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2018 年度 実績報告書

マルチフェロイック新規物性機能の開拓に向けた物質展開

研究課題

研究課題/領域番号 17H01143
研究機関東京大学

研究代表者

木村 剛  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (80323525)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードマルチフェロイクス / 電気磁気効果 / フェロイックドメイン / 磁気四極子秩序
研究実績の概要

平成30年度は,「特異な結晶構造ユニットが誘起する渦状スピン配列に起因する電気磁気結合の開拓」および「コニカルらせんマルチフェロイクスにおける新規複合ドメイン制御の実現」の二つのテーマに関して、論文公表に至る成果を挙げた。前者の研究に関しては,以前我々のグループで,正四角台塔構造と呼ばれる特異な結晶構造を内包する磁性体Ba(TiO)Cu4(PO4)4において反強的な磁気四極子秩序が実現することを報告していた。本研究では,さらに同系の物質展開を図り,BaサイトをPbに置換することにより強的な磁気四極子秩序が実現することを明らかにした。さらに,この強的四極子秩序の実現に起因する電気磁気効果の発現を実証した。後者の研究に関しては,室温で特異なコニカルらせん磁気秩序に起因した電気磁気効果を示すことが報告されているY型六方晶フェライトを対象として,複合マルチフェロイックドメインの観測およびその外場応答に関する測定を行った。円偏光を用いた共鳴軟X線回折の手法により,コニカルらせん構造に起因する複合ドメインの空間分布およびその磁場応答を明らかにした。通常,共鳴X線回折を用いたドメイン観測では,磁気散乱の偏光依存性を用いることが多いが,本研究により,電荷-磁気干渉効果の円偏光依存性を用いることにより,共線反強磁性秩序のドメイン構造を観測できることが明らかになった。
上述の研究成果を含めた本基盤研究による成果を国際会議での招待講演(8件)として,また,研究協力者などにより複数の国内外の学会・研究会などで発表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成29年度はじめに本研究代表者の異動があったが,この2年間の研究室の立ち上げにより,研究計画に記載した個々の研究内容を可能とする物質開拓・合成,測定系の整備など着実に進み,本研究計画を遂行するのに支障のないレベルまで研究環境の整備が進んだ。実際に本研究計画に掲げるいくつかの研究項目において,研究成果を学会発表・論文発表などの形で公表がなされきており,今後さらに研究の推進に努めていく。

今後の研究の推進方策

平成30年度の研究実施により,「特異な結晶構造ユニットが誘起する渦状スピン配列に起因する電気磁気結合の開拓」および「コニカルらせんマルチフェロイクスにおける新規複合ドメイン制御の実現」などのテーマにおいて一定の成果が得られた。平成31年度はこれまでに合成を行ってきた試料を用いて様々な測定(基礎電気磁気特性、構造物性、光学特性、中性子線散乱、共鳴X線散乱測定など)へと展開するとともに,さらなる物質系の開拓を進める。また,これらの試料を用いた物性開拓として,電気磁気結合に起因する非相反応答といった光学特性の外場制御といった電気磁気光学効果の研究にも展開する。さらに液晶も含めた新規物質・材料における室温電気磁気効果物質の開発も継続的に行っていく予定である。得られた成果を積極的に論文や国際会議などの場において発表していく。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 13件、 招待講演 9件)

  • [国際共同研究] EPFL(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      EPFL
  • [雑誌論文] Magnetoelectric behavior from cluster multipoles in square cupolas: Study of Sr(TiO)Cu4(PO4)4 in comparison with Ba and Pb isostructurals2019

    • 著者名/発表者名
      Kato Yasuyuki、Kimura Kenta、Miyake Atsushi、Tokunaga Masashi、Matsuo Akira、Kindo Koichi、Akaki Mitsuru、Hagiwara Masayuki、Kimura Shojiro、Kimura Tsuyoshi、Motome Yukitoshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 ページ: 024415-1-12

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.99.024415

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A-cation control of magnetoelectric quadrupole order in A(TiO)Cu4(PO4)4(A=Ba,Sr,and Pb)2018

    • 著者名/発表者名
      Kimura K.、Toyoda M.、Babkevich P.、Yamauchi K.、Sera M.、Nassif V.、R?nnow H. M.、Kimura T.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 ページ: 134418-1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.97.134418

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measuring Magnetically-Tuned Ferroelectric Polarization in Liquid Crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Ueda Hiroki、Akita Takuya、Uchida Yoshiaki、Kimura Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 138 ページ: e58018

    • DOI

      10.3791/58018

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of collinear antiferromagnetic domains making use of the circular dichroic charge-magnetic interference effect of resonant x-ray diffraction2018

    • 著者名/発表者名
      Ueda Hiroki、Tanaka Yoshikazu、Wakabayashi Yusuke、Kimura Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 ページ: 134415-1-12

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.98.134415

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic structural unit with convex geometry: A building block hosting an exchange-striction-driven magnetoelectric coupling2018

    • 著者名/発表者名
      Kimura Kenta、Kato Yasuyuki、Yamauchi Kunihiko、Miyake Atsushi、Tokunaga Masashi、Matsuo Akira、Kindo Koichi、Akaki Mitsuru、Hagiwara Masayuki、Kimura Shojiro、Toyoda Masayuki、Motome Yukitoshi、Kimura Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 2 ページ: 104415-1-12

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.2.104415

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Soft x-ray resonant diffraction study of magnetic structure in magnetoelectric Y-type hexaferrite2018

    • 著者名/発表者名
      Ueda H.、Tanaka Y.、Wakabayashi Y.、Kimura T.
    • 雑誌名

      Physica B: Condensed Matter

      巻: 536 ページ: 118~121

    • DOI

      10.1016/j.physb.2017.09.061

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetodielectric properties of the square cupola antiferromagnet Ba(TiO)Cu4(PO4)42018

    • 著者名/発表者名
      Kimura Kenta、Sera Masakazu、Nakano Takehito、Nozue Yasuo、Kimura Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Physica B: Condensed Matter

      巻: 536 ページ: 93~95

    • DOI

      10.1016/j.physb.2017.10.101

    • 査読あり
  • [学会発表] Observation of different types of antiferromagnetic domains by resonant x-ray microdiffraction2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      19th Japan-Korea-Taiwan Symposium on Strongly Correlated Electron Systems
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 正四角台塔型反強磁性体Pb(TiO)Cu4(PO4)4の磁場誘起相における電気磁気光学効果2019

    • 著者名/発表者名
      勝吉司, 木村健太, 澤田祐也, 木村尚次郎, 木村剛
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
  • [学会発表] 正四角台塔型反強磁性体A(TiO)Cu4(PO4)4 (A = Ba, Sr, Pb)の磁気相図と電気磁気結合2019

    • 著者名/発表者名
      木村健太, 勝吉司, 三宅厚志, 徳永将史, 松尾晶, 金道浩一, 赤木暢, 萩原政幸, 木村尚次郎, 木村剛
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
  • [学会発表] コニカルらせん磁性体CoCr2O4の逐次相転移に起因する特異な電気磁気応答2019

    • 著者名/発表者名
      三澤龍介, 上田大貴, 石井梨恵子, 木村健太, 木村剛
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
  • [学会発表] Anomalous magnetoelectric responses caused by successive magnetic transitions in conical magnet CoCr2O42019

    • 著者名/発表者名
      R. Misawa, H. Ueda, R. Ishii, K. Kimura, and T. Kimura
    • 学会等名
      19th Japan-Korea-Taiwan Symposium on Strongly Correlated Electron Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetoelectric multi-spin variables in complex transition-metal oxides2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      The Workshop on Complex Oxides 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnetoelectrics showing non-coplanar magnetic order2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      ISSP Workshop Future Perspective of US-Japan Cooperative Program on Neutron Scattering
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Liquid crystals as room-temperature magnetoelectrics2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      International Symposium on Chiral Magnetism (χ-mag 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] How to embed magnetoelectric intercations in complex compounds2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      Multiferroic and Magnetoelectric Materials, Gordon Research Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Manipulation of magnetoelectrically-coupled multiple order parameters in multiferroic transition-metal oxides2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      4th EMRS & MRS-J Bilateral Symposium on Advanced Oxides and Wide Bandgap Semiconductors
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnetoelectric effect in a liquid crystal2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      10th APCTP Workshop on Multiferroics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnetoelectric effect in visible light range due to ferroic order of magnetoelectric-active multipole moments2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      Dynamic Quantum Matter
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マルチフェロイック(Ba,Sr)3Co2Fe24O41における円偏光共鳴回折2018

    • 著者名/発表者名
      上田大貴, 田中良和, 若林裕助, 木村剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
  • [学会発表] 正四角台塔型反強磁性体Sr(TiO)Cu4(PO4)4の磁場誘起相における電気磁気特性2018

    • 著者名/発表者名
      木村健太, 木村尚次郎, 木村剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
  • [学会発表] 磁気四極子型スピン配列を示すPb(TiO)Cu4(PO4)4における電気磁気光学効果2018

    • 著者名/発表者名
      勝吉司, 木村健太, 澤田祐也, 木村尚次郎, 木村剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
  • [学会発表] コニカルらせん磁性体CoCr2O4におけるドメイン状態に依存する電気磁気応答2018

    • 著者名/発表者名
      三澤龍介, 上田大貴, 石井梨恵子, 木村健太, 木村剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
  • [学会発表] Magnetoelectric responses depending on multiferroic-domain state in conical magnet CoCr2O42018

    • 著者名/発表者名
      R. Misawa, H. Ueda, R. Ishii, K. Kimura, and T. Kimura
    • 学会等名
      10th APCTP Workshop on Multiferroics
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical magnetoelectric effect originating from quadrupolar spin arrangement in Pb(TiO)Cu4(PO4)42018

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Katsuyoshi, Kenta Kimura, Yuya Sawada, Shojiro Kimura, and Tsuyoshi Kimura
    • 学会等名
      10th APCTP Workshop on Multiferroics
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic control of electric polarization in chiral smectic liquid crystal2018

    • 著者名/発表者名
      H. Ueda, T. Akita, Y. Uchida, and T. Kimura
    • 学会等名
      27th International Liquid Crystal Conference (ILCC 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of magnetic domains in magnetoelectric hexaferrite2018

    • 著者名/発表者名
      H. Ueda, Y. Tanaka, Y. Wakabayashi, and T. Kimura
    • 学会等名
      Energy Materials and Nanotechnology (EMN) Greece Meeting
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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