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3d 電子系における高次多極子に由来する非対角応答の観測

公募研究

研究領域J-Physics:多極子伝導系の物理
研究課題/領域番号 16H01065
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

阿部 伸行  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (70582005)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2016年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード方向二色性 / 磁気キラル二色性 / 電気磁気効果 / 奇パリティ磁気多極子秩序 / マルチフェロイック / 物性実験 / 強相関電子系 / 奇パリティ多極子 / ハニカム構造
研究実績の概要

空間反転対称性と時間反転対称性が同時に破れた奇パリティ磁気多極子では、電磁波や凖粒子の方向二色性が現れる。本研究ではキラル反強磁性体であるCsCuCl3において、磁場と平行および反平行に光を入射した場合に吸収強度が異なる磁気キラル二色性の観測に成功し、原著論文として報告した。使用した試料は単一キラルな右手系および左手系の単結晶であり、計画班C01班の高阪氏とD01班の秋光氏から提供を受けた。
方向二色性はTHz帯での磁気励起で比較的大きくなることが先行研究により明らかになっている。しかし報告されている手法や物質例は限られていることから、磁気励起の観測に用いられてきた透過型ESR測定系を利用することで、物質および測定の幅を広げることを考えた。このような目的で、良く知られた極性磁性体であるGaFeO3を対象として、マイクロ波領域の方向二色性の検出を試みた。実験は大阪大学理学研究科付属先端強磁場科学研究センターにて行い、50GHz~300GHzのマイクロ波を用いた。実験の結果、外部磁場と電磁波が垂直なVoigt配置の場合に方向二色性が観測できた。データのフィッティングから、ダンピング項の非相反性が示唆される結果が得られた。
別な観点からの研究として、ジグザグ構造やハニカム構造に現れる局所的な反転対称性の破れとスピン軌道相互作用が共存により生じる非自明な物性応答の開拓を目指し、ハニカム構造を持つ反強磁性体の合成と物性測定を行った。具体的にはイルメナイト型MgIrO3の多結晶試料の合成およびCaMn2Bi2単結晶試料の合成と物性測定を行った。特にCaMn2Bi2では低温領域において巨大な磁気抵抗効果と量子伝導現象を観測したことから、今後はそのメカニズムを解明して行く。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Institut NEEL/Universite Claude Bernard Lyon 1(France)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Magneto-chiral dichroism of CsCuCl32017

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa N.、Abe N.、Toyoda S.、Kimura S.、Zaccaro J.、Gautier-Luneau I.、Luneau D.、Kousaka Y.、Sera A.、Sera M.、Inoue K.、Akimitsu J.、Tokunaga Y.、Arima T.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 12

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.121102

    • NAID

      130006244343

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Manipulation of electric polarization with rotating magnetic field in a honeycomb antiferromagnet Co4Nb2O92017

    • 著者名/発表者名
      Khanh N. D.、Abe N.、Kimura S.、Tokunaga Y.、Arima T.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 9

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.094434

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Co4Ta2O9の強磁場における電気磁気効果2018

    • 著者名/発表者名
      阿部伸行, 佐藤樹, 木村尚次郎, 徳永祐介, 有馬孝尚
    • 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] マイクロ波領域におけるCsCuCl3の磁気キラル二色性II2018

    • 著者名/発表者名
      中川直己, 阿部伸行, 木村尚次郎, Julien Zaccaro, Isabelle Gautier-Luneau, Dominique Luneau, 高阪勇輔, 井上克也, 秋光純, 徳永祐介, 有馬孝尚
    • 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] 極性フェリ磁性体CaBaCo4O7の磁気弾性応答2018

    • 著者名/発表者名
      近江毅志, 松浦慧介, 阿部伸行, 徳永祐介, 有馬孝尚
    • 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] マイクロ波領域におけるCsCuCl3の磁気キラル二色性2017

    • 著者名/発表者名
      中川直己, 阿部伸行, 木村尚次郎, J. Zaccarro, I. Gautier-Luneau, D. Luneau, 高阪祐輔, 井上克也, 秋光純, 有馬孝尚
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 極性フェリ磁性体GaFeO3における非相反強磁性共鳴の観測2017

    • 著者名/発表者名
      近江毅志, 阿部伸行, 徳永祐介, 木村尚次郎, 有馬孝尚
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 反強磁性体CaMn2Bi2の磁気抵抗効果2017

    • 著者名/発表者名
      小池仁希, 阿部伸行, 徳永祐介, 有馬孝尚
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ハニカム構造を持つイリジウム酸化物 MgIrO3の物性測定2017

    • 著者名/発表者名
      武重有祐, 阿部伸行, 徳永祐介, 有馬孝尚
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Co4Ta2O9の磁気構造と電気磁気効果2017

    • 著者名/発表者名
      阿部伸行, Nguyen Khanh, 茂吉武人, 中尾朗子, 徳永祐介, 有馬孝尚
    • 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] 極性フェリ磁性体GaFeO3における偏光FMRの非相反性の観測2017

    • 著者名/発表者名
      近江毅志, 赤木暢, 阿部伸行, 徳永祐介, 木村尚次郎, 萩原政幸, 有馬孝尚
    • 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] パルス強磁場下におけるCaMn2Bi2の磁気輸送特性2017

    • 著者名/発表者名
      小池仁希, 阿部伸行, 徳永祐介, 秋葉和人, 徳永将史, 有馬孝尚
    • 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] Low temperature physical properties of honeycomb lattice MgIrO32017

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki ABE, Yusuke TAKESHIGE, Markus KRIENER, Takeshi YAJIMA, Tatsuya MIYAMOTO, Hiroshi OKAMOTO, Yusuke TOKUNAGA, Taka-hisa ARIMA
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems, SCES 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic structure and magnetoelectric effect in buckled honeycomb lattice antiferromagnet Co4Ta2O92017

    • 著者名/発表者名
      N. Abe
    • 学会等名
      The 9th APCTP Workshop on Multiferroics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magneto-chiral dichroism of a chiral helimagnet CsCuCl32017

    • 著者名/発表者名
      N. Nakagawa
    • 学会等名
      The 9th APCTP Workshop on Multiferroics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Manipolation of electric polarization with a rotating magnetic field in a honeycomb antiferromagnet Co4Nb2O92017

    • 著者名/発表者名
      N. D. Khanh
    • 学会等名
      The 9th APCTP Workshop on Multiferroics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of a nonreciprocal signal in ferromagnetic resonance in multiferroic GaFeO32017

    • 著者名/発表者名
      T. Omi
    • 学会等名
      The 9th APCTP Workshop on Multiferroics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of a nonreciprocal signal in ferromagnetic resonance in multiferroic GaFeO32017

    • 著者名/発表者名
      T. Omi
    • 学会等名
      IV International Workshop Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Exotic Spin Structures
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum Particle Flows in Chiral Media2017

    • 著者名/発表者名
      Taka-hisa Arima
    • 学会等名
      29th International Symposium on Chirality
    • 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] Electromagnetic Responses of Honeycomb Magnets2017

    • 著者名/発表者名
      Taka-hisa Arima
    • 学会等名
      1st Asia-Pacific Workshop for Quantum Magnetism
    • 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] CsCuCl3の磁気キラル二色性2016

    • 著者名/発表者名
      中川直己, 阿部伸行, 豊田新悟, 木村尚次郎, Julien Zaccaro, Isabelle Gautier-Luneau, Dominique Luneau, 高阪勇輔, 井上克也, 秋光純, 有馬孝尚
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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