研究課題
マルチフェロイクスがもつ固有の素励起であるエレクトロマグノンの電気磁気光学効果に関する研究を行った。エレクトロマグノンは光の電場に応答するマグノンであり、テラヘルツ帯に共鳴を持つ。その共鳴が強い電気磁気光学効果を示すことから、巨大な非相反方向２色性が実現する。この現象の基礎学理の構築と、巨大応答の実現、新しい機構の解明を目指した研究を行った。これまでの研究からスピンがらせん型に配列した時に、スピンの集団運動であるマグノンが電場活性なエレクトロマグノンとなり、電気磁気光学効果を示すことがわかっている。しかし、この効果を実現するためにはらせんスピンの巻き方を電場、磁場の両者を用いて揃える必要があった。今回、キラリティを持つ磁性体では自発的にスピンの巻き方が揃うことを利用することで、磁場印加のみでエレクトロマグノンの電気磁気光学効果を実現した。ランガサイトと呼ばれる物質系で鉄イオンに由来した磁性を持つ組成を用いた。磁場中での詳細なテラヘルツ偏光解析を行ったところ、スピンのらせん相への転移にともない電気磁気光学効果に加え、自然旋光性が増強されていることを観測した。キラルな結晶中では常に自然旋光性が期待できるが、それがらせんスピンの秩序形成により増強されるというのは、エレクトロマグノン固有の特性であると考えられる。また、極性を持つ物質中では磁気共鳴がエレクトロマグノンとなり巨大な非相反方向２色性を示していることを明らかにした。また、磁場中での非弾性中性子散乱とテラヘルツ帯の光学スペクトルの対応から、ヘキサフェライトと呼ばれる物質群でのエレクトロマグノンが、ゾーン端のマグノンに由来していることを明らかにした。
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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PHYSICAL REVIEW B
巻: 93 ページ: 035119
10.1103/PhysRevB.93.035119
巻: 92 ページ: 214441
10.1103/PhysRevB.92.214441
http://www.qpec.t.u-tokyo.ac.jp/takahashi_lab/index.html
