2015 Fiscal Year Research-status Report
電界による磁気エントロピー変化を応用した革新的冷却素子
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15K13945
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
五味 學 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80126276)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 磁気エントロピー / マルチフェロイックス / 磁気冷凍 / 結晶相転移 / モルフォトロピック相境界 / 電界制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究計画に基づき、以下の具体的成果を上げた。
１．BiFe1-xGaxO3粉体の単相作製条件の確立と相図作製：新しく開発した有機錯体法を用いて上記の粉体を500℃の低温、常圧にて単相で作製することに成功した。この物質は、高温高圧法によってのみ作製可能とされていたが、新しい手法を提案できた点で大変重要な成果である。相図作製により、x＝0.1以下では菱面体晶、0.2以上では本研究の目的とした擬正方晶が得られ、0.1～0.2において両相の共存するモルフォトロピック相境界が存在することが明らかとなった。
２．BiFe1-xMxO3（M= Al, In, Zn-Ti）粉体の常圧合成と相図決定：高圧合成法以外作製不可能であったAl, In, Zn-Ti置換体の合成を試み、目的とする擬正方晶がAl置換でのみ菱面体晶との混相としてx=0.2~0.4の組成範囲で得られることを明らかにした。この成果は高圧合成法では得られなかった新しい知見である。
３．メスバウアー分光測定による結晶相転移に伴う磁気秩序の探査：Ga置換量0.3の擬正方晶BiFeO3の磁気秩序温度をメスバウアー分光法により調べ、擬正方晶反強磁性のネール温度が140K付近にあることを明らかにした。この成果は、モルフォトロピック相境界付近で、電界をこの材料に印加することにより、室温で、磁気秩序(菱面体晶)－磁気無秩序(擬正方晶)間の転移を起こさせることの可能性を示唆する重要な成果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画に盛り込んだ研究計画は、バルク焼結体の作製条件およびその強誘電体特性の解析以外、順調に遂行され、本研究の目的達成に必要な情報及び成果を挙げている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究目的を達成するために、今後は、バルク焼結体の低温での作製条件を明らかにするとともに、焼結が不十分な場合でも電気的特性を維持し、高電界印加による菱面体晶ー擬正方晶間の相転移を誘起できる低い抗電界を有する組成、イオン置換種を探査する。これにより、次年度の目標を達成し、電界による磁気冷却の原理を実証していく。
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| Causes of Carryover |
当初計画で予定した設備備品が他予算で購入でき研究が順調に進展した。このため、その分の使用額が減少した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究の最終目標に向け、作製試料を増やすため次年度使用額と合わせて化学薬品費を増額するとともに、バルク体の電気的評価のための薄膜電極材料用ターゲットを購入する。
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