エレクトロマグノンによるテラヘルツ帯の創発電気磁気現象の開拓

使用电磁枪开发太赫兹频段的新兴电磁现象

• 批准号: 18J14398
• 负责人: 肉倉 洋恵
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J14398/
• 关键词: マルチフェロイクス; テラヘルツ光; 非線形光学; 磁気共鳴; 磁性体; 強誘電性; エレクトロマグノン; 非線形光学効果; スピントロニクス

マルチフェロイクス固有の磁気共鳴「エレクトロマグノン」の巨大テラヘルツ応答を用いた研究を進めた。マイクロ波領域の強磁性共鳴と比べエレクトロマグノンは100倍以上の強い振動子強度を持つことから、テラヘルツ帯での新しい電気磁気光学現象の開拓を目指し研究を行った。このエレクトロマグノンを高強度テラヘルツ光用いて強励起することで非線形領域の新現象へ挑戦した。エレクトロマグノンがピコ秒領域の周波数を持つことを考えると、超高速コヒーレント物性制御に直接つながる研究であると考えている。マルチフェロイクスにおけるらせん秩序由来の強誘電性は、外部刺激に対し大きな応答を示すという特徴があり、エレクトロマグノンを用いることでテラヘルツ光により効果的に強誘電性を刺激できると考えた。まずエレクトロマグノンを強励起するために、高強度化したテラヘルツ光を発生させる新しい光学系を立ち上げ、最大で800 kV/cmの電場強度を持つテラヘルツ光の発生に成功した。この高強度テラヘルツ光を研究対象物質であるY型ヘキサフェライトに照射したところ、強誘電分極を第二次高調波発生によって観測することに成功した。第二次高調波の温度依存性から、エレクトロマグノンの寄与による強誘電分極がテラヘルツ光によって発生していることをつきとめた。また第二次高調波のテラヘルツ光の電場強度依存性から、非線形な効果が起きている可能性が考えられることがわかった。より詳しく調べるためテラヘルツ誘起の線形分極を計算によって求め、得られた実験結果と比較したところ、計算で見積もった線形分極に比べて大きな変化が起きていることが分かった。今後の展望としては非線形現象の寄与をより詳細に検証し、エレクトロマグノン共鳴とテラヘルツ光誘起の振動分極信号の相関の解明が期待される。

我们利用电磁炮的巨大太赫兹响应（多铁性材料特有的磁共振）进行了先进的研究。由于电磁振子在微波区域的振荡强度比铁磁共振强100倍以上，因此我们进行了研究，旨在开发太赫兹频段的新电磁光现象。通过使用高强度太赫兹光强烈激发电磁振子，我们试图探索非线性区域的新现象。考虑到电磁子的频率在皮秒范围内，我们相信这项研究将直接导致物理特性的超快相干控制。多铁性材料中螺旋顺序产生的铁电性的特点是对外部刺激有很大的响应，我们认为通过使用电磁子，我们可以有效地用太赫兹光刺激铁电性。首先，为了强烈激发电磁子，我们建立了一种产生高强度太赫兹光的新光学系统，并成功产生了电场强度高达800 kV/cm的太赫兹光。当这种高强度太赫兹光照射到要研究的材料Y型六角形铁氧体时，他们成功地通过二次谐波的产生观察到了铁电极化。从二次谐波的温度依赖性来看，我们发现太赫兹光由于电磁子的贡献而产生铁电极化。此外，二次谐波太赫兹光对电场强度的依赖性表明可能会发生非线性效应。为了更详细地研究这一点，我们计算了太赫兹引起的线性偏振，并将其与实验结果进行比较，发现与计算的线性偏振相比，线性偏振存在很大的变化。作为未来的展望，我们希望更详细地研究非线性现象的贡献，并阐明电磁振子共振与太赫兹光致振动偏振信号之间的相关性。

项目成果

ヘキサフェライトにおけるエレクトロマグノンのテラヘルツ強励起効果

六方铁氧体中电磁振子的强太赫兹激发效应

• 发表时间: 2019
• 作者: 肉倉洋恵; 井口照悟; 岡村嘉大; 荻野慎子; 石渡晋太郎; 徳永祐介; 田口康二郎; 金子良夫; 十倉好紀; 高橋陽太郎
• 通讯作者: 高橋陽太郎

Electromagnon resonance at room temperature with gigantic magnetochromism

具有巨大磁致变色现象的室温电磁振共振

• DOI: 10.1103/physrevapplied.9.044033
• 发表时间: 2018
• 作者: H. Shishikura; Y. Tokunaga; Y. Takahashi; R. Masuda; Y. Taguchi; Y. Kaneko;Y. Tokura
• 通讯作者: Y. Tokura