2023 Fiscal Year Research-status Report

Experimental study of transverse physical responses induced by vortex-like arrangements of electric dipoles

Research Project

Project/Area Number	23K17663
Research Institution	Osaka Metropolitan University
Principal Investigator	木村健太大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70586817)
Project Period (FY)	2023-06-30 – 2025-03-31
Keywords	フェロアキシャル / 横型物性応答 / 電気双極子 / 磁気トロイダル
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、電気双極子の渦状配列で特徴づけられるフェロアキシャル秩序に着目し、その特異な対称性の破れに起因した新奇な物性応答を明らかにすることを目指すものである。本年度は、非線形誘電率測定系の構築とフェロアキシャル物質の探索に注力して研究を進めた。本研究で構築した非線形誘電率測定系は、試料に交流電圧を与えた際に誘起される交流電流を、電流プリアンプとロックインアンプによって検出するものである。参照信号の基本波と高調波を同時に計測できるロックインアンプを導入することにより、線形誘電率と非線形誘電率の同時計測を可能とした。本測定系を典型的な強誘電体（硫酸トリグリシンなど）に適用することで、線形誘電率と非線形誘電率が測定できることを確認した。新たなフェロアキシャル物質として、多様な物質バリエーションを誇るAB2C6Te3O18 (A = Pb, Sr; B = Mn, Cd; C = Ni, Co)系に着目し、その試料合成を行った。合成条件の最適化により、ABC = PbMnNi およびSrMnNiの単結晶を合成することに成功した。また、フェロアキシャル型の結晶構造をとるイルメナイト型MnGeO3の単結晶合成にも成功した。フェロアキシャル秩序に由来する特異な現象の探索を行い、偽のキラリティと呼ばれる時間反転と空間反転対称性の破れた磁気状態と、フェロアキシャル秩序を組み合わせることで、磁気トロイダル秩序が誘起できることを提案した。この提案を、無偏光の光に対する方向二色性を観測することで実証した。この成果を、日本物理学会で発表するとともに、学術雑誌に投稿した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 新たなフェロアキシャル物質群AB2C6Te3O18に属する物質の単結晶合成に成功するなど、物質探索は順調に進んでいる。さらに、フェロアキシャル秩序が特殊な磁気構造と組み合わさることで磁気トロイダル秩序を誘起することを実証することにも成功している。一方、研究代表者は当該年度から新しい研究室を主宰しており、実験装置や研究環境の整備に時間がかかったため、当初予定していた実験のいくつかは実施できていない。そのため、やや遅れていると判断した。
Strategy for Future Research Activity	現在までの進捗状況で述べた通り、研究環境の整備による時間的なロスがあった。しかし、本年度は研究環境が概ね整い、研究を加速していけると想定される。既存物質ならびに本研究で新たに見出したフェロアキシャル物質の単結晶を用いて、非線形誘電応答や非線形偏光回転といったフェロアキシャル秩序に起因する特異物性の検証を進めて行く。新規なフェロアキシャル物質の開拓も引き続き進める予定である。
Causes of Carryover	＜次年度使用額が生じた理由＞研究が当初予定からやや遅れたために、予定していた出張実験を行っておらず、また実験状況を踏まえて購入する予定であった消耗品等の購入を行っていない。＜次年度使用額の使用計画＞出張実験に必要な消耗品費および旅費、当該年度末に故障した実験装置の修理費、共同利用装置の使用料として、有効に活用する。