101.235109
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A-site-ordered quadruple perovskite manganite CeMn7O12 with trivalent cations (2020)
  • 著者名/発表者名: Belik Alexei A.、Zhang Lei、Terada Noriki、Katsuya Yoshio、Tanaka Masahiko、Matsushita Yoshitaka、Yamaura Kazunari
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 283 ページ: 121161-121161
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2019.121161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Hybrid-Anvil-Cell for Polarized and Unpolarized Neutron Diffraction Study (2019)
  • 著者名/発表者名: Terada Noriki
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: 44 号: 1 ページ: 1-5
  • DOI: 10.14723/tmrsj.44.1
  • NAID: 130007589489
  • ISSN: 1382-3469, 2188-1650
  • 年月日: 2019-02-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, structure, and magnetic and dielectric properties of magnetoelectric BaDyFeO4 ferrite. (2019)
  • 著者名/発表者名: A. A. Belik, N. Terada, Y. Katsuya, M. Tanaka, I. S. Glazkova, A. V. Sobolev, I. A. Presniakov, K. Yamaura
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 811 ページ: 151963-151963
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.151963
  • NAID: 120007173934
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spherical Neutron Polarimetry under High Pressure for a Multiferroic Delafossite Ferrite (2019)
  • 著者名/発表者名: TERADA, Noriki, Navid Qureshi, Lauren C. Chapon, 長壁豊隆
  • 雑誌名: ILL Annual Report 巻: 2018 ページ: 36-37
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Difference in magnetic and ferroelectric properties between rhombohedral and hexagonal polytypes of AgFeO2: A single-crystal study (2019)
  • 著者名/発表者名: Terada Noriki、Ikedo Yuta、Sato Hirohiko、Khalyavin Dmitry D.、Manuel Pascal、Orlandi Fabio、Tsujimoto Yoshihiro、Matsushita Yoshitaka、Miyake Atsushi、Matsuo Akira、Tokunaga Masashi、Kindo Koichi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 99 号: 6
  • DOI: 10.1103/physrevb.99.064402
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spherical neutron polarimetry under high pressure for a multiferroic delafossite ferrite (2018)
  • 著者名/発表者名: Terada Noriki、Qureshi Navid、Chapon Laurent C.、Osakabe Toyotaka
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06737-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic field tunable dielectric dispersion in successive field-induced magnetic phases of the geometrically frustrated magnet CuFeO2 up to 28 T (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamatsukuri H.、Mitsuda S.、Hiroura K.、Nakajima T.、Fujihala M.、Yamano M.、Toshioka Y.、Kaneko C.、Takehana K.、Imanaka Y.、Terada N.、Kitazawa H.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 21
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.214407
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Pressure Synthesis, Structures, and Properties of Trivalent A-Site-Ordered Quadruple Perovskites RMn7O12 (R = Sm, Eu, Gd, and Tb) (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhang Lei、Terada Noriki、Johnson Roger D.、Khalyavin Dmitry D.、Manuel Pascal、Katsuya Yoshio、Tanaka Masahiko、Matsushita Yoshitaka、Yamaura Kazunari、Belik Alexei A.
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 57 号: 10 ページ: 5987-5998
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b00479
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] HoB2における二段の磁気転移と巨大磁気熱量効果の観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋 健成, バプティスタ デ カストロ ペドロ, 山本 貴史, 岩崎 秀, 寺田 典樹, C. V. Colin, 北澤 英明, 竹屋 浩幸, 高野 義彦
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会. 2020
• [学会発表] 高圧力下中性子回折によるマルチフェロイクスの研究 ーISIS, ILLでの経験からJRR3への期待ー (2020)
  • 著者名/発表者名: 寺田典樹
  • 学会等名: 物性研短期研究会「中性子散乱研究の現状とJRR-3再稼働後の展望」. 2020
• [学会発表] Spherical Neutron Polarimetry under High Pressure for Multiferroics (2019)
  • 著者名/発表者名: TERADA, Noriki, N. Qureshi, L. C. Chapon, 長壁豊隆
  • 学会等名: The 57th European High Pressure Research Group Meeting on High Pressure Science and Technology (EHPRG2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Low Dimensional Organic-Inorganic Hybrid Nanomaterial Synthesized in solvothermal conditiion (2019)
  • 著者名/発表者名: NAKANE, Takayuki, NAKA, Takashi, 久冨木 志郎, 佐藤 和好, TERADA, Noriki, UCHIKOSHI, Tetsuo, A.de Visser, 阿部 浩也
  • 学会等名: The 57th European High Pressure Research Group Meeting on High Pressure Science and Technology (EHPRG2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Unusual Magnetic Properties and Spin Structures in Quadruple and Simple Exotic Perovskites (2019)
  • 著者名/発表者名: BELIK, Alexei, R. D. Johnson, L. Ding, D. D. Khalyavin, P. Manuel, F. Orlandi, YI, Wei, ZHANG, Lei, TERADA, Noriki,
  • 学会等名: VII Euro-Asian Symposium “Trends in Magnetism” (EASTMAG-2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Spherical neutron polarimetry analysis under pressure for delafossite CuFeO2 (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Terada, N. Qureshi, L. C. Chapon and T. Osakabe
  • 学会等名: Polarised Neutrons for Condensed Matter Investigations 2018
  • 国際学会
• [備考] TERADA homepage
  • URL: https://www.nims.go.jp/nsg/terada/index.html
• [備考] SAMURAI
  • URL: https://samurai.nims.go.jp/profiles/terada_noriki?locale=en
• [備考] Terada Home Page
  • URL: https://www.nims.go.jp/nsg/terada/index.html