| 研究課題/領域番号 |
25800189
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
赤木 暢 東京大学, 物性研究所, 研究員 (60610904)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 電気磁気効果 / マルチフェロイクス / パルス強磁場 / 磁性 / 誘電性 |
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| 研究概要 |
Ca2CoSi2O7では、結晶格子の整合－不整合相転移が250K付近に見られ、低温では通常のオケルマナイト構造の３倍の超格子構造を持つことが知られている。この相の結晶の対称性は、過去の構造解析の研究から２種類(正方晶P-4と斜方晶P21212)のものが報告されている。本研究では、この２種類の構造に対し、それぞれの２次の電気磁気効果テンソルを考え、２次の電気磁気効果の発現する磁場と電気分極の配置を予想し、測定結果と比較して低温での結晶の対称性の決定を試みた。実験は、まずパルス強磁場中で試料を回転することのできるΦ10mmの回転プローブを非金属材料で作成した。非金属材料を用いることでパルス強磁場発生時の誘導電流による発熱の影響を排除できる。これを用い200Kにおいてab面内で様々な方向の磁場印加を行い、c軸方向の電気分極の振る舞いを観察した。その結果、低温の対称性としては斜方晶のP21212の方が妥当であるということがわかった。さらに、磁気転移温度5.7K以下の1.4Kでの強磁場磁化過程の観察から磁場をa軸方向に印加した場合とb軸方向に印加した場合とで異なっていることがわかった。このことからも正方晶のP-4ではなく斜方晶のP21212を考えたほうが自然である。さらに、構造相転移温度前後で磁場誘起電気分極を精密に測定することで、構造変化に伴う電気磁気効果係数β(P=βH_[110]^2)の変化も観測することができた。
また、パルス強磁場を用いた75Tまでの磁化測定から、磁場をc軸方向に印加した場合に18~50Tの広い範囲で磁化プラトーが観測された。プラトー内での磁化の大きさは、飽和磁化の85%程度になっており、その磁気状態を想像することは困難であるため、今後の研究により明らかにしていく。
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| 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
当初の計画のうち超格子構造を持つCa2CoSiO7結晶における電気磁気測定による対称性の推定は達成されたので、今後回折実験を含め詳細な構造解析から結晶構造の決定を行える状態にある。また、75Tまでの磁化測定から、新たな磁気プラトー状態を見つけるなどオケルマナイト物質の電気磁気効果研究は大きく進展した。これらから、おおむね順調に進展していると判断しました。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、Ca2CoSi2O7を軸にパルス強磁場物性測定や中性子回折実験などによる精密構造解析を行い、オケルマナイト物質における電気磁気効果の詳細について明らかにしていく。また、新たに発見された磁化プラトーの磁気状態解明も重要であると考えている。さらに、これまでの研究から得られた知見を基に、電気磁気効果の実用化に向けた新規物質探索も行う。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
パルス強磁場下で使用する回転プローブの作製が予想よりもうまく出来たため、計画より初年度使用額を削減することができた。このため次年度使用額が生じた。この次年度使用額と本年度の請求額を足し合わせると申請時の26年度の請求額と近い額になるので本年度の計画を実行しやすい状態にあると考えている。
次年度使用額は、新規物質探索に関わる費用（合成用試薬及びガス、低温測定用寒剤などの購入費）に使用する計画である。全体としては、申請時の計画通りに使用する予定である。
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