超高圧下でのスピン配列の詳細な解析実験に成功―マルチフェロイクス材料などの研究加速へ：物質・材料研究機構ほか
(2018年10月22日発表)
（国）物質・材料研究機構は10月22日、超高圧下における物質の電子スピン配列を詳細に解析できる実験に世界で初めて成功したと発表した。将来のメモリ材料として注目されているマルチフェロイクス材料などの研究の促進が期待されるという。
マルチフェロイクス材料は、強誘電性と強磁性の性質を合わせ持つ材料。磁場によって強誘電分極、電場によってスピンを制御でき、次世代メモリ材料として期待されている。
その開発には、物質内のスピンの配列を観測する中性子回折実験が不可欠で、特にスピン配列の精密な評価には、中性子スピンの向きを3次元的に制御し解析する中性子3次元偏極解析が必要とされている。ただ、この解析では完全無磁場の環境が求められ、従来の高圧発生セルには磁性体材料が使われているため、超高圧下でのスピン配列に関する解析実験はこれまで不可能だった。
物材研究機構は今回、（国）日本原子力研究開発機構などと協力し、非磁性のダイヤモンドナノ粒子などから成る完全非磁性の高圧セル（アンビルセル）を開発し、超高圧下における中性子3次元偏極解析を可能にした。開発したセルは数万気圧の高圧環境を作り出すことができる。
フランスの中性子発生施設を利用し、デラフォサイト鉄酸化物という化合物を用いて解析実験した。
その結果、大気圧・無磁場下では強誘電性を示さないデラフォサイト鉄酸化物が、数万気圧という圧力を加えることによって、強誘電性を示すマルチフェロイクス材料に変化す
ることを見出した。この実験で、数万気圧下でのスピン配列を正確に決定できることが実証された。
今後、様々な物質・材料において圧力による電子スピン配列の変化の解明や、スピン制御による新材料開発への発展が期待されるとしている。
