| 研究課題/領域番号 |
15K05123
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
左右田 稔 東京大学, 物性研究所, 助教 (40463905)
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| 研究分担者 |
益田 隆嗣 東京大学, 物性研究所, 准教授 (90313014) [辞退]
浅井 晋一郎 東京大学, 物性研究所, 特別研究員 (00748410) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | マルチフェロイクス / 電気磁気効果 / リラクサー磁性体 / スピンネマティック |
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| 研究実績の概要 |
磁性と誘電性の新奇関係に注目し、マルチフェロイクスBa2CoGe2O7、Ca2CoSi2O7、磁性イオンをもつリラクサー誘電体（リラクサー磁性体）LuFeCoO4の研究を行った。
二次元反強磁性体Ba2CoGe2O7Ba2CoGe2O7では、スピン四極子間の相互作用によって反強誘電秩序が実現し、それに伴い磁気モーメントが<100>を向いたcollinear反強磁性秩序が起こるマルチフェロイック物質であることを解明した。我々は、スピン四極子相互作用を通した電気磁気効果を明らかにするため、Ba2CoGe2O7のc軸方向に電場印加し電場中偏極中性子実験を行った。その結果、電場印加によって磁気モーメントがc面内で回転することを発見した。この変化は、基底状態であるS//<100>の反強誘電状態から励起状態であるS//<110>の強誘電状態に移り変わっていることを意味しており、新規な電気磁気効果である。さらに似た結晶構造を持つCa2CoSi2O7の磁気構造解析を行い、Ca2CoSi2O7においても反強誘電秩序とそれに伴う磁気モーメントが<100>を向いたcollinear反強磁性秩序が実現していることが明らかになった。
リラクサー誘電性は、Polar Nano-Region (PNR)と呼ばれる自発分極を持ちながらランダムな方向を向いた局所領域を考えることによって説明されている。我々は、リラクサー磁性体LuFeCoO4における誘電性と磁性の新たな関係を探索し、Multiferroic Nano-Region (MNR)と呼ばれる強誘電性と反強磁性が共存するナノドメインを発見した。さらにMNRを詳しく調べるため、LuFeCoO4単結晶に対する中性子散乱実験、準弾性散乱測定を行った。その結果、MNRのサイズ・揺らぎの変化に伴い、磁気励起が変化することがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
海外実験施設での中性子散乱実験の予定が遅れたことと、電気磁気効果の測定におけるリークカレント・絶縁破壊電場といった結晶の質の問題により、少し遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
すでにマルチフェロイクスBa2CoGe2O7の偏極中性子非弾性散乱実験、類似物質Ba2CoSi2O7の中性子弾性散乱実験・中性子非弾性散乱実験、リラクサー磁性体LuFeCoO4の中性子非弾性散乱実験を行っており、解析を進めるとともに、論文にまとめていく。また、今までの実験結果をもとに新奇電気磁気効果の可能性を探索する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
電圧印加の実験に遅れが生じたため、高電圧電源購入が遅れ、次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成２９年度より所属が変更になるため、まわりの実験環境を考慮し、機器の購入に関しては精査する。
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