旭硝子財団助成研究成果報告2018

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46柳原　英人49Hideto YANAGIHARA金子　光佑50KosukeKANEKOスピネルフェライト複合膜における非線形電気磁気効果に基づいた電界誘起磁化反転の検証(2015採択)Electric-field-induced magnetization switching via nonlinear magnetoelectric effect in spinel ferrite hybridfilms(Project 2015)液晶性を有する有機・無機ハイブリッドナノ材料の開発とブルー相への応用(2015採択)Development of Liquid Crystalline Organic/Inorganic Hybrid Nanomaterials for Blue Phases(Project 2015)旭硝子財団　助成研究成果報告（2018）電気磁気効果は電気と磁気の相関現象であり，電圧印加による磁化反転を可能にする方法の一つとして期待されている．本研究では磁気モーメントのらせん配列によって，P∝ eij×(Si × Sj) という電気分極が発現するサイクロイド型らせん磁気構造に注目した．異方性主軸の異なる強磁性絶縁体二層膜を接合するとその界面では，交換結合によって二層膜界面付近に人工的な90°磁壁が生じ，それに伴って電気分極の発現が期待される．また，この電気分極の方向は磁気モーメントの螺旋回転方向に依存するため，外部電界によって電気分極を変化させることで磁化方向の変化が期待できる．磁化容易軸の異なる強磁性絶縁体二層薄膜構造の作製およびこの構造における電気磁気効果の有無について検証した．Magneto-electric effect (ME) is phenomena coupling between the magnetic and electric properties in materials. The ME effect is one of the promising candidate to reverse the magnetization by electric field. In this research, we focus on a ME mechanism for a spiral spin structure which generates electric polarization of P∝ eij×(Si × Sj) . By combining the two insulating ferromagnetic thin films with different magnetic prefer-ential directions, an artificial 90-degree magnetic domain wall emerges at the interface of the two films, which can be expected to generate electric polarization. Since the induced electric polarity is simply depend-ent on the chirality of magnetic domain wall, the magnetization can be controlled by external electric field. We fabricated a bilayer system composed of two ferromagnetic insulators with different magnetic preferential directions and verified the ME effect in the bilayer system.本研究では，次世代液晶表示デバイスへの応用を念頭に置き，液晶相の1つである「ブルー相」に注目し，金ナノ微粒子を添加した系での電気光学特性の向上を目的とした．これまで液晶デバイスとして広く使われてきたネマチック液晶にPd, Ag/Pdなどのナノ粒子を添加することにより，それを用いた液晶ディスプレイの動作特性を改善することが報告されている．この効果をブルー相ディスプレイにも拡張し，一般に使われている液晶ディスプレイと同じ5V駆動や低消費電力，動作電圧の低減，室温における応答速度の向上を目指し，微粒子添加によってブルー相の電気光学特性の改良を行うという着想に至った．まず初めに，液晶に対する微粒子の分散性・相溶性を高めるための有効な手段として，液晶基で被覆した金ナノ微粒子含有液晶の合成を試み，材料設計の視点からブルー相の電気光学特性向上の方法を考案した．さらに微粒子添加の方法についても検討し，液晶材料との相溶性を高めるために微粒子に液晶性を持たせるという化学的なアプローチを進めた結果，液晶性を発現する金ナノ微粒子の合成に成功し，液晶材料と相溶する有機・無機ハイブリッド材料を得ることができた．In liquid crystal science, it is known that blue phase has unique three-dimensional structure; i.e. blue phase I (BP I) have double twist cylinders and disclinations with lattice size of several hundred nanometers. The blue phases are generally formed by calamitic mesogens of a high chirality in a narrow temperature interval close to the clearing point. They have been studied intensively theoretically and experimentally. From the view-point of practical applications, BPs possess great potential because of their unique characteristics, such as