反強磁性体における電気磁気光学特性の電場制御に関する研究
【研究キーワード】
電気磁気効果 / 電気磁気光学効果 / 方向二色性 / 非相反吸収 / 反強磁性体 / マルチフェロイクス / ドメインイメージング / 分光 / 電場制御 / 非相反応答 / 非相反光学応答 / 磁性体
【研究成果の概要】
本研究は、正味の磁化を持たないため機能性に乏しいと思われてきた反強磁性体における新奇な光学応答及びその電場制御の開拓を目指した。複数の反強磁性体において光の入射方向の反転によって光の吸収量が変化する「非相反吸収」を観測し、反強磁性スピン秩序の電場制御を介して非相反吸収を電場制御することに成功した。さらに、コリニア反強磁性体Bi2CuO4において、電場と磁場を組み合わせることで吸収量が三段階に変化する三段階調光を実現した。また、非相反吸収を用いることで、「反強磁性ドメインの空間分布および外場応答の可視化」や「パルス強磁場中での反強磁性秩序変数の観測」に成功するなど、当初予測を超える成果を得た。
【研究の社会的意義】
本研究の成果は，マクロな磁化をもたず一見すると機能性に乏しいと思われてきた反強磁性体が、外場制御可能な有用な光機能性材料になり得ることを実証したものといえる。今後、非相反吸収の巨大化や動作温度の向上が実現すれば、単一物質で動作し、なおかつ、電場というエネルギー損失の少ない外場によって制御可能な新たな磁気光学素子の創出につながる可能性がある。また、本研究は、非相反吸収が反強磁性体の有用なプローブとなり得ることを明確に実証した。電気パルスや光パルスといった瞬時的外場に対する反強磁性秩序の空間的・時間的応答の追跡といった、従来の手法では困難であった研究への展開も期待される。
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)