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2022 年度 実績報告書

フェロイック物質の分域壁内ダイポール構造とそのダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 21H01010
配分区分補助金
研究機関千葉大学

研究代表者

横田 紘子  千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (50608742)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワード分域壁 / 光第2高調波 / 強弾性体 / 反位相境界 / フェロアキシャル
研究実績の概要

フェロイック物質においては分域構造が必然的に存在し、これらの分域構造を隔てているのが分域境界である。従来、この分域境界は幅が狭いこともあり、研究が行われていなかったが、この10年で理論・実験の両側面から研究が進んでおり、分域とは異なる構造や性質を示すことが次々に報告されている。本年度は昨年度に引き続き分域境界の対象を広げ、反位相境界に着目した実験を行った。反位相境界は強弾性体に限らず、多くの物質系において存在し、かつ高密度化することができるため、メモリへの応用が期待できる。
光第2高調波顕微システムを用いて反位相境界観察を行った結果、反位相境界が極性を有することを明らかにした。また、応力を印加することによって反位相境界の数が増加し、それによって極性が強くなることを実験的に明らかにした。シミュレーションを併用することによって、この実験結果が確かに再現できることが分かった。
一方で、散漫散乱実験を並行して行った。その結果、光第2高調波測定で得られたのと同様に反位相境界が多数存在し、かつ応力を印加することによってその向きを反転させることができることを明らかにした。電場印加によってこの傾向が強くなることも明らかにした。これらの結果に関してはAdvanced Materialsに掲載済みである。
さらに本年度はフェロアキシャルと呼ばれる新しいフェロイック物質についても実験を開始した。フェロアキシャルは第4のフェロイック物質として注目を集め始めた物質群である。強弾性体に代替される物質として注目されているがあまり実験が行われていないのが現状である。この物質群についても実験を開始し、ドメインの可視化に成功するなど成果を上げてきている。

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

レーザーの故障などにより、装置開発については多少の遅れがあるものの、それ以外の新しいテーマの開拓を行うなどしており、概ね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

測定したい試料や測定できる試料の幅が大幅に増えたため、効率的なデータ収集および解析手法を確立することが必要であると考えている。
自動化するなど装置開発で工夫できる箇所は行っていく必要がある。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Xi'an Jiotong University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Xi'an Jiotong University
  • [国際共同研究] Oxford University/Cambridge University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Oxford University/Cambridge University
  • [国際共同研究] FZU(チェコ)

    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      FZU
  • [雑誌論文] Tuning of Polar Domain Boundaries in Nonpolar Perovskite2023

    • 著者名/発表者名
      An Zheyi、Yokota Hiroko、Kurihara Kyomaru、Hasegawa Nozomu、Marton Pavel、Glazer Anthony Michael、Uesu Yoshiaki、Ren Wei、Ye Zuo‐Guang、Pasciak Marek、Zhang Nan
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 35 ページ: 2207665

    • DOI

      10.1002/adma.202207665

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase transition hysteresis at the antiferroelectric-ferroelectric boundary in PbZr1-xTixO32022

    • 著者名/発表者名
      An Zheyi、Xie Shanshan、Ondrejkovic Petr、Marton Pavel、de Prado Esther、Yokota Hiroko、Ren Wei、Ye Zuo-Guang、Glazer A. M.、Pasciak Marek、Zhang Nan
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 106 ページ: 224103

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.106.224103

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Three-dimensional imaging of ferroaxial domains using circularly polarized second harmonic generation microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Yokota Hiroko、Hayashida Takeshi、Kitahara Dan、Kimura Tsuyoshi
    • 雑誌名

      npj Quantum Materials

      巻: 7 ページ: 106

    • DOI

      10.1038/s41535-022-00515-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase variation of ferroelectric Li2Sr1-xCax(Nb1-xTax)2O7 by selective reinforcement in the (Nb,Ta)-O covalent bonds2022

    • 著者名/発表者名
      Nakano Akitoshi、Shirakuni Hirokazu、Nagai Takayuki、Mochizuki Yasuhide、Oba Fumiyasu、Yokota Hiroko、Kawaguchi Shogo、Terasaki Ichiro、Taniguchi Hiroki
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 6 ページ: 044412

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.6.044412

    • 査読あり
  • [学会発表] 円偏光光第2高調波によるferroaxialドメインの可視化2023

    • 著者名/発表者名
      横田紘子,林田健志,北原暖,木村剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] 円偏光光第2高調波顕微システムによるferroaxialドメインの可視化2023

    • 著者名/発表者名
      横田紘子,林田健志,北原暖,木村剛
    • 学会等名
      第16回「強的秩序とその操作に関わる研究会」
  • [学会発表] Polar antiphase boundaries in PbZr1-xTixO32022

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Yokota
    • 学会等名
      2022 US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Understanding the polar nature of antiphase boundaries2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Yokota, Zheyi An, Kyomaru Kurihara, Nozomu Hasegawa, Nan Zhang, Marek Pasciak, A. M. Glazer
    • 学会等名
      EMRS Fall meeting 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The observations of polar domain boundaries in ferroics2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Yokota, Kyomaru Kurihara, Nozomu Hasegawa
    • 学会等名
      ISAF 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 圧電固溶体PbZr1-xTixO3の反強誘電・強誘電相転移近傍における履歴現象2022

    • 著者名/発表者名
      横田紘子,Z. An,S. Xie,P. Ondrejkovic,P. Marton,E. Prado,W.Ren,Z-G. Ye,M.Glazer,M.Pasciak,N. Zhang
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [学会発表] 反強誘電体PbZr1-xTixO3における反位相境界の内部構造2022

    • 著者名/発表者名
      横田紘子,栗原京丸,Zheyi An,Nan Zhang,Marek Pasciak,Mike Glazer
    • 学会等名
      第39回強誘電体応用会議

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公開日: 2023-12-25  

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