島根大学お宝研究vol.14

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◉プロジェクトリーダー …本山　　岳 Gaku Motoyama（学術研究院理工学系・総合理工学部担当・准教授）藤原　賢二 Kenji Fujiwara（学術研究院理工学系・総合理工学部担当・教授） 武藤　哲也 Tetsuya Mutou（学術研究院理工学系・総合理工学部担当・准教授） 西郡　至誠 Shijo Nishigori（学術研究院理工学系・総合科学研究支援センター担当・准教授）(a) Ce3ZrBi5 (b) Ce3TiBi5 (c) Sm3TiSb5 待されています。In this project, we have carried out magnetization measurements on a metallic compound of Ce3TiBi5 under applied DC electric current at around antiferromagnetic ordering temperature. Ce3TiBi5 has Ce zig-zag chains and the Ce site has a lack of the local inversion symmetry. We have succeeded in an observation of unusual magnetization, which starts to deviate from usual magnetization just below magnetic transition temperature and is derived from the applied DC electric current. We suggest that the deviation originates from magnetoelectric effect, which has been theoretically predicted to occur in ferro-toroidal ordered state. 本研究課題において新しく発見された化合物の写真本研究課題において新しく発見された化合物の写真 フラックス法で育成された単結晶試料（a）Ce3ZrBi5，（b）Ce3TiBi5，（c）Sm3TiSb5です。これらの化合物は全て磁性サイトにおいて局所反転対称性を持っていません。フラックス法で育成された単結晶試料(a)Ce3ZrBi5、(b)Ce3TiBi5、(c)Sm3TiSb5です。これらの化合物は全て磁性サイトにおいて局所反転対称性を持っていません。 15磁性元素ジグザグ鎖上に実現するトロイダル強秩序に由来する電流誘起磁化現象の観測Observation of curent-induced magnetization originated from ferrotoroidal order on a zig-zag chain of magnetic ions 研究者紹介概　要物質に電場を印加すると電流や誘電が引き起こされ，磁場では磁化が誘起されます。これが一般的に知られた物質の電磁応答です。これに対して，電場によって磁化が，磁場によって電流や分極が誘起される現象が理論研究やマルチフェロイクスの研究から指摘されてきました。この非従来型の電磁応答が金属においても現れ，この電気磁気効果には「対称性の破れ」が重要な役割を果たしていることを我々の研究成果は表しています。このプロジェクトでは，電気磁気効果の起源となる「対称性の破れ」を提供する物質を探索し，電気磁気クロス相関現象の基礎的な理解とその応用に向けた機能向上を目指しています。特色・研究成果・今後の展望最近，我々は総合科学研究支援センターが管理する磁束量子計を利用した精密磁化測定によって電流誘起磁化現象を観測することに成功しました。この現象はCeのような磁性元素が空間的な反転対称性を持たないサイトに位置することで現れる現象で，電流によって制御される磁化や磁場によって制御される電流は非従来型の電磁応答として新しい機能性材料への応用が可能であるため，新材料として期待されています。私たちは電流誘起磁化現象の研究のためCe3TiBi5という物質を発見しましたが，Ce3TiBi5と同じ結晶構造を持ち同様な性質を示すことが期待される化合物を次々に発見しています。写真は我々が発見した化合物の結晶です。我々が発見した化合物の中から産業に応用可能な常温で且つ巨大な電気磁気効果を示すものが発見されると期待しています。また，これらを比較していくことで，反転対称性を持たないサイトに位置する磁性元素が持つとされる奇パリティ多極子秩序状態の解明につながると考えています。社会的実装への展望 本研究で対象となっている電気磁気クロス相関材料は電場による磁化の制御が可能であり，様々な機能性材料への応用が期反転対称の破れに由来する新しい機能性材料の開発を目指した物質探索Material search for a new functional property originated in non-inversion symmetry