マルチフェロイック誘電体における多重強秩序状態の直接外場制御を実証する研究

本研究は，次の２つの研究目的を達成するために行うものである。①マルチフェロイック誘電体(CH3NH3)2CuCl4(以下，MACuC)において，外部応力で強磁性磁化方向を直接制御し，反対に磁場で強弾性自発歪みをスイッチして結晶構造を制御できることを実証する。②希土類化合物における多極子秩序変数の複数外場によるスイッチングを実証し新奇のマルチフェロイクス学理を構築する。①，②それぞれに対する実績，および①と②に共通する実績を次の通り列挙する。①について：〇溶媒蒸発法による単結晶育成法は確立していたが，溶液を減圧する方法を確立し約９倍の速さでで種結晶を析出させることが可能となった。〇MACuCの構造相転移が本当にI4/mmmからBmabであるか確定するため355Kおよび300Kにおいて精密な単結晶X線回折実験を繰り返し行ったところ原型相はI4/mmmで低温相はBmabであることを確定した。〇比熱の温度依存性測定から，Bmab相にはTc=8.9Kの強磁性転移以外の相転移はなく，強弾性相と強磁性相の共存がほぼ確定できた。〇応力による磁化方向のスイッチングを確かめるため初年度は，SQUID磁束計用に簡易型の応力印可試料セルを作成して，応力を印可した状態での磁化を測定し，応力を印可しない結果と比較したところ，応力による磁化方向制御の兆候を初めて観測した。②について：〇DyNiAlとアイソモルフィックなErNiAlについて磁場中超音波実験を行った結果，反強磁性転移点より下の温度で強４極子秩序することを初めて発見した。HoNiAlの弾性ソフト化を発見した。①と②共通の実績：〇MACuCおよび希土類化合物共通に歪みの磁場依存性を測定するためMPMS用の歪み計を購入して磁場中歪み計を作成する予定であったが，予算が減額されたため歪み計も自作した。必要な制度が得られたので次年度から活用する。

本研究は，次の２つの研究目的を達成するために行うものである。①マルチフェロイック誘電体(CH3NH3)2CuCl4(以下，MACuC)において，外部応力で強磁性磁化方向を直接制御し，反対に磁場で強弾性自発歪みをスイッチして結晶構造を制御できることを実証する。②希土類化合物における多極子秩序変数の複数外場によるスイッチングを実証し新奇のマルチフェロイクス学理を構築する。①，②それぞれに対する実績，および①と②に共通する実績を次の通り列挙する。①について：〇溶媒蒸発法による単結晶育成法は確立していたが，溶液を減圧する方法を確立し約９倍の速さでで種結晶を析出させることが可能となった。〇MACuCの構造相転移が本当にI4/mmmからBmabであるか確定するため355Kおよび300Kにおいて精密な単結晶X線回折実験を繰り返し行ったところ原型相はI4/mmmで低温相はBmabであることを確定した。〇比熱の温度依存性測定から，Bmab相にはTc=8.9Kの強磁性転移以外の相転移はなく，強弾性相と強磁性相の共存がほぼ確定できた。〇応力による磁化方向のスイッチングを確かめるため初年度は，SQUID磁束計用に簡易型の応力印可試料セルを作成して，応力を印可した状態での磁化を測定し，応力を印可しない結果と比較したところ，応力による磁化方向制御の兆候を初めて観測した。②について：〇DyNiAlとアイソモルフィックなErNiAlについて磁場中超音波実験を行った結果，反強磁性転移点より下の温度で強４極子秩序することを初めて発見した。HoNiAlの弾性ソフト化を発見した。①と②共通の実績：〇MACuCおよび希土類化合物共通に歪みの磁場依存性を測定するためMPMS用の歪み計を購入して磁場中歪み計を作成する予定であったが，予算が減額されたため歪み計も自作した。必要な制度が得られたので次年度から活用する。