非線形光学プローブによる室温人工マルチフェロイック物質の開拓と新機能創出

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04844
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 松原 正和 東北大学, 理学研究科, 准教授 (50450648)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: マルチフェロイック物質 / メタマテリアル / 非線形光学効果 / 光第二高調波発生 / 光ガルバノ効果 / スピン流

研究成果の概要

本研究では、光の波長以下の大きさのナノ空間を人工的に設計・制御することで、多機能性と室温動作を兼ね備える室温人工マルチフェロイック物質を開発し、そこで発現する新しい原理の非線形光学機能の開拓を目的に研究を行った。その結果、ありふれた室温強磁性体に人工的な非反転対称構造を導入することで、光照射によるゼロバイアスの光電流（スピン偏極電流）の生成・制御、スピンの渦による光第二高調波発生や新原理の太陽電池機能などが発現した。

自由記述の分野

光物性

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、電気と磁気を兼ね備えるマルチフェロイック物質をメタマテリアルのパラダイムのもと人工的に実現することで、材料開発の新たな設計指針を見出しつつ、そこで発現する電気・磁気両応答型の非線形光学機能を開拓した。これにより、光科学、物性科学、ナノ構造・材料科学の分野を横断的かつ重層的に集積・発展させる次世代のナノテクノロジーに向けた新たな知見を得ることができた。