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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Quest for valence-controlled Ce toward heavy-rare-earth-free permanent magnets

Research Project

Project/Area Number 15K13525
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

松本 宗久  東京大学, 物性研究所, 特任研究員 (30374888)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 斉藤 耕太郎  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任助教 (10712622)
上野 哲朗  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 元素戦略磁性材料研究拠点, NIMSポスドク研究員 (20609747)
宍戸 寛明  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80549585)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywords価数揺動 / 磁気異方性 / 重い電子系 / 金属間化合物合成 / 磁化・比熱・電気伝導等バルク物性測定 / XAS測定 / モンテカルロシミュレーション / 第一原理計算
Outline of Annual Research Achievements

希土類永久磁石は電気自動車の駆動部や発電機で使用され、エネルギー問題の解決に資するため、産業応用における重要性が今後ますます増してくると考えられる材料である。永久磁石では磁化と磁気異方性の両方が重要であり、鉄属元素Fe,Coと希土類がそれぞれに寄与する。希土類は希少資源であるが、Ceは特に安価で、一部の化合物では強い磁気異方性を出す。これをFe,Coの強磁性と結合させて高温で磁気異方性を発現させる方向で希土類永久磁石化合物候補の設計指針を探索した。
当初の戦略は重い電子系関連化合物において磁気異方性を出すCeと類似の状況を希土類永久磁石の中において実現することであり、Ceの価数を3価に固定することを目指してCe(Co,Cu)5合金のCuリッチ組成近傍の物性を精査した。初年度の終わりまでには3価Ce由来の容易面異方性とCo由来の容易軸異方性の競合によると考えられるスピン再配列転移を実験と理論計算の両面から低温において確認した。
二年目(最終年度)においてCeCo5の磁気異方性を第一原理から再考する過程で価数揺動Ceから異方性が一定強度の寄与を出していることに気が付いた。また Ce(Co,Cu)5系の温度・組成面上を網羅的に実験測定し、微視的な価数状態とバルク物性の両面から、価数転移点近傍におけるCeが巨大な磁気異方性を出しこれが高温まで生き残っていることを見出した。参照化合物CeRh3B2の高温磁化曲線測定からも非常に耐熱性の強い磁気異方性が見出された。CeRh3B2測定は関連研究において議論をかわしていた平山悠介氏の協力を得て実施された。
希土類から高温磁気異方性を取り出すためには希土類と鉄の磁気的結合を強くすることが重要であることがわかっている。当初めざした3価Ceにおける局在4f電子状態よりも、副産物として得られた価数揺動Ceにおける遍歴気味の4f電子の方が有用であった。

  • Research Products

    (7 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Presentation (4 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Warwick/Daresbury Laboratory(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of Warwick/Daresbury Laboratory
  • [Int'l Joint Research] MPI Halle/MPI Duesseldorf/LMU Munich(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      MPI Halle/MPI Duesseldorf/LMU Munich
  • [Int'l Joint Research] Ames Laboratory(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Ames Laboratory
  • [Presentation] Ce(Co,Cu)5合金における高温磁気異方性と保磁力2017

    • Author(s)
      松本宗久、土居抄太郎、上野哲朗、斉藤耕太郎
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2017-03-19 – 2017-03-19
  • [Presentation] Ce(Co1-xCux)5における強磁性近傍の重い電子状態II2017

    • Author(s)
      篁雅人、宍戸寛明、松本宗久、上野哲朗、斉藤耕太郎、石田武和
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2017-03-18 – 2017-03-18
  • [Presentation] Realistic models for the intrinsic magnetism of 4f-3d intermetallics2017

    • Author(s)
      松本宗久
    • Organizer
      動的平均場近似計算に関する情報交流会(ワークショップ)
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
    • Year and Date
      2017-02-16 – 2017-02-17
  • [Presentation] Ce(Co1-xCux)5における強磁性近傍の重い電子状態2016

    • Author(s)
      宍戸寛明、篁雅人、松本宗久、上野哲朗、斉藤耕太郎
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-14 – 2016-09-14

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-02-16  

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