スピン波励起を用いたエレクトロマグノンの巨大電気磁気光学応答

• 研究課題/領域番号: 26706011
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 応用物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 陽太郎 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30631676)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円); 2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
• キーワード: 光物性 / マルチフェロイクス / テラヘルツ分光 / マルチフェロイック / エレクトロマグノン / テラヘルツ / 磁性体

研究成果の概要

テラヘルツ帯に現れるエレクトロマグノン共鳴を利用し、電気磁気光学効果の新原理の開拓、巨大応答の実現を目指した研究を行った。らせん型に配列したスピン構造を利用することで、エレクトロマグノン共鳴における磁気カイラル効果を実現した。これは結晶構造に依存せずスピン構造のみに由来する現象であり、らせん磁性体の持つ一般的な動的応答である。特にデラフォサイト型の物質においては、４００％もの光学応答の変化を示す巨大な電気磁気光学効果（方向２色性）を実現した。一方、磁性由来の強誘電分極の伸縮モードに対応するエレクトロマグノンを観測し、その共鳴が電気磁気光学効果を示すことを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Electromagnon excitation in the field-induced noncollinear ferrimagnetic phase of Ba2Mg2Fe12O22 studied by polarized inelastic neutron scattering and terahertz time-domain optical spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Taro Nakajima, Youtarou Takahashi, Shunsuke Kibayashi, Masaaki Matsuda, Kazuhisa Kakurai, Shintaro Ishiwata, Yasujiro Taguchi, Yoshinori Tokura, and Taka-hisa Arima
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 93 号: 3 ページ: 035119-035119
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.035119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unidirectional terahertz light absorption in the pyroelectric ferrimagnet CaBaCo4O7 (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Bordacs, V. Kocsis, Y. Tokunaga, U. Nagel, T. Room, Y. Takahashi, Y. Taguchi, and Y. Tokura
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 92 号: 21 ページ: 214441-214441
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.214441
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetochiral dichroism resonant with electromagnons in a helimagnet (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kibayashi, Y. Takahashi, S. Seki and Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 5 号: 1 ページ: 4583-4583
  • DOI: 10.1038/ncomms5583
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] テラヘルツ領域の方向2色性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋陽太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春季大会
  • 発表場所: 東北学院大学 仙台市 宮城県
  • 年月日: 2016-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] Ｙ型ヘキサフェライトによる巨大な室温エレクトロマグノン共鳴 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋陽太郎、徳永祐介、田口康二郎、金子良夫、十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春季大会
  • 発表場所: 東北学院大学 仙台市 宮城県
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] キラルな結晶構造を持つランガサイト（Ba3NbFe3Si2O14）におけるエレクトロマグノンの磁気カイラル効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 成田秀樹, 徳永祐介, 吉川明子, 田口康二郎, 十倉好紀, 高橋陽太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春季大会
  • 発表場所: 東北学院大学 仙台市 宮城県
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 高温マルチフェロイック物質CuOのエレクトロマグノンの電気磁気光学効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 増田亮二, 金子良夫, 十倉好紀, 高橋陽太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春季大会
  • 発表場所: 東北学院大学 仙台市 宮城県
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Y型ヘキサフェライトにおけるエレクトロマグノンの巨大な磁気クロミズムの観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 肉倉洋恵, 徳永祐介, 田口康二郎, 金子良夫, 十倉好紀, 高橋陽太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春季大会
  • 発表場所: 東北学院大学 仙台市 宮城県
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Terahertz optical magnetoelectric effects with electromagnons in helimagnets (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Takahashi
  • 学会等名: Core-to-Core International Meeting, Mag2016 Symposium
  • 発表場所: Oriental Hotel Hiroshima, Hiroshima, Japan
  • 年月日: 2016-02-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] キラルな結晶構造を持つランガサイト（Ba3NbFe3Si2O14）におけるエレクトロマグノンの電気磁気共鳴 (2015)
  • 著者名/発表者名: 成田秀樹, 徳永祐介, 吉川明子, 田口康二郎, 十倉好紀, 高橋陽太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 吹田市 大阪府
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] マルチフェロイックにおけるエレクトロマグノンの電気磁気共鳴 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋陽太郎
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス 神奈川県
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] 薄膜におけるテラヘルツ分光とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋陽太郎
  • 学会等名: 第52回化合物新磁性材料研究会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス 東京都
  • 年月日: 2015-02-20
  • 招待講演
• [学会発表] Magnetoelectric resonance with electromagnons in helimagnets (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋陽太郎
  • 学会等名: The 6th APCTP Workshop on Multiferroics
  • 発表場所: POSCO International Center, Pohang, Korea
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] マルチフェロイック物質MnWO4におけるエレクトロマグノンの動的電気磁気効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋陽太郎、木林駿介、金子良夫、十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学 愛知県
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [備考] 高橋研究室ホームページ
  • URL: http://www.qpec.t.u-tokyo.ac.jp/takahashi_lab/index.html
• [産業財産権] テラヘルツ波吸収材料 (2015)
  • 発明者名: 高橋陽太郎、徳永佑介、田口康二郎、十倉好紀、金子良夫
  • 権利者名: 高橋陽太郎、徳永佑介、田口康二郎、十倉好紀、金子良夫
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-08-11