[論文レビュー] Ferroelectromagnets. Fifty years after discovery

I. E. Chupis|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 2010

Geotechnical and Geomechanical Engineering参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、50年前に発見されて以来、鉄電性および磁気的秩序を同時に示す材料であるフェロエレクトロ磁性体の科学的・技術的進歩を、過去50年にわたりレビューしている。特に、磁気電気効果、特に巨大磁気電気効果の実現が強調され、高度な材料設計および理論的知見を通じてその効果を向上させる将来の可能性が議論されている。

ABSTRACT

Ferroelectromagnets - compounds with ferroelectric and magnetic orderings - were discovered about fifty years ago. They are of great interest due to the possibility of mutual control of electric (magnetic) properties by magnetic (electric) field. At present such possibility of magnetoelectric control has become reality which stimulated revival of scientific and practical interest in ferroelectromagnets. The progress in experimental and theoretical investigations of magnetoelectric phenomena in ferroelectromagnets for the last years, especially the colossal magnetoelectric effects observed recently, are considered. The problems and future prospects of enhancing magnetoelectric effects in ferroelectromagnets are being discussed. The book is intended for researchers in ferroelectricity and magnetism and for students of physical specialities.

研究の動機と目的

• 50年前の発見以来のフェロエレクトロ磁性体の歴史的発展および最近の進展をレビューすること。
• 特に巨大磁気電気効果の出現を含め、磁気電気現象における実験的および理論的進展を分析すること。
• 多フェロ性材料における磁気電気結合を強化するための主な課題と将来の研究方向を特定すること。
• 凝縮系物理学、鉄電性、磁性分野の研究者および学生にとって包括的なリソースを提供すること。
• 実際の材料において磁気電気効果が制御可能であることが実証されたことで、フェロエレクトロ磁性体に対する再びの科学的・実用的関心を喚起すること。

提案手法

• 過去50年にわたるフェロエレクトロ磁性体に関する実験的および理論的研究を体系的にレビューすること。
• 鉄電性および磁気的秩序が共存する材料を対象とし、その磁気電気結合メカニズムに焦点を当てる。
• 最近の巨大磁気電気効果の観察、その大きさおよびその背後にある物理的起源を検討すること。
• これらの材料における電気分極と磁気的秩序の間の結合を説明する理論的枠組みの使用。
• 材料の挙動、相転移、結合現象を図示するために、109ページの詳細な分析および34枚の図を統合すること。
• 多様な実験的手法および材料系からの知見を統合し、共通の傾向および未解決の問題を特定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フェロエレクトロ磁性体における磁気電気結合を可能にする基本的メカニズムは何か？
• RQ2 最近の巨大磁気電気効果の実験的観察は、分野にどのように進展をもたらしたか？
• RQ3 磁気電気応答を強化するための主な材料パラメータおよび構造的特徴は何か？
• RQ4 強力でチューナブルな磁気電気結合を達成するための主な理論的および実験的課題は何か？
• RQ5 フェロエレクトロ磁性体の実用的応用に向けた最も有望な将来の研究方向は何か？

主な発見

• フェロエレクトロ磁性体は、外部場を用いて電気的および磁気的性質を相互に制御可能な、鉄電性および磁気的秩序を同時に示す。
• 最近の実験的研究では、従来の多フェロ性材料よりも顕著に大きな応答を示す巨大磁気電気効果が観測された。
• 理論的モデルは、スピン-格子およびスピン-電荷結合メカニズムが強力な磁気電気結合の中心的役割を果たしていることを確認している。
• 六方晶マンガン酸エステルおよび特定の希土類マンガン酸エステルは、特に強い磁気電気応答を示す。
• 実際の材料において磁気電気効果が制御可能であることが実証されたことで、フェロエレクトロ磁性体に対する関心が再燃している。
• ナノ構造化、界面工学、新規多フェロ性材料の発見を通じて、磁気電気効果の未来の強化が期待される。