2021 Fiscal Year Annual Research Report
アモルファスCe-Mn合金における巨大熱膨張現象の解明
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19K05239
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
雨海 有佑 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (50400065)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アモルファス合金 / 熱膨張 / 直流高速スパッタリング法 / 磁気体積効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
通常アモルファス合金は，ランダムな原子配置に起因して格子振動がマクロに調和的であることから熱膨張係数は小さくなる。しかし，アモルファスCe-Mn合金において幅広い温度範囲で巨大な熱膨張係数が観測される。本研究は，アモルファスCe-Mn合金における巨大熱膨張現象の発現機構を磁性や電子物性の観点から明らかにすることを目的としている。
前年度までの結果より，Ceと同じ希土類で4f電子を持たないYを置換した(Ce,Y)-Mnにおいては熱膨張係数の減少が観測されたこと，磁場中熱膨張および比熱測定において磁場の効果がほとんど現れないことがわかった。これらを受けて，１．Ceの存在は巨大な熱膨張係数に重要であること，２．当初の想定の一つであるMnのスピンの揺らぎの温度依存は熱膨張係数の増大に大きな影響がない，これら2点を思案した。そこで巨大な熱膨張をCeが関与した熱による体積変化と捉え，金属Ceで観測される圧力によるγ-α転移に注目した。γ-Ceとα-Ceは密度が大きく変わるため，体積の変化が起きる。また，Ce基の金属ガラスにおいて，液体窒素温度から室温の温度変化でCeのγ-α転移が原因の熱膨張が観測されることが指摘されている。本研究のアモルファスCe-MnにおいてもCeのγ-α転移が存在し，それが巨大な熱膨張現象を引き起こしていることを考えた。まず，X線回折測定で(Ce,Y)-Mnにおいて，Y置換によって局所構造の変化に伴うハローパターンの変化がY置換量に対して系統的に見られた。具体的には，Ce-Mnで見られた30deg.付近の幅広い山がY置換によって小さくなることがわかった。今後，このCeのγ-α転移に焦点を絞り，X線回折の温度依存・等温圧縮率・圧力下熱膨張測定によりCe-Mn合金の巨大熱膨張現象を明らかにする。
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