2023 Fiscal Year Final Research Report
Establishment of the new method for material synthesis utilizing light elements and their expansion to develop rare-earth-free magnet
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19H05612
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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Broad Section C
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Sakuma Akimasa 東北大学, 工学研究科, 学術研究員 (30361124)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土井 正晶 東北学院大学, 工学部, 教授 (10237167)
吉村 哲 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (40419429)
齊藤 伸 東北大学, 工学研究科, 教授 (50344700)
福島 潤 東北大学, 工学研究科, 助教 (80634063)
小田 洋平 福島工業高等専門学校, 一般教科, 准教授 (80751875)
三浦 大介 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90708455)
飛世 正博 東北大学, 工学研究科, 学術研究員 (30766762)
栂 裕太 東京大学, 物性研究所, 特任研究員 (70641231)
村上 泰斗 東北大学, 工学研究科, 助教 (60846509)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | 永久磁石 / 磁気異方性 / 第一原理計算 / 有限温度磁性 / 窒化鉄 |
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| Outline of Final Research Achievements |
We have been focusing on the α″- Fe16N2 system and L10-type FeNi alloys, exploring the possibility of improving their properties through the addition of light elements. Through first-principles calculations, it has become evident that both α″-(Fe0.7Co0.3)16(N,C)2 alloy and Fe2Ni2C exhibit a magnetic anisotropy energy (MAE) of approximately 3 MJ/m3 (equivalent to rare-earth magnets), and we have been experimentally working on their synthesis. α″-Fe16N2 as well as Fe2Ni2C are extremely challenging materials to synthesize, but we have managed to accumulate foundational data, including obtaining guidelines towards achieving complete synthesis.
Additionally, in theoretical research, we have been able to develop methods for evaluating the magnetic properties of itinerant electron systems at finite temperatures, enabling the predict of the temperature dependence of MAE in magnetic materials.
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| Free Research Field |
磁性理論
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
2024年に発足する経済安全保障重要技術育成プログラム「重希土フリー磁石の高耐熱・高磁力化技術」ではL10-FeNiが取り上げられた。米国は同様のプロジェクトを展開しα″-Fe16N2を選択している。我々はFe2Ni2Cが高い一軸異方性定数を有することを初めて理論予測した。またFe2Ni2Cとα″-Fe16N2はその合成が極めて難しい物質であるが、そのキーポイントを把握し完全合成に向けた基礎固めを行った。
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