新・高機能な電気磁気応答物質および現象の開拓

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24244058
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 木村 剛 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (80323525)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 電気磁気効果 / マルチフェロイクス / ドメイン構造

研究実績の概要

平成28年度は、マルチフェロイック物質をはじめとする種々のフェロイックおよびアンチフェロイック秩序状態におけるドメイン形成に着目し、マルチフェロイックドメイン、反強磁性ドメインなどといった各種ドメイン構造の観測さらにはその制御法の確立を図った。ドメインに関する具体的な成果としては、以下の２つが挙げられる。１.らせん磁気秩序に起因してマルチフェロイックな特性を示す六方晶フェライトBa1.3Sr0.7CoZnFe11AlO22を対象として、円偏光共鳴軟Ｘ線回折測定を実施し、２つの異なる磁気ドメイン構造の存在を明らかにした。その１つは従来から知られたらせん秩序に起因するキラルドメインに対応するが、もう１つはこれまで同物質では議論されたことのない共線的な反強磁性構造に起因するドメイン構造であることを提案した。２.らせん磁気秩序を示すマルチフェロイクスとしては強磁性・強誘電性を同時に示す稀有な物質であるMn2GeO4を対象として、同物質における複合ドメイン（強磁性ドメイン、反強磁性ドメイン、強誘電性ドメイン）の結合状態を偏極中性子散乱および現象論的理論のアプローチにより明らかにした。この結果は、特殊なコニカルらせん構造を持つマルチフェロイクスにおける電気磁気結合の振る舞いをドメインのレベルで明確に説明したという点で意義あるものである。１、２の成果のほかにも、稀有な室温電気磁気効果を示す物質であるCr2O3における電気磁気動作温度の向上や、正四角台塔と呼ばれる特異な結晶構造を持つBa(TiO)Cu4(PO4)4における磁気四極子起因の電気磁気効果を実現するなどの成果を挙げた。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ETH/PSI/EPFL(Switzerland)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: ETH/PSI/EPFL
• [国際共同研究] Tamkang University(Taiwan)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: Tamkang University
• [雑誌論文] Correlations and dynamics of spins in an XY-like spin-glass (Ni0.4Mn0.6)TiO3 single-crystal system (2017)
  • 著者名/発表者名: R. S. Solanki, S.-H. Hsieh, C. H. Du, G. Deng, C. W. Wang, J. S. Gardner, H. Tonomoto, T. Kimura, W. F. Pong
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 ページ: 024425-1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.95.024425
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhancement of magnetoelectric operating temperature in compressed Cr2O3 under hydrostatic pressure (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Kota, Y. Yoshimori, H. Imamura, T. Kimura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 110 ページ: 042902-1-4
  • DOI: 10.1063/1.4975000
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetoelectric behavior from S = 1/2 asymmetric square cupolas (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, K. Kimura, A. Miyake, M. Tokunaga, A. Matsuo, K. Kindo, M. Akaki, M. Hagiwara, M. Sera, T. Kimura, Y. Motome
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 118 ページ: 107601-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.107601
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coupled multiferroic domain switching in the canted conical spin spiral system Mn2GeO4 (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Honda, J. S. White, A. B. Harris, L. C. Chapon, A. Fennell, B. Roessli, O. Zaharko, Y. Murakami, M. Kenzelmann, T. Kimura
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 印刷中 ページ: -
  • DOI: -
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quadrupole moments in chiral material DyFe3(BO3)4 observed by resonant x-ray diffraction (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nakajima, T. Usui, Y. Joly, M. Suzuki, Y. Wakabayashi, T. Kimura, Y. Tanaka
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 ページ: 144116-1-12
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.93.144116
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reversible optical switching of antiferromagnetism in TbMnO3 (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Manz, M. Matsubara, Th. Lottermoser, J. Buchi, A. Iyama, T. Kimura, D. Meier, M. Fiebig
  • 雑誌名: Nat. Photonics 巻: 10 ページ: 653-656
  • DOI: 10.1038/nphoton.2016.146
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetodielectric detection of magnetic quadrupole order in Ba(TiO)Cu4(PO4)4 with Cu4O12 square cupolas (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kimura, P. Babkevich, M. Sera, M. Toyoda, K. Yamauchi, G. S. Tucker, J. Martius, T. Fennell, P. Manuel, D. D. Khalyavin, R. D. Johnson, T. Nakano, Y. Nozue, H. M. Ronnow, T. Kimura
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 7 ページ: 13039-1-7
  • DOI: 10.1038/ncomms13039
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic structure and effect of magnetic field on its domain structure in magnetoelectric Ba1.3Sr0.7CoZnFe11AlO22 (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Ueda, Y. Tanaka, H. Nakajima, S. Mori, K. Ohta, K. Haruki, S. Hirose, Y. Wakabayashi, T. Kimura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 109 ページ: 182902-1-5
  • DOI: 10.1063/1.4966623
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electromagnon dispersion probed by inelastic x-ray scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Toth, B. Wehinger, K. Rolfs, T. Birol, U. Stuhr, H. Takatsu, K. Kimura, T. Kimura, H. M. Ronnow, Ch. Ruegg
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 7 ページ: 13547-1-7
  • DOI: 10.1038/ncomms13547
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Multiple order parameters and their domain control in magnetoelectric multiferroics (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura
  • 学会等名: Spintronics and Core-to-Core Workshop 2017
  • 発表場所: Senri Hankyu Hotel (Osaka, Japan)
  • 年月日: 2017-03-20 – 2017-03-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] コニカルらせん磁性体Ba1.3Sr0.7CoZnFe11AlO22における磁気ドメイン構造 (2017)
  • 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 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] Cr2O3における電気磁気特性に対する圧力応答 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉森裕介、木村剛
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] 正四角台塔反強磁性体における磁気四極子秩序の元素置換による制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田佑人、木村健太、木村剛
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] Multiple order parameters and their domain control in some magnetoelectric multiferroics (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura
  • 学会等名: 17th Korea-Taiwan-Japan Workshop on Strongly Correlated Electron System
  • 発表場所: Dragon Valley Hotel (Yongpyong, Korea)
  • 年月日: 2017-02-19 – 2017-02-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multiple order parameters and their domain control by various perturbations in magnetoelectrics (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura
  • 学会等名: CEMS-QPEC Symposium on Emergent Quantum Materials
  • 発表場所: University of Tokyo (Tokyo, Japan)
  • 年月日: 2017-01-18 – 2017-01-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] らせん磁性マルチフェロイクスと電気磁気応答 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村剛
  • 学会等名: 第４回豊田理研ワークショップ キラル対称系の電磁応答
  • 発表場所: トヨタ産業技術記念館 (愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-11-18 – 2016-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] Observation and control of spin and crystal chirality in some magnetoelectrics (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, H. Ueda, Y. Hiraoka, M. Sera, K. Kimura, Y. Wakabayashi, Y. Tanaka
  • 学会等名: The 8th Asia Pacific Center for Theoretical Physics (APCTP) Workshop on Multiferroics
  • 発表場所: Shanghai University (Shanghai, China)
  • 年月日: 2016-10-07 – 2016-10-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] キラル強誘電液晶における強誘電分極の磁場効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田大貴、秋田拓也、内田幸明、木村剛
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 (石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] S=1/2正方晶カイラル反強磁性体A(TiO)Cu4(PO4)4 (A = Ba, Sr)の強磁場中物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 世良正一、木村健太、赤木暢、萩原政幸、三宅厚志、徳永将史、松尾晶、金道浩一、中野岳仁、野末泰夫、木村剛
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 (石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] マルチフェロイック材料とその設計 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村剛
  • 学会等名: 公益社団法人日本セラミックス協会 第29回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 広島大学 (広島県東広島市)
  • 年月日: 2016-09-07 – 2016-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] Pressure Effects on Magnetoelectrics and Related Materials (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Multiferroic & Magnetoelectric Materials
  • 発表場所: Bates College (Lewiston, ME, USA)
  • 年月日: 2016-08-07 – 2016-08-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Observation and control of magnetic domain structures in room-temperature magnetoelectric hexaferrites (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, H. Ueda, H. Nakajima, T. Usui, Y. Hiraoka, Y. Wakabayashi, Y. Tanaka
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2016
  • 発表場所: SUMTEC (Singapore, Singapore)
  • 年月日: 2016-07-04 – 2016-07-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Recent developments of the study on ferroelectricity coupled with magnetism (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, H. Ueda, K. Haruki, K. Okumura, T. Aoyama, Y. Wakabayashi, K. Shimizu, S. Hirose, Y. Tanaka
  • 学会等名: 13th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity -2016 Joint RCBJSF-IWRF Coference-
  • 発表場所: Shimane Prefectural Convention Center (Matsue, Japan)
  • 年月日: 2016-06-19 – 2016-06-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Observation and control of spin chirality in room-temperature magnetoelectric hexaferrites (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura H. Ueda, H. Nakajima, T. Usui, Y. Hiraoka, Y. Tanaka
  • 学会等名: CIMTEC 2016 - 7th Forum on New Materials
  • 発表場所: Centro Congressi Hotel Quattrotorri (Perugia, Italy)
  • 年月日: 2016-06-05 – 2016-06-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.crystal405.sakura.ne.jp/index_old.html
• [産業財産権] 磁場応答液晶素子、及び磁場応答液晶装置 (2016)
  • 発明者名: 木村剛、上田大貴、内田幸明、秋田拓也
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2016-169015
  • 出願年月日: 2016-08-31