コニカルらせん磁性マルチフェロイクスにおける複合ドメインの理解と新規機能性の開拓

本研究では、コニカルらせんマルチフェロイクスの物質開発を行い、同物質系を特徴付ける強磁性と強誘電性の共存またその結合現象に着目し、電場・磁場、さらには一軸応力といった非自明な複合ドメイン応答の実現をめざし、同系における電気磁気結合現象の理解を図ることを目的としている。令和元年度の研究では、コニカルらせん磁性に起因した強磁性-強誘電性を示すオリビン型マンガン酸化物Mn2GeO4に着目し、電場および磁場といった複合的な外場印加に対する同物質における電気磁気結合の詳細を磁化および電気分極測定により調べた。その結果、同物質の基底状態における磁化曲線の保持力が電場により変化すること、さらにその変化の符号が印加電場の符号によって変化することが明らかとなった。この結果は、すなわち交換バイアス効果が電場により制御できるということを表している。この現象は同物質における強磁性・強誘電ドメインの強固な結合に起因するものと考えられ、コニカルらせんマルチフェロイクスにおける特徴的な電気磁気結合現象の１つであるといえる。これらの研究成果は、強相関電子系国際会議、環太平洋セラミックス国際会議などで発表された。また、当該年度には、一軸圧印加のもとで磁気・電気磁気特性の評価を可能とする測定系の構築を行った。令和２年度は、上述の交換バイアス効果の電場制御という稀有な現象の機構を明らかにするとともに、同測定系を用いることにより電場・磁場のみならず一軸圧という異なる外場を加えた多様な外場による非自明な電磁磁気特性の理解および制御の実現をはかる予定である。

本研究では、コニカルらせんマルチフェロイクスの物質開発を行い、同物質系を特徴付ける強磁性と強誘電性の共存またその結合現象に着目し、電場・磁場、さらには一軸応力といった非自明な複合ドメイン応答の実現をめざし、同系における電気磁気結合現象の理解を図ることを目的としている。令和元年度の研究では、コニカルらせん磁性に起因した強磁性-強誘電性を示すオリビン型マンガン酸化物Mn2GeO4に着目し、電場および磁場といった複合的な外場印加に対する同物質における電気磁気結合の詳細を磁化および電気分極測定により調べた。その結果、同物質の基底状態における磁化曲線の保持力が電場により変化すること、さらにその変化の符号が印加電場の符号によって変化することが明らかとなった。この結果は、すなわち交換バイアス効果が電場により制御できるということを表している。この現象は同物質における強磁性・強誘電ドメインの強固な結合に起因するものと考えられ、コニカルらせんマルチフェロイクスにおける特徴的な電気磁気結合現象の１つであるといえる。これらの研究成果は、強相関電子系国際会議、環太平洋セラミックス国際会議などで発表された。また、当該年度には、一軸圧印加のもとで磁気・電気磁気特性の評価を可能とする測定系の構築を行った。令和２年度は、上述の交換バイアス効果の電場制御という稀有な現象の機構を明らかにするとともに、同測定系を用いることにより電場・磁場のみならず一軸圧という異なる外場を加えた多様な外場による非自明な電磁磁気特性の理解および制御の実現をはかる予定である。