射軸結晶における電界誘導磁気誘発性二色性

キラル媒体では、鏡の対称性が壊れており、自然な光学回転によって表される固有の物理的特性を誘導します。電磁波が磁場に配置されたキラル培地を介して伝播する場合、屈折率、または同等に、電磁波によって遭遇する吸収は、磁場と平行または逆平行に移動するかどうかに応じて異なります。このような現象は、カイラリティと磁気の間の特徴的な相互作用であるマグネトキラル二亜ズム（MCHD）として知られています。キラリティと同様に、結晶材料の出現したフェロック状態であるいわゆる強軸秩序も、鏡の対称性が破壊されていることを特徴としています。ただし、キラル材料とは対照的に、結晶性の主軸に垂直な鏡の対称性は、強軸材料で許可されています。言い換えれば、キラリティ、したがってキラリティに固有の現象は、電界を適用することにより残りの鏡の対称性を破ることにより誘導できます。ここでは、フェロアキシャル結晶NITIO3の短波長赤外線領域のキラリティと結果として生じる電界誘導MCHD（E-MCHD）の電界誘導MCHD（E-MCHD）を示します。電界と磁場の有無にかかわらず得られた吸収係数の違いをとることにより、E-MCHDの分光法測定を実施しました。その結果、Ni2+ D-D磁気双極子遷移に対応する励起エネルギーの周りでE-MCHDが観察されました。結果は、エネルギー状態の擬似スターク分割に関するMCHDの理論を採用することによってうまく説明されています。したがって、強軸材料は、キラリティ関連現象の電気制御を実現するためのプラットフォームを提供します。

In a chiral medium, any mirror symmetries are broken, which induces unique physical properties represented by natural optical rotation. When electromagnetic waves propagate through a chiral medium placed in a magnetic field, the refractive index, or equivalently, the absorption encountered by the electromagnetic waves differs depending on whether it travels parallel or antiparallel to the magnetic field. Such a phenomenon is known as magnetochiral dichroism (MChD), which is the characteristic interplay between chirality and magnetism. Similar to chirality, the so-called ferroaxial order, an emergent ferroic state of crystalline materials, is also characterized by mirror symmetry breaking. In contrast to chiral materials, however, the mirror symmetry perpendicular to the crystalline principal axis is allowed in ferroaxial materials. In other words, chirality and thus phenomena unique to chirality can be induced by breaking the remaining mirror symmetry by applying an electric field. Here, we show electric control of chirality and resulting electric field-induced MChD (E-MChD) of the short-wavelength infrared region in a ferroaxial crystal, NiTiO3. We performed spectroscopy measurements of E-MChD by taking a difference of absorption coefficients obtained with and without electric and magnetic fields. As a result, E-MChD was observed around the excitation energy corresponding to Ni2+ d-d magnetic-dipole transitions. The result is nicely explained by adopting the theory of MChD concerning the pseudo-Stark splitting of the energy state. Ferroaxial materials therefore provide platforms to achieve electric control of chirality-related phenomena.