| 研究課題/領域番号 |
26287060
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| 研究機関 | 公益財団法人豊田理化学研究所 |
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研究代表者 |
末元 徹 公益財団法人豊田理化学研究所, フェロー事業部門, フェロー (50134052)
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| 研究分担者 |
中嶋 誠 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 准教授 (40361662)
板谷 治郎 東京大学, 物性研究所, 准教授 (50321724)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 光物性 / テラヘルツ / スピン制御 / オルソフェライト / メタマテリアル / スピン再配列転移 |
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| 研究実績の概要 |
今年度はH26年度までの研究の経緯に基づき、次の２つの有望なテーマに絞って集中的に研究を推進し、注目すべき成果を得た。
①ErFeO3における長寿命スピン共鳴現象
スピン歳差運動の長時間にわたる減衰とその形状効果を時間分解ファラデー回転により詳しく調べた。その結果、歳差運動の長寿命成分は励起後2ns後にもほとんど減衰せず、Q値1000を遥かに超える高いコヒーレンスを持つことがわかった。更にレーザー加工によって数十μm幅のロッド構造を作成し、いろいろな太さのロッドにおける歳差運動の様子を調べた。その結果、波形の包絡線は基板の厚さとロッドの幅に依存して劇的に変化することがわかった。また、歳差運動の寿命は結晶の質、特にストイキオメトリーに強く依存し、高いコヒーレンスの実現には高品質の結晶が必須であることが判明した。
②メタマテリアルを利用した強力THz磁場によるスピン再配列転移の制御
分割リング共振器（SRR）を利用して増強したTHz磁場による劇的な現象を誘起することを試み、本計画の最終目標であるスピン配列制御に成功した。
SRRの共鳴周波数が、スピン再配列転移の温度近傍でちょうど歳差運動の周波数に共鳴するように設計し、転移温度付近で強い近接磁場が発生するように工夫した。この試料を用いて、THz波励起で歳差運動を誘起した後、近赤外パルスによって加熱しスピン再配列転移を起こさせたところ、プローブスポット内の磁化がほぼ完全に（>80%）一方向に揃えられることを見出した。また、THzパルスと近赤外パルスの時間差をTHzの半周期ずらせると、反対向きの磁化が生成されることがわかった。これにより、THz近接磁場によるスピン秩序のコヒーレント制御に成功したと言える。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
上記の②により当初の目的を達成したが、80%もの磁化を見出した点で予想以上の成果と考えている。THz波による再配列制御のメカニズムについて直接磁場効果と歳差運動効果の2種類があることが判明したことも大きな成果であった。
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| 今後の研究の推進方策 |
ErFeO3における長寿命スピン共鳴現象については、理論的考察に基づきモデルを提案することを目標とする。
スピン再配列転移の制御については、数値シミュレーションにより現象全体の定量的な理解を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
高空間分解能光学系の構築を担当する予定であった研究員が他機関へ転出したために当該年度の研究計画を縮小した。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度に研究の一部を分担者の中嶋誠准教授（大阪大学レーザーエネルギー学研究センター）へ移すので、その追加研究経費として配分の予定である。
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