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2022 年度 実績報告書

量子液晶におけるスピン・熱非相反応答

公募研究

研究領域量子液晶の物性科学
研究課題/領域番号 22H04461
研究機関東北大学

研究代表者

小野瀬 佳文  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80436526)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワード非相反性 / スピン
研究実績の概要

本研究では、非相反応答やその逆効果を利用して熱整流効果やらせん磁性体における磁気キラリティ依存現象を開拓することを目的としている。本年度は、まずマルチフェロイックらせん磁性体であるYタイプ六方晶フェライトBaSrCo2Fe11AlO22においてマイクロ波の非相反性を開拓した。配向多結晶試料に電極を取り付け、強誘電分極の方向や磁場を変えながらマイクロ波応答を測定した。その結果、マイクロ波の伝搬方向によって吸収が異なる非相反性を観測した。この非相反性は磁場や電気分極の符号を反転すると逆になる性質があり、外場によりコントロールできる特徴を持つ。非相反性の大きさは300Kで11%、200Kでは28%にも達している。このようなコントロール可能な非相反性が室温でも十分に観測できたことから、将来のマイクロ波通信の高度化に寄与できる可能性もある。一方で、様々ならせん磁性体における磁気キラリティ制御も行った。らせん磁性体MnAu2薄膜における磁気キラリティ制御を行い、制御されたキラリティを非相反伝導によって観測した。さらには、高電流密度のパルスを用いてキラリティをスイッチすることも達成した。この物質のらせん磁性の転移温度は335Kであり、室温でも十分にキラリティ制御が可能となっている。さらには、他のらせん磁性体EuP3におけるキラリティ制御と観測も行った。現在のところキラリティ制御を示唆する予備的なデータが得られている。これらの結果はらせん磁性を利用したスピントロニクスへと発展する可能性がある。

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

BaSrCo2Fe11AlO22においてマイクロ波の非相反性やMnAu2におけるキラリティ制御が達成できているのでこのように評価した。

今後の研究の推進方策

引き続きらせん磁性体EuP3のキラリティ制御やMnAu2の非線形電流効果などの研究を進める。加えて、磁気弾性結合が強いTbイオンを含み大きな熱流非相反性が期待できるマルチフェロイックTb2(MoO4)3の研究を行う。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Imaging an Acoustic Topological Edge Mode on a Patterned Substrate with Microwave Impedance Microscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Nii, Y. Onose
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 19 ページ: 014001/1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevApplied.19.014001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonreciprocal microwave response at room temperature in multiferroic Y-type hexaferrite BaSrCo<sub>2</sub>Fe<sub>11</sub>AlO<sub>22</sub>2022

    • 著者名/発表者名
      Hirose Sakyo, Iguchi Yusuke, Nii Yoichi, Kimura Tsuyoshi, Onose Yoshinori
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 121 ページ: 222401/1-5

    • DOI

      10.1063/5.0124283

    • 査読あり
  • [学会発表] Room-temperature chirality switching in a helimagnetic thin film2023

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Yoichi Nii, Hiroto Masuda, Koki Takanashi, Yoshinori Onose
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
  • [学会発表] Helimagnet-based spintronics: control and detection of magnetic chirality2023

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Jun-ichiro Ohe, Yoichi Nii, Hiroto Masuda, Koki Takanashi, Yoshinori Onose
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] らせん磁性金属 MnAu2 における電流誘起スピン偏極の観測によるキラリティー検出2023

    • 著者名/発表者名
      増田英俊, 関剛斎, 大江純一郎, 新居陽一, 高梨弘毅, 小野瀬佳文
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] らせん磁性金属 MnAu2 におけるキラリティドメインに依存した非線形電気伝導2023

    • 著者名/発表者名
      木元悠太, 増田英俊, 関剛斎, 新居陽一, 高梨弘毅, 小野瀬佳文
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] Magnetic domain control by the inverse of nonreciprocal responses2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Onose
    • 学会等名
      Symposium on Quantum materials synthesis 2022(
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Helimagnetic Spintronics2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Onose
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Condensed Matter Physics 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 走査型マイクロ波顕微鏡を用いたトポロジカル表面弾性波の観測2022

    • 著者名/発表者名
      新居陽一、小野瀬佳文
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会

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公開日: 2023-12-25  

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