2003 Fiscal Year Annual Research Report

巨大磁気熱量効果を示すMn-プニクゲン化合物の磁気冷凍特性の評価

Research Project

Project/Area Number	15360334
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	和田裕文京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80191831)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山田裕新潟大学, 理学部, 教授 (10242835)
Keywords	磁気熱量効果 / 磁気冷凍 / 一次転移 / 磁気エントロピー / メタ磁性
Research Abstract	最近,磁気冷凍が地球環境にやさしく,かつ省エネルギーが図りやすい冷凍技術として注目されている.磁気冷凍は磁気熱量効果を利用した冷凍法であり,その実現には大きな磁気熱量効果を示す物質の開発が不可欠である.われわれは一次転移が大きな磁気熱量効果を示す可能性があることを指摘し,2002年にMnAs_<1-x>Sb_xが室温付近で巨大磁気熱量効果を示すことを見出した.本研究はMnAs_<1-x>Sb_xを中心に,室温から低温での磁気冷凍デバイスを開発するための磁気冷凍特性の評価を目的としている.本年度の結果は以下のとおりである. 1)MnAs_<1-x>Sb_xの磁気熱量効果に及ぼす熱処理の効果を調べた.この化合物は非化学量論組成を持つので,再現性のある結果を得るには熱処理条件を吟味する必要がある.その結果,固相反応では,融点直下で焼結することにより,再現性のある磁気熱量効果が得られることが明らかになった.一方,バルク材料を得るには,一度融解しなくてはならない.この場合溶融状態からクエンチして,再焼鈍することにより,良好な磁気熱量特性が得られることを見出した.これまでの熱処理ではMnAs_<1-x>Sb_xの磁気熱量効果はx=0.4で小さくなると報告されていたが,本研究ではx=0.4でも巨大磁気熱量効果を示す物質を開発することに成功した. 2)巨大磁気熱量効果の原因を調べるために,MnAs_<1-x>Sb_xの低温X線回折実験を行った.その結果,x=0.1の示す磁気転移は一次転移であることが明らかになった.これまでこの系は二次転移を示すと考えられてきたが,良質の試料を得ることで,構造変化を伴わない一次転移を示すことを確認した.同様の一次転移は磁場によっても生じることも明らかになった.これが,Sbを入れても大きな磁気熱量効果が保たれる理由である. 3)断熱温度変化を直接測定する装置を作製し,MnAs_<0.9>Sb_<0.1>について測定を行った.その結果,T_Cで5Tの磁場をかけたとき,約10Kの断熱温度変化を計測した.これは磁気冷凍材料としても十分大きく,これまでエントロピー線図から示唆されていたMnAs_<1-x>Sb_xの巨大磁気熱量効果が直接検証された. 4)MnAs_<1-x>Sb_x以外の物質として,反強磁性-強磁性転移を示すMn_<3-x>Co_xGaCやフェリ磁性-常磁性転移を示すHo(Co_<1-x>Ni_x)_2についても磁気熱量効果の評価を行い,それぞれの一次転移温度付近で大きな磁気熱量効果を観測した.

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] H.Wada et al.: "Giant magnetocaloric effect of MnAs_<1-x>Sb_x in the vicinity of first-order magnetic transition"Physica B. 328. 114-116 (2003)
[Publications] T.Tohei et al.: "Negative magnetocaloric effect at the antiferromagnetic to ferromagnetic transition of Mn_3GaC"J.Appl.Phys.. 94. 1800-1802 (2003)
[Publications] F.Ishikawa et al.: "Field induced structural transformation in MnAs"Jpn.J.Appl.Phys.part2. 42・8A. L918-L920 (2003)
[Publications] F.Ishikawa et al.: "Structural Transformation of MnAs_<1-x>Sb_x under High Magnetic Fields"Mater.Trans.JIM. 45・2(印刷中). (2004)
[Publications] 和田裕文: "磁気冷凍への応用を目指した巨大磁気熱量効果材料の開発"応用物理. 78・7. 905-908 (2003)
[Publications] 和田裕文: "磁気冷凍と磁性材料"表面技術. 54・12. 1000-1002 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

巨大磁気熱量効果を示すMn-プニクゲン化合物の磁気冷凍特性の評価

Principal Investigator

和田 裕文 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80191831)

Research Products

[Publications] H.Wada et al.: "Giant magnetocaloric effect of MnAs_<1-x>Sb_x in the vicinity of first-order magnetic transition"Physica B. 328. 114-116 (2003)

[Publications] T.Tohei et al.: "Negative magnetocaloric effect at the antiferromagnetic to ferromagnetic transition of Mn_3GaC"J.Appl.Phys.. 94. 1800-1802 (2003)

[Publications] F.Ishikawa et al.: "Field induced structural transformation in MnAs"Jpn.J.Appl.Phys.part2. 42・8A. L918-L920 (2003)

[Publications] F.Ishikawa et al.: "Structural Transformation of MnAs_<1-x>Sb_x under High Magnetic Fields"Mater.Trans.JIM. 45・2(印刷中). (2004)

[Publications] 和田裕文: "磁気冷凍への応用を目指した巨大磁気熱量効果材料の開発"応用物理. 78・7. 905-908 (2003)

[Publications] 和田裕文: "磁気冷凍と磁性材料"表面技術. 54・12. 1000-1002 (2003)

和田裕文京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80191831)