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磁性と強誘電性を併せ持つマルチフェロイクス動作温度を室温から160℃まで上昇させることに成功 ─電気?磁気?光を相互に操る次世代の新機能デバイス実現に期待─

【本学研究者情报】

〇金属材料研究所 教授 小野瀬佳文

【発表のポイント】

  • 电気的な性质と磁気的な性质が强く结合した物质であるマルチフェロイクス(注1)を室温よりもはるかに高い约160℃という温度で実现しました。
  • マルチフェロイクスには、エネルギーロスの少ない磁性の制御や光の一方向性といった机能があることから、マルチフェロイクスの动作温度の高温化により今后応用への展开が期待されます。

【概要】

物质には电気的な性质である诱电性と磁気的な性质である磁性があります。マルチフェロイクスと呼ばれる物质群では、电気的に磁性を制御もしくは磁気的に电気分极(注2)を制御するといった电気磁気効果が観测されています。またマルチフェロイクスで光の进む方向が逆になると透过量が変わるマジックミラーのような机能(光の一方向性(注3))も観测されています。このような机能を、高机能な光デバイスや省电力の磁気メモリ制御などへ応用するための一つの障害がその动作温度の低さでした。これまで室温以下においてのみマルチフェロイクスの动作が确认されており、実用化のためにはより高温における动作が必须の课题となっていました。

东北大学大学院理学研究科の田岛史门大学院生、同大学金属材料研究所の増田英俊助教、新居阳一准教授、木村尚次郎准教授、小野瀬佳文教授の研究グループは、マルチフェロイクスを室温以下だった既存の动作温度に比べてきわめて高い温度(约160℃)で动作させることに成功しました。

本成果は、これまでマルチフェロイクスのデバイス応用を阻んできた「动作温度が低い」という问题を解决し、実用化への道を示したものと言えます。

本研究成果は2024年12月18日(現地時間)に、材料科学分野の専門誌Communications Materialsに掲載されました。

図1. 高温マルチフェロイクス物質Tb2(MoO4)3

【用语解説】

注1. マルチフェロイクス
强诱电体の大きな电気分极(注2)が磁性と共存し强く结合している性质もしくは物质。マルチフェロイクス物质では、磁场诱起の电気分极反転など大きな电気磁気効果が起こる。

注2. 電気分極
物质中の电気双极子の密度を表す物理量。

注3. 光の一方向性
光の伝わり方が、右から伝わる场合と左から伝わる场合とで异なる性质。电流の流れやすさが左右で异なるダイオードは一般的に知られているが、マルチフェロイクスでは光でも同じ効果が现われる。光は电磁波の一种であり、マルチフェロイクスでは光の电気と磁気が结合することで一方向性が生じる。

【论文情报】

タイトル:A high-temperature multiferroic Tb2(MoO4)3
著者: Shimon Tajima*, Hidetoshi Masuda, Yoichi Nii, Shojiro Kimura, Yoshinori Onose
*责任着者:东北大学大学院理学研究科 大学院生 田岛史门
掲載誌:Communications Materials
顿翱滨:

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问い合わせ先

(研究に関すること)
东北大学金属材料研究所
教授 小野瀬 佳文
TEL: 022-215-2040
Email: onose*imr.tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

(报道に関すること)
东北大学金属材料研究所
情报企画室広报班
TEL: 022-215-2144
Email: press.imr*grp.tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

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