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原子レベルシミュレーションによる新奇六方晶機能製材料の設計

研究課題

研究課題/領域番号 19K05246
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分29010:応用物性関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

Das Hena  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任准教授 (60836170)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードMagnetoelectric effect / Condensed matter theory / Magnetism / Spintronics / Transition metal oxides / High-Tc magnetism / Materials physics / Magnetoelectricity / Quantum modelling / Magnetic semiconductors / Frustrated magnets / Ferroelectricity / Hexagonal complex oxides / Theory of materials / magnetic semiconductors / frustrated magnets / magnetoelectricity / ferroelectricity
研究開始時の研究の概要

The main objective of the proposed research project is to design new hexagonal transition metal (TM) based functional materials through quantum mechanical calculations and atomistic simulations. In this proposed research program, we aim to investigate the stability of atomic ordered/disordered phases and their properties of binary hexagonal rare-earth (R) transition metal (M, M') oxides [R(MM')O4], (1) in the limit of strong spin orbit interaction, (2) in the formation of mixed anion polyhedral and (3) in the change of d-level occupancy.

研究成果の概要

本プロジェクトは、デバイス応用をにらんで、大きな磁化と新奇な電気磁気相互作用を持つ六方晶YMnO3型または類似構造を持つ酸化物磁性体を探索した。具体的な成果は以下の通りである。
1LuFeO3型システムにおいて、電場誘起スピン再配列と180°の電気磁気スイッチングを起こす、新しいコリニア型フェリ磁性を実現する方策を立案した。2(LuFeO3)m/(LuFe2O4)超格子の室温マルチフェロイック挙動の微視的なメカニズムを提案した。3.Co置換BiFeO3のスピン状態と強磁性発現の関係を提唱した。4.斜方晶鉄酸化物、クロム酸化物におけるスピン再配列の微視的モデルを提唱した5.室温極性金属を設計した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Our research provides a possible answer to the present quest for the multiferroic and Magnetoelectric system that can exhibit large magnetization and efficient magnetization control by the external means, for the potential application in novel devices such as voltage-controllable magnetic memories.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 8件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Exploring the possible origin of the spin reorientation transition in NdCrO32021

    • 著者名/発表者名
      Hena Das, Alejandro F. Rebola, and Tanusri Saha-Dasgupta
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 5 号: 12 ページ: 124416-124416

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.5.124416

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of novel charge ordering and spin reorientation in perovskite oxide PbFeO32021

    • 著者名/発表者名
      Ye Xubin、Zhao Jianfa、Das Hena、Sheptyakov Denis、Yang Junye、et. al.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 1917-1917

    • DOI

      10.1038/s41467-021-22064-9

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation into Cation-Ordered Magnetic Polar Double Perovskite Oxides2021

    • 著者名/発表者名
      Shaikh Monirul、Fathima Aafreen、Swamynadhan M. J.、Das Hena、Ghosh Saurabh
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 33 号: 5 ページ: 1594-1606

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.0c02976

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Site-specific spectroscopic measurement of spin and charge in (LuFeO3)m/(LuFe2O4)1 multiferroic superlattices2020

    • 著者名/発表者名
      Fan Shiyu、Das Hena、Rebola Alejandro、Smith Kevin A.、Mundy Julia、Brooks Charles、Holtz Megan E.、Muller David A.、Fennie Craig J.、Ramesh Ramamoorthy、Schlom Darrell G.、McGill Stephen、Musfeldt Janice L.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 5582-5582

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19285-9

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Lithium Ion Conduction in a Cation-Deficient Quadruple Perovskite LiCuTa3O9 Epitaxial Thin Film: Theoretical and Experimental Investigations2020

    • 著者名/発表者名
      Ohashi Kotaro、Shigematsu Kei、Das Hena、Yamamoto Kazumasa、Tsukasaki Hirofumi、Mori Shigeo、Azuma Masaki
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 32 号: 22 ページ: 9753-9760

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.0c03635

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Stabilized Charge, Spin, and Orbital Ordering by the 6s2 Lone Pair in Bi0.5Pb0.5MnO32020

    • 著者名/発表者名
      Wakazaki Shogo、Nishikubo Takumi、Sakai Yuki、Shigematsu Kei、Das Hena、Zhang Depei、Zhang Qiang、Matsuda Masaaki、Azuma Masaki
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 59 号: 18 ページ: 13390-13397

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.0c01748

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Polar-Nonpolar Phase Transition Accompanied by Negative Thermal Expansion in Perovskite-Type Bi1-xPbxNiO32019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sakai, Takumi Nishikubo, Takahiro Ogata, Hayato Ishizaki, Takashi Imai, Masaichiro Mizumaki, Takashi Mizokawa, Akihiko Machida, Tetsu Watanuki, Keisuke Yokoyama, Yoichi Okimoto, Shin-ya Koshihara, Hena Das and Masaki Azuma
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 31 号: 13 ページ: 4748-4758

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.9b00929

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Strain Manipulation of Magnetic Anisotropy in Room-Temperature Ferrimagnetic Quadruple Perovskite CeCu3Mn4O122019

    • 著者名/発表者名
      Kei Shigematsu, Keisuke Shimizu, Kazumasa Yamamoto, Takumi Nishikubo, Yuki Sakai, Sergey A. Nikolaev, Hena Das, and Masaki Azuma
    • 雑誌名

      ACS Appl. Electron. Mater.

      巻: 1 号: 12 ページ: 2514-2521

    • DOI

      10.1021/acsaelm.9b00547

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Engineering 180 degree magnetoelectric switching phenomena and enhanced magnetization in hexagonal ferrites through carrier doping2021

    • 著者名/発表者名
      Hena Das
    • 学会等名
      The Japan Society of Applied Physics (JSAP) Spring meeting 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Microscopic origin of near room-temperature multiferroic phenomena in (LuFeO3)m/(LuFe2O4)1 superlattices2020

    • 著者名/発表者名
      Hena Das
    • 学会等名
      INTERNATIONAL WORKSHOP AND CONFERENCE ON EVOLUTION OF ELECTRONIC STRUCTURE THEORY & EXPERIMENTAL REALIZATION (EESTER-2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Unravelling near room temperature multiferroic phenomena in the hole doped LuFe2O4 based superlattices2019

    • 著者名/発表者名
      Hena Das
    • 学会等名
      Japan Society of Applied Physics (JSAP) Autumn Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploring the potential of Quadruple Perovskites for Fast Lithium-ion transport2019

    • 著者名/発表者名
      Hena Das
    • 学会等名
      ACCMS: International Conference on Materials Genome
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] PbMnO3の電荷分布再検討2019

    • 著者名/発表者名
      若崎翔吾, Hena Das, 山本樹, 酒井雄樹, 西久保匠, 東正樹, 町田晃彦, 綿貫徹
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会(物性)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LiCuTa3O9薄膜の異方的なリチウムイオン伝導2019

    • 著者名/発表者名
      大橋 孔太郎,山本 一理,重松 圭,Hena Das,東 正樹
    • 学会等名
      第45回 固体イオニクス討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規Li イオン伝導体Li4O(Br,F)2 の合成及び構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      若崎翔吾,重松圭,山本隆文,Hena Das,東正樹,Guowei Zhao,鈴木耕太,菅野了次,Randy Jalem,館山佳尚
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] Unusual magnetic transition in perovskite oxide

    • URL

      https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-03/tiot-sou032921.php

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 鉄酸鉛の特異な電荷分布を解明 電荷秩序が磁化の方向変化を誘起、負熱膨張への展開も

    • URL

      https://www.wrhi.iir.titech.ac.jp/news/announcement/10508/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Improper ferroelectricity and ferrimagnetism

    • URL

      https://doi.org/10.48550/arXiv.2203.03841

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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