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

2019 年度 実施状況報告書

• 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, 主幹研究員 (60442993)
• 研究期間 (年度): 2018 – 2020
• キーワード: マルチフェロイクス / 高圧 / 中性子回折

研究実績の概要

フランス原子炉中性子施設Institut Laue Langevin(ILL)に約１年間滞在し、現地の共同研究者と協力して、高圧力下中性子３次元偏極解析実験用の完全非磁性ハイブリッドアンビルセルの開発を行った。現地においてハイブリッドアンビルセルの加圧実験等を行い、各パーツサイズの最適化を行った。その結果、8万気圧までの加圧に成功した。
高圧力下３次元偏極中性子回折実験をマルチフェロイクス物質（DyMnO3,SrMnGe2O6）に対して行い、高圧力下での磁気構造を明らかにした。特に巨大電気分極が高圧力相で誘起されるDyMnO3では、高圧力相ではコリニアでコメンシュレートな磁気構造が実現し、低圧相とはことなるメカニズムで強誘電分極が発現していることを明らかにした。

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

高圧力下中性子３次元偏極解析実験用の完全非磁性ハイブリッドアンビルセルの開発に関しては、8 GPaまでの加圧が可能となっており、目標をほぼ達成している。それを用いて、マルチフェロイクスDyMnO3の高圧力相の磁気構造が決定できた。

今後の研究の推進方策

これまでは、高圧セルの開発を主に行ってきておりそれは概ね順調に進行している。今後は、高圧力下のバルク測定が可能な実験セットアップを日本において構築し、これまでの中性子の実験結果や、今後行う予定の中性子実験の結果と相補的に研究していく。具体的には、巨大電気分極が予想されているYMn2O5等に関して、高圧力下中性子回折と高圧力下誘電分極測定を用いて、研究を行なっていく。

研究成果

• [雑誌論文] A-site-ordered quadruple perovskite manganite CeMn7O12 with trivalent cations (2020)
  • 著者名/発表者名: Belik Alexei A.、Zhang Lei、Terada Noriki、Katsuya Yoshio、Tanaka Masahiko、Matsushita Yoshitaka、Yamaura Kazunari
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 283 ページ: 121161～121161
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2019.121161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, structure, and magnetic and dielectric properties of magnetoelectric BaDyFeO4 ferrite. (2019)
  • 著者名/発表者名: A. A. Belik, N. Terada, Y. Katsuya, M. Tanaka, I. S. Glazkova, A. V. Sobolev, I. A. Presniakov, K. Yamaura
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 811 ページ: 151963-1-8
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.151963
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spherical Neutron Polarimetry under High Pressure for a Multiferroic Delafossite Ferrite (2019)
  • 著者名/発表者名: TERADA, Noriki, Navid Qureshi, Lauren C. Chapon, 長壁豊隆
  • 雑誌名: ILL Annual Report 巻: 2018 ページ: 36-37
  • オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Spherical Neutron Polarimetry under High Pressure for Multiferroics (2019)
  • 著者名/発表者名: TERADA, Noriki, N. Qureshi, L. C. Chapon, 長壁豊隆
  • 学会等名: The 57th European High Pressure Research Group Meeting on High Pressure Science and Technology (EHPRG2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Low Dimensional Organic-Inorganic Hybrid Nanomaterial Synthesized in solvothermal conditiion (2019)
  • 著者名/発表者名: NAKANE, Takayuki, NAKA, Takashi, 久冨木 志郎, 佐藤 和好, TERADA, Noriki, UCHIKOSHI, Tetsuo, A.de Visser, 阿部 浩也
  • 学会等名: The 57th European High Pressure Research Group Meeting on High Pressure Science and Technology (EHPRG2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Unusual Magnetic Properties and Spin Structures in Quadruple and Simple Exotic Perovskites (2019)
  • 著者名/発表者名: BELIK, Alexei, R. D. Johnson, L. Ding, D. D. Khalyavin, P. Manuel, F. Orlandi, YI, Wei, ZHANG, Lei, TERADA, Noriki,
  • 学会等名: VII Euro-Asian Symposium “Trends in Magnetism” (EASTMAG-2019)
  • 国際学会
• [備考] TERADA homepage
  • URL: https://www.nims.go.jp/nsg/terada/index.html
• [備考] SAMURAI
  • URL: https://samurai.nims.go.jp/profiles/terada_noriki?locale=en