複数元素置換で鉄酸ビスマスに新しい機能を付与 ー コンデンサと磁石の性質に加え、室温での負熱膨張を発現 ー（東正樹教授、西久保匠特定助教、重松圭助教）
東京科学大学（Science Tokyo） 物質理工学院 材料系の畑山華野大学院生、三宅潤大学院生、総合研究院の東正樹教授、西久保匠特定助教（兼 神奈川県立産業技術総合研究所 常勤研究員）、重松圭助教らの研究グループは、ペロブスカイト型酸化物ビスマスフェライト（BiFeO3）のビスマスをカルシウムで、鉄をルテニウムやイリジウムで置換すること、スピンの並び方が変化して強磁性と強誘電性が共存することを明らかにしました。さらに、強誘電相から体積の小さい常誘電相への転移温度が劇的に低下し、室温近傍の温度で負熱膨張が生じることも見いだしました。
今回開発した物質は強磁性と強誘電性が相関することから、新しい原理に基づく、低消費電力かつ高速アクセスの次世代磁気メモリ開発につながると期待されます。また、熱膨張が引き起こす位置ずれや異種材料接合界面の剥離といった問題の解決につながる負熱膨張材料としての利用も期待されます。
本研究には、東京科学大学（Science Tokyo）物質理工学院 材料系の小野大樹大学院生（研究当時）、塩野裕介大学院生、若崎翔吾大学院生、総合研究院のLee Koomok（イ・クモク）日本学術振興会外国人特別研究員、Hena Das（ヘナ・ダス）特任准教授（兼 神奈川県立産業技術総合研究所 常勤研究員）、山本隆文特定教授（兼 京都大学大学院理学研究科教授）、名古屋工業大学の尾上智子派遣職員、物理工学類の壬生攻教授、高輝度光科学研究センターの河口彰吾主幹研究員が参加しました。
本研究成果は、11月28日付（現地時間）の「Journal of the American Chemical Society」に掲載されました。
掲載誌 : Journal of the American Chemical Society
論文タイトル : Achieving Canted-spin Weak Ferromagnetism and Negative Thermal Expansion in A- and B-site Substituted Bismuth Ferrite
著者 : Kano Hatayama, Jun Miyake, Daiki Ono, Yusuke Shiono, Takumi Nishikubo, Koomok Lee, Shogo Wakazaki, Hena Das, Kei Shigematsu, Tomoko Onoue, Ko Mibu, Shogo Kawaguchi, Takafumi Yamamoto and Masaki Azuma
DOI: 10.1021/jacs.5c12255
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