強磁性と誘電性を同時にもつ物質「マルチフェロイック物質」は、磁場で電気分極を制御したり電場で磁化を制御したりできることから、室温での磁化の電場制御など多くの応用が期待されている。 東京大学と理化学研究所のグループ(東京大学大学院工学系研究科・和達大樹 特任講師、理化学研究所物質機能創成研究領域交差相関物性科学研究グループ・中村優男 基幹研究所研究員、東京大学大学院工学系研究科・川崎雅司 教授、東京大学大学院工学系研究科・十倉好紀 教授)は昨年、マルチフェロイック性を示すマンガン酸化物薄膜(マルチフェロイック薄膜)作製に成功した。
今回、同薄膜が示す大きな電気分極の起源を調べるため、高エネルギー加速器研究機構(KEK)物質構造科学研究所の岡本淳 特任助教、山崎裕一 助教、中尾裕則 准教授、村上洋一 教授のグループと共同で、X線回折によって磁気構造と格子歪みを測定した。その結果、（１）スピンがらせん状に並ぶ「サイクロイダル」とスピンが180度逆向きに並ぶ「E型反強磁性」という2つの磁気構造が、共存した状態となっていること(図)と、（２）サイクロイダル状態が小さな電気分極を生むことに加え、E型反強磁性が結晶構造の歪みから大きな電気分極を生じることが、本物質の電気分極の起源であることを明らかにした。 この研究成果は、米国科学誌Physical Review Lettersの2012年1月27日号(オンライン版1月24日(現地時間))に掲載される。
