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論文

Emergent phenomena in perovskite-type manganites

田口 康二郎*; 酒井 英明*; 奥山 大輔*; 石渡 晋太郎*; 藤岡 淳*; 福田 竜生; 橋爪 大輔*; 賀川 史敬*; 高橋 陽太郎*; 島野 亮*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 407(11), p.1685 - 1688, 2012/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:79.94(Physics, Condensed Matter)

Perovskite-type manganites exhibit various interesting phenomena arising from complex interplay among spin, charge, orbital, and lattice degrees of freedom. As the respective examples, perovskite-type YMnO$$_3$$ and Sr$$_{1-x}$$Ba$$_x$$MnO$$_3$$ are discussed. In the YMnO$$_3$$, the ferroelectric lattice distortion associated with the $$E$$-type spin order is observed for the first time. Displacement-type ferroelectricity with off-center magnetic ions is discovered for Sr$$_{0.5}$$Ba$$_{0.5}$$MnO$$_3$$, which shows both large polarization value and strong coupling between ferroelectricity and magnetism.

論文

Colossal negative thermal expansion in BiNiO$$_{3}$$ induced by intermetallic charge transfer

東 正樹*; Chen, W.*; 関 隼人*; Czapski, M.*; Olga, S.*; 岡 研吾*; 水牧 仁一朗*; 綿貫 徹; 石松 直樹*; 河村 直己*; et al.

Nature Communications (Internet), 2, p.347_1 - 347_5, 2011/06

 被引用回数:194 パーセンタイル:2.78(Multidisciplinary Sciences)

ペロブスカイト化合物Bi$$_{0.95}$$La$$_{0.05}$$NiO$$_{3}$$が、室温から120度の温度域で、温度上昇1度あたり100万分の82(-82$$times$$10$$^{-6}$$/度)という、マンガン窒化物を基本とする既存材料の3倍以上の負の線熱膨張係数を持つことを発見した。母物質のニッケル酸ビスマス(BiNiO$$_{3}$$)は、ビスマス(Bi)の半分が3価、残りの半分が5価という、特異な酸化状態を持っている。この物質を加圧すると、ニッケル(Ni)の電子が一つ5価のビスマスに移り、ニッケルの価数が2価から3価に変化し、酸素をより強く引きつけるようになることがわかった。この際、ペロブスカイト構造の骨格をつくるニッケル-酸素の結合が縮むため、圧力の効果以上の体積収縮が起こる。さらに、ビスマスを一部ランタン(La)で置換すると、Bi$$^{5+}$$が不安定になり、昇温によって同様の変化を起こせることもわかった。この際にも、ニッケル-酸素結合の収縮に伴って、120度の温度範囲に渡り、約3%の体積収縮が起こる。この変化は徐々に起こるので、広い温度範囲に渡って連続的に長さが収縮する、負の熱膨張につながっている。

論文

Multiferroic $$M$$-type hexaferrites with a room-temperature conical state and magnetically controllable spin helicity

徳永 祐介*; 金子 良夫*; 奥山 大輔*; 石渡 晋太郎*; 有馬 孝尚*; 脇本 秀一; 加倉井 和久; 田口 康二郎*; 十倉 好紀*

Physical Review Letters, 105(25), p.257201_1 - 257201_4, 2010/12

 被引用回数:162 パーセンタイル:1.99(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic and magnetoelectric (ME) properties have been studied for single crystals of Sc-doped $$M$$-type barium hexaferrites. Magnetization ($$M$$) and neutron diffraction measurements revealed that by tuning Sc concentration a longitudinal conical state is stabilized up to above room temperatures. ME measurements have shown that a transverse magnetic field ($$H$$) can induce electric polarization ($$P$$) at lower temperatures and that the spin helicity is nonvolatile and endurable up to near the conical magnetic transition temperature.

論文

Neutron diffraction studies on the multiferroic conical magnet Ba$$_{2}$$Mg$$_{2}$$Fe$$_{12}$$O$$_{22}$$

石渡 晋太郎*; 奥山 大輔*; 加倉井 和久; 西 正和*; 田口 康二郎*; 十倉 好紀*

Physical Review B, 81(17), p.174418_1 - 174418_8, 2010/05

 被引用回数:54 パーセンタイル:9.09(Materials Science, Multidisciplinary)

Magnetic structure of a multiferroic Y-type hexaferrite Ba$$_{2}$$Mg$$_{2}$$Fe$$_{12}$$O$$_{22}$$ with helical-spin structures propagating along [001] below 195K has been extensively studied, using polarized and unpolarized neutron diffractions under transverse magnetic fields up to 4.5T. The magnetic phase diagram was investigated as a function of transverse B and coexistence of several phases with different helical-spin periodicity was confirmed at low-B region. By using the polarized neutron diffraction under transverse B, we verified that the ferroelectric phase with the largest electric polarization P with a commensurate k0 vector (0,0,3/2) has a transverse-conical structure. The relation between the transverse-conical spin structure and P as a function of the transverse B is discussed in terms of the inverse Dzyaloshinskii-Moriya model.

論文

Antiferromagnetic-to-ferromagnetic transition induced by diluted Co in SrFe$$_{1-x}$$Co$$_x$$O$$_3$$:Magnetic circular X-ray dichroism study

岡本 淳*; 間宮 一敏*; 藤森 伸一; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 村松 康司*; 吉井 賢資; 藤森 淳*; 田中 新*; Abbate, M.*; et al.

Physical Review B, 71(10), p.104401_1 - 104401_5, 2005/03

 被引用回数:19 パーセンタイル:34.73(Materials Science, Multidisciplinary)

SrFe$$_{1-x}$$Co$$_x$$O$$_3$$での反強磁性-強磁性転移($$x_c$$$$simeq$$0.15)が電子構造へ及ぼす影響を軟X線内殻吸収磁気円二色性を用いて研究した。総和側から導いたFe $$3d$$状態とCo $$3d$$ 状態の軌道及びスピン磁気モーメントは異なるドーピング依存性を示した。Fe $$3d$$のスピン磁気モーメントはCoドープにしたがって徐々に増大するのに対し、Co $$3d$$のスピン磁気モーメントは反強磁性状態において既に揃っていた。このことから、Feの磁気モーメントがCoの磁気モーメントによって揃えられることで強磁性-強磁性転移が生じていることが示された。

論文

放射光X線回折を利用した高圧合成研究

東 正樹*; 斎藤 高志*; 新高 誠司*; 石渡 晋太郎*; 神田 浩周*; 山田 幾也*; 高野 幹夫*; 内海 渉

固体物理, 38(2), p.141 - 150, 2003/02

放射光X線回折実験を高圧相遷移金属酸化物の単結晶育成に応用した研究、並びに高圧合成された微量の試料を用いた構造解析の実例について紹介する。放射光を用いた高温高圧下その場X線回折実験により、試料の相転移,融解,凝固などが起こる温度圧力条件についての詳細な情報が得られ、それをもとに、実験室での単結晶育成が効率的に行われている。

論文

Single-crystal growth of transition metal oxides at high pressures of several GPa

東 正樹*; 斎藤 高志*; 石渡 晋太郎*; 吉田 裕史*; 高野 幹夫*; 高坂 祐樹*; 高木 英典*; 内海 渉

Journal of Physics; Condensed Matter, 14(44), p.11321 - 11324, 2002/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:58.03(Physics, Condensed Matter)

数万気圧の高圧下におけるX線回折実験の結果をもとに、種々の遷移金属酸化物の単結晶育成を行った。(VO)$$_{2}$$P$$_{2}$$O$$_{7}$$, CaNaCu$$_{2}$$Cl$$_{2}$$, CaFeO$$_{3}$$の結果について報告する。

口頭

偏極中性子を用いたらせん磁性体Ba$$_{2}$$Mg$$_{2}$$Fe$$_{12}$$O$$_{22}$$における磁場誘起強誘電相の研究

石渡 晋太郎*; 奥山 大輔*; 加倉井 和久; 西 正和*; 田口 康二郎*; 十倉 好紀*

no journal, , 

Y型六方晶フェライトBa$$_{2}$$Mg$$_{2}$$Fe$$_{12}$$O$$_{22}$$は、195K以下で[001]方向に伝搬ベクトルk0を有するproper screw型らせん磁性を示し、伝搬ベクトルに垂直な磁場下で強誘電性を示し、非常に弱い磁場を用いて分極の方向を制御できることが知られている。そこで偏極中性子解析を含む詳細な中性子磁気構造解析研究をJRR-3に設置されたTAS-1で実施し、この強誘電相においてサイクロイド型コニカルらせん磁性構造が実現している事を明らかにした。

口頭

Neutron scattering activities on multiferroic systems; Neutron diffraction experiments on hexaferrites

加倉井 和久; 脇本 秀一; 石渡 晋太郎*; 奥山 大輔*; 西 正和*; 徳永 祐介*; 有馬 孝尚*; 田口 康二郎*; 十倉 好紀*

no journal, , 

The discovery of magnetoelectric (ME) effects caused by a cycloidal spin order has initiated an intense research on new class of ME materials. Among them one interesting class of materials is the hexaferrites such as Y-type (A$$_{2}$$Me$$_{2}$$Fe$$_{12}$$O$$_{22}$$: Me=transition metal), M-type (AFe$$_{12}$$O$$_{19}$$: A=Pb, Ca, Sr, Ba, etc.), where types of elementary blocks and their stacking order are different. These materials show a variety of complex magnetic ordering. In this presentation recent neutron diffraction experiments on multiferroic hexaferrites performed at the JRR-3 Neutron Science Facility of Japan Atomic Energy Agency (JAEA) are reported.

口頭

Study of complex magnetic structures in frustrated magnets by means of polarized neutrons

加倉井 和久; 脇本 秀一; 松田 雅昌*; 石渡 晋太郎*; 奥山 大輔*; 田口 康二郎*; 十倉 好紀*; 西 正和*; 中島 多朗*; 満田 節生*; et al.

no journal, , 

In studying modern functional materials, one is often confronted with complex spin configurations, for example, non-collinear, incommensurate magnetic structure such as helimagnetic structure as a result of frustrated magnetic interactions. Since the giant functional responses in these materials are direct consequences of these complicated magnetic structures, the detailed knowledge of the structure is mandatory to understand the essence of the magnetic functional materials. In this presentation some recent results on complex magnetic materials such as frustrated and multiferroic systems are reported, where the polarized neutron investigations provided important insight into the complex behavior of these functional materials.

口頭

偏極中性子非弾性散乱によるY-type hexaferrite Ba$$_{2}$$Mg$$_{2}$$Fe$$_{12}$$O$$_{22}$$のエレクトロマグノン励起の観測

中島 多朗*; 加倉井 和久; 有馬 孝尚*; 松田 雅昌*; 高橋 陽太郎*; 石渡 晋太郎*; 田口 康二郎*; 十倉 好紀*

no journal, , 

マルチフェロイック・ヘキサフェライトは広い温度範囲でスピン起源の電気分極を生じ、それが比較的弱い磁場で制御可能であることから、基礎研究のみならず応用の観点からも注目を集める物質群である。Y型ヘキサフェライトBa$$_{2}$$Mg$$_{2}$$Fe$$_{12}$$O$$_{22}$$の非弾性偏極中性子散乱実験により、テラヘルツ分光で観測された光吸収に対応するスピン励起の存在を明らかにし、電場活性な磁気励起(エレクトロマグノン励起)の存在を検証した。さらに、中性子の偏極解析で得られたスピン揺らぎの成分に関する情報とmagneto-strictionモデルを用いることにより、この動的スピン・分極結合の本質を議論する。

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