d電子軌道の磁場制御に基づく磁気形状記憶効果の創出

• 研究課題/領域番号: 19340089
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 有馬 孝尚 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90232066)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円); 2009年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2008年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2007年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
• キーワード: 強相関系 / 形状記憶効果 / 強相関電子系 / 磁性 / 低温物性 / セラミックス / 形状記憶

研究概要

スピネル型化合物Fe_<1-x>Mn_xCr_2O_4において、組成xと温度の関数として結晶構造と磁気構造がどのように変化するのかを明らかにした。この知見に基づいて、3d電子軌道の占有に関する秩序がスピンの容易軸の方向を支配しているという仮説を得た。この考えに基づいて、より大きな磁気機械結合が期待できるMnV_2O_4において研究を行い、応力の代わりに磁場のみを外場として用いることによる形状記憶効果(磁気形状記憶効果)の実現に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Orbital dilution effect in ferrimagnetic Fe_<1-x>Mn_xCr_2O_4 : competition between anharmonic lattice potential and spin-orbit coupling (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Ohtani, Y. Watanabe, M. Saito, N. Abe, K. Taniguchi, H. Sagayama, T. Arima, M. Watanabe, Y. Noda
  • 雑誌名: J.Phys.:Cond.Matt. 22巻
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital dilution effect in ferrimagnetic Fe_<1-x>Mn_xCr_2O_4 : competition between anharmonic lattice potential and spin-orbit coupling (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ohtani
  • 雑誌名: J.Phys.: Cond.Matt 22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial-strain effect on charge/orbital order in Pr_<0.5>Ca_<0.5>MnO_3 films (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Okuyama
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett 95
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lattice-form-dependent orbital shape and charge disproportionation in charge- and orbital-ordered manganites (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Okuyama
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size of orbital-ordering domain controlled by the itinerancy of the 3d electrons in a manganite thin film (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Wakabayashi
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resonant x-ray magnetoelectric effect in a centrosymmetric spinel oxide (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Matsubara
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging of variation in charge / orbital / spin ordering structure in Sm_<1-x>Sr_xMnO_3 (x=0.55 and 0.6) (2009)
  • 著者名/発表者名: X. Z. Yu
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 94
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical control of in-plane anisotropy in charge-orbital ordered state of single-layered manganite La_<1/2>Sr_<3/2>MnO_4 (2009)
  • 著者名/発表者名: Shota Konno
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and Magnetic Properties of Spinel FeV_2O_4 with Two Ions Having Orbital Degrees of Freedom (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Katsufuji, T. Suzuki, H. Takei, M. Shingu, K. Kato, K. Osaka, M. Takata, H. Sagayama, T. Arima
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 77巻
  • NAID: 110006665985
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of uniaxial stress on orbital stripe direction in half-doped layered manganites : Eu_<0.5> Ca_<1.5>MnO_4 and Pr (Sr,Ca)_2Mn_2O_7 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokunaga, R. Kumai, N. Takeshita, Y. Kaneko, J. P. He, T. Arima, Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 78巻
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical detection of the rotation of orbital stripes in a charge-orbital ordered bilayer manganite at half-doping (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. S. Lee
  • 雑誌名: Physica B 403 ページ: 1579-1581
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and Magnetic Properties of Spinel FeV2O4 with Two Ions Having Orbital Degrees of Freedom (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Katsufuji
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Effects of uniaxial stress on orbital stripe direction in half-doped layered manganites : Eu_<0.5>Ca_<1.5>MnO_4 and Pr(Sr, Ca)_2Mn_2O_7 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokunaga
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Field Switching between the Two Orbital-Ordered States in DyVO_3 (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Miyasaka, T. Yasue, J. Fujioka, Y. Yamasaki, Y. Okimoto, R. Kumai, T. Arima, Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 99巻
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Mn-substitution on magnetic and structural properties in FeCr_2O_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Arima, Y. Watanabe, K. Taniguchi, M. Watanabe, Y. Noda
  • 雑誌名: J.Mag.Mag.Mat. 310巻 ページ: 807-809
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital Ordering and Magnetic Field Effect in MnV_2O_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Suzuki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 98
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct observation of the bandwidth-disorder induced variation of charge/orbital ordering structure in RE_<0.5>(Ca_<1-y>Sr_y)_<1.5>MnO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: X. Z. Yu
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Mn-substitution on magnetic and structural properties in FeCr_2O_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Arima
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310 ページ: 807-809
  • 査読あり
• [学会発表] MnV_2O_4の磁場回転による磁気形状記憶効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 新居陽一, 八木隆道, 阿部伸行, 谷口耕治, 佐賀山基, 有馬孝尚
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] MnV_2O_4の磁場回転による磁気形状記憶効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 新居陽一
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 放射光X線精密構造解析によるTi酸化物の軌道秩序の直接観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 澤博
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] マルテンサイト変態に及ぼすランダムネスの効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 新居陽一
  • 学会等名: 第5回トピカルミーティング「誘電体にひそむランダムネスとフラストレーション」
  • 発表場所: 豊中市
  • 年月日: 2009-12-19
• [学会発表] MgV_2O_4の軌道秩序 (2009)
  • 著者名/発表者名: 新高誠司
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本市
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] La_<1/2>Sr_<3/2>MnO_4の電場印加軌道ストライプ回転におけるストライプ方向と雷流方向の対応の放射光X線を用いた研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 金野翔太
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Mn_3O_4における磁歪と磁気誘電性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅津浩志
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] Electric control of direction of orbital stripes in charge-orbital ordered state of single-layered manganite La_<1/2>Sr_<3/2>MnO_4 (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Konno
  • 学会等名: American Physical Society 2009 March Meeting
  • 発表場所: ittsburgh, USA
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] Electrical control of direction of orbital stripes in charge-orbital ordered state of a single-layered manganite La_<1/2>Sr_<3/2>MnO_4 (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Konno
  • 学会等名: 2009AIST-RIKEN Joint WS'Emergent Phenomena of Correlated Materials
  • 発表場所: 名護
  • 年月日: 2009-03-05
• [学会発表] Domain Control in Orbital-Ordered Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Arima
  • 学会等名: 2009AIST-RIKEN Joint WS'Emergent Phenomena of Correlated Materials
  • 発表場所: 名護
  • 年月日: 2009-03-05
• [学会発表] Magnetostriction and magnetodielectric property in Mn_3O_4 (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Umetsu
  • 学会等名: 2009AIST-RIKEN Joint WS'Emergent Phenomena of Correlated Materials
  • 発表場所: 名護
  • 年月日: 2009-03-05
• [学会発表] TEM observations of nanostructures formed near phasetransformation temperatures (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Murakami
  • 学会等名: Jim Krumhansl Symposium 2008
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2008-11-10
• [学会発表] 層状ペロブスカイト型Mn酸化物における電荷軌道整列ドメインに対する電場効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 金野翔太
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2008-09-21
• [学会発表] Electrostatic potential analysis of the orbital-ordered phase of spinel oxide FeCr_2O_4 using convergent-beam electron diffraction (2008)
  • 著者名/発表者名: D. Morikawa
  • 学会等名: 21st Congress and General Assembly of InterInational Union of Crystrallography
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-08-26
• [学会発表] スピネル型Fe_<1-x>Mn_xCr_2O_4における磁気形状記憶効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大谷晋太郎, 佐賀山基, 谷口耕治, 齋藤充, 阿部伸行, 梅津浩志, 有馬孝尚
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年会
  • 発表場所: 東大阪
  • 年月日: 2008-03-25
• [学会発表] スピネル型Fe_<1-x>Mn_xCr_2O_4における磁気形状記憶効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大谷晋太郎
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年会
  • 発表場所: 東大阪市
  • 年月日: 2008-03-25
• [学会発表] スピネル型(Fe, Mn)Cr_2O_4におけるスピン・格子・軌道の相関 (2008)
  • 著者名/発表者名: 有馬孝尚
  • 学会等名: 特定領域研究「フラストレーションが創製する新しい物性」第1回トピカルミーティング「フラストレート新規物質」
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2008-01-11
• [学会発表] スピネル型Fe_<1-x>Mn_xCr_2O_4(x=0.7)における磁気形状記憶効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 大谷晋太郎, 佐賀山基, 谷口耕治, 齋藤充, 阿部伸行, 梅津浩志, 有馬孝尚
  • 学会等名: 新しい物理を生む新物質若手の会第三回会議
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2007-12-21
• [学会発表] スピネル型Fe_<1-x>Mn_xCr_2O_4(x=0.7)における磁気形状記憶効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 大谷晋太郎
  • 学会等名: 新しい物理を生む新物質若手の会第三回会議
  • 発表場所: 熱海市
  • 年月日: 2007-12-21
• [学会発表] 層状マンガン酸化物における電荷軌道整列状態の一軸応力制御 (2007)
  • 著者名/発表者名: 徳永祐介, 熊井玲児, 有馬孝尚, 十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2007-09-23
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/arima/members/otani/kenkyuu.html
• [備考]
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/arima/members/otani/kenkyuu.html