Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

フェロアキシャル秩序 / フェロイック秩序物性 / 電気磁気(光学)効果 / ドメイン / 非相反光学応答 / 電気旋光効果 / 電気磁気効果 / マルチフェロイック

【フェロアキシャル物質・物性の開拓】代表的なフェロアキシャル物質NiTiO3とRbFe(MoO4)2を対象として、走査X線回折及び電気旋光効果を用いて、フェロアキシャルドメインの空間分布に対するフェロアキシャル相転移の影響を調べた。その結果、NiTiO3では、形成されるドメインの大きさが相転移を経る際の冷却速度に大きく依存することが明らかとなった。RbFe（MoO4）2では、強軸転移温度全体の広い温度範囲で電気旋光効果測定を行い、フェロアキシャルドメインの形成を確認し、サンプルが転移を経るたびにフェロアキシャルドメインが再構築されることが明らかとなった。このようにフェロアキシャルドメインの視覚化に成功し、フェロアキシャル遷移との関係を明らかにした。

【非相反光学応答を利用した反強磁性ドメイン観測】反強磁性秩序に起因して時間・空間反転対称性が破れる物質Bi2CuO4を対象として、近赤外・可視光領域の光学吸収スペクトルの詳細を調べた。その結果、スピンあるいは光の進行方向の反転により吸収係数が40％以上も変化するという巨大な方向二色性を観測した。さらに異なる３方向から見たときに光の透過率が大きく変化することを明らかにした。この現象は、光の進む向きとスピン構造の相対的な配置によって吸収係数が３つの異なる値をとることに起因する。さらに、電場と磁場の印加により光の透過具合を３段階に切り替えられることを、偏光顕微鏡を用いた測定により可視化することに成功した。

これらの研究成果は，論文での公表に加えて，研究代表者による国際会議での招待講演や研究協力者などによる国内外の学会・研究会などで発表した。

フェロイック秩序 / 電気磁気効果 / 磁気四極子 / フェロアキシャル / フェロカイラル / 共鳴X線回折 / 液晶 / ドメイン / マルチフェロイクス / 電気磁気光学効果 / 磁気四極子秩序 / フェロアキシャル秩序 / フェロカイラル秩序 / フェロイックドメイン / マルチフェロイック物質 / 複合ドメイン制御

従来のマルチフェロイクスの範疇を超えた新しいタイプのマルチフェロイック結合の創成および新規マルチフェロイック物質開発を目指した本研究で得られた主な成果は以下のとおりである。①強的磁気四極子秩序系物質を開発し，その電気磁気効果および電気磁気光学効果を実現することに成功した。②コニカルらせん磁性体における強誘電・強磁性ドメイン構造の結合現象を共鳴X線回折により明らかにした。③フェロアキシャル秩序におけるドメイン構造の可視化に成功した。④構造および光学特性の観点からフェロカイラル秩序の相転移現象を検証した。⑤液晶材料における室温電気磁気効果を実現した。

本研究の成果は，従来のマルチフェロイクスの枠を超えた新たなフェロイック物性実現の足掛かりとなるものと位置づけられる。フェロアキシャル・フェロキラル物性に関して，従来のフェロイック物性と同レベルのドメイン制御性が実証・確立することになれば，結晶学・物性物理学の教科書の一章を新たに追加するような新たな研究分野が立ち上がるような意義があると考えられる。また，本研究で明らかとなったフェロアキシャル物質における電気旋光効果などの特異な光学特性は，強磁性や強誘電性など従来のフェロイック物性と同様に新規なメモリや光学素子などといった応用への展開につながるものと考えられる。