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2018 年度 実施状況報告書

高圧力下中性子3次元偏極解析によるマルチフェロイクスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 17KK0099
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

寺田 典樹  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主任研究員 (60442993)

研究期間 (年度) 2018 – 2020
キーワードマルチフェロイクス / 中性子回折 / 高圧力
研究実績の概要

2018年度は、マルチフェロイクス物質の1つであるデラフォサイト酸化物CuFeO2、およびペロブルカイト酸化物DyMnO3の高圧力下中性子3次元偏極解析実験をフランスの大強度中性子施設Institut Laue Langevin(ILL)のD3およびIN20ビームラインにおいて行なった。CuFeO2の実験では、以前の我々の実験において示唆されていた複数の圧力誘起強誘電相の相境界を0.7 GPaから3.7 GPaまでの圧力における実験によって決定した。測定した中性子偏極マトリックスの対角成分と非対角成分には、どちらも相転移に伴う明らかな異常が観測された。この実験によって、磁気ブラッグ反射位置が同じ同周期磁気構造間の磁気相転移を単一ブラッグ反射の温度(圧力)変化を測定することによって、その磁気相転移を観測することが可能であることが示された。これらの結果をまとめた論文は、Nature Communication誌に掲載され、ILLの年間ハイライトにも選出された。引き続きDyMnO3の実験にも着手し、これまでILLの3軸分光器IN20において5 GPaまでの中性子3次元偏極解析実験を行なっている。これまでの結果では、圧力が足りず、誘起した巨大電気分極相まで到達していないが、今後の追加実験を行うことにより、高圧力相の磁気秩序を解明する予定。

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

本研究の研究計画通りに高圧力セルの最大発生圧力の向上を目指し、発生圧力とキュレットサイズの最適化を行なっている。実際にDyMnO3に関する実験では、これまでの最大圧力4 GPaを超える5 GPaの加圧に成功し、中性子実験に成功した。

今後の研究の推進方策

2018年度に納入したルビー傾向装置をILLに設置する算段が整っているので、それを用いてより詳細に圧力測定と圧力セルの高度化を行なって行く予定。また、2019年度に予定している実験申請も採択され圧力セルの高度化とともに、中性子本実験も並行して行なっていく。具体的には、マルチフェロイクスDyMnO3、YMnO3, SrMnGeO6の高圧力下中性子3次元偏極解析実験を行い、それらの物質のマルチフェロイクス特性の圧力効果を探査する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Difference in magnetic and ferroelectric properties between rhombohedral and hexagonal polytypes of AgFeO2: A single-crystal study2019

    • 著者名/発表者名
      Terada Noriki、Ikedo Yuta、Sato Hirohiko、Khalyavin Dmitry D.、Manuel Pascal、Orlandi Fabio、Tsujimoto Yoshihiro、Matsushita Yoshitaka、Miyake Atsushi、Matsuo Akira、Tokunaga Masashi、Kindo Koichi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 ページ: 064402-1~11

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.99.064402

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of Hybrid-Anvil-Cell for Polarized and Unpolarized Neutron Diffraction Study2019

    • 著者名/発表者名
      Terada Noriki
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: 44 ページ: 1~5

    • DOI

      https://doi.org/10.14723/tmrsj.44.1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spherical neutron polarimetry under high pressure for a multiferroic delafossite ferrite2018

    • 著者名/発表者名
      Terada Noriki、Qureshi Navid、Chapon Laurent C.、Osakabe Toyotaka
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 ページ: 4368-1~4368-9

    • DOI

      10.1038/s41467-018-06737-6

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetic field tunable dielectric dispersion in successive field-induced magnetic phases of the geometrically frustrated magnet CuFeO2 up to 28 T2018

    • 著者名/発表者名
      Tamatsukuri H.、Mitsuda S.、Hiroura K.、Nakajima T.、Fujihala M.、Yamano M.、Toshioka Y.、Kaneko C.、Takehana K.、Imanaka Y.、Terada N.、Kitazawa H.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 ページ: 214407-1~9

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.214407

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Pressure Synthesis, Structures, and Properties of Trivalent A-Site-Ordered Quadruple Perovskites RMn7O12 (R = Sm, Eu, Gd, and Tb)2018

    • 著者名/発表者名
      Zhang Lei、Terada Noriki、Johnson Roger D.、Khalyavin Dmitry D.、Manuel Pascal、Katsuya Yoshio、Tanaka Masahiko、Matsushita Yoshitaka、Yamaura Kazunari、Belik Alexei A.
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 57 ページ: 5987~5998

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b00479

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Spherical neutron polarimetry analysis under pressure for delafossite CuFeO22018

    • 著者名/発表者名
      N. Terada, N. Qureshi, L. C. Chapon and T. Osakabe
    • 学会等名
      Polarised Neutrons for Condensed Matter Investigations 2018
    • 国際学会
  • [備考] SAMURAI

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/terada_noriki?locale=en

  • [備考] Terada Home Page

    • URL

      https://www.nims.go.jp/nsg/terada/index.html

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公開日: 2019-12-27  

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