2021 Fiscal Year Research-status Report
界面応力による未踏規則化合金ナノ粒子の創製と構造特異物性の開拓
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19K22231
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
寺西 利治 京都大学, 化学研究所, 教授 (50262598)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / パラジウム / 鉄 / 第三元素 / 規則化合金 / Z3構造 / 磁気特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノスケール無機物質（ナノ粒子）の構造変換により得られる新奇結晶相は、一段合成で得られるナノ粒子にはない興味深い結晶構造・物性をもつと期待される。特に、無機物質の異方結晶構造に基づく異方的機能の発現は、高性能・高効率材料創製の観点から極めて興味深い。本研究では、ナノコンポジット磁石開発時に不純物金属相の界面応力により偶発的に得られたP4/mmm空間群を基礎とした新奇FePd3規則化合金相（L10-FePd相とfcc-Pd相が交互積層した結晶相）の形成メカニズムを解明し、新奇規則化合金相が発現する軽元素吸蔵特性や磁気特性等の構造特異物性を評価するとともに、未踏規則化合金材料群の設計指針を提案することを目的とする。
本年度は、昨年度までに精密構造制御を行ったZ3-Fe(Pd,In)3ナノ粒子の新規物性開拓を行った。等方性L12-(Fe,In)Pd3ナノ粒子と異方性等方性Z3-Fe(Pd,In)3ナノ粒子の磁気特性を評価したところ、L12-(Fe,In)Pd3と比較し異方性Z3-Fe(Pd,In)3では保磁力が約15倍増加しており、構造異方性に起因する構造特異物性の発現が実証された。本成果は、Nature Communicationsに掲載された。また、Inの代わりにPdおよびFeと相溶可能なZnを用いると、FePdZn層とPd層が交互積層したP4/mmm空間群をもつ全く新しい異方性合金相が形成した。すなわち、元素間相溶性を考慮することにより、新たな未踏合金を合成することができることを実証した。
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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
本年度は、当初の計画通り、精密構造解析したZ3構造をもつFe-Pd系合金ナノ粒子の構造特異物性の発現を実証した。また、Inの代わりにPdおよびFeと相溶可能なZnを用いると、等方的なL12構造ではなくP4/mmm空間群をもつ新たな異方合金構造が形成されるという新しい研究成果を得ることができた。またZ3-Fe(Pd,In)3ナノ粒子に関する成果は、Nature Communicationsに掲載された。
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| Strategy for Future Research Activity |
元素間相溶性を考慮した非平衡合金相合成の汎用性を広げるため、PdおよびFeと相溶可能なZnやSnを含む新たな合金相の開拓のみならず、他の合金系（PdCo、FePtなど）へ展開し、新規非平衡合金相の形成を検討する。また、これら非平衡合金構造の磁気特性などを評価し、未知の規則化合金材料群の設計指針を提案するとともに、構造特異物性を開拓する。
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| Causes of Carryover |
理由
令和３年度は、第三元素導入によるZ3構造Fe-Pd系合金ナノ粒子の構造特異物性開拓について集中的に検討を行い、物品費ならびに旅費が当初予定ほどはかからなかったため。
使用計画
次年度の研究加速のため、令和３年度分未使用額を、金属塩や水素混合ガス等の消耗品の購入費、ならびに、共同研究者との打合せ・実験のための旅費に充当する。
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[Journal Article] Inter-element miscibility driven stabilization of ordered pseudo-binary alloy2022
Author(s)
K. Matsumoto, R. Sato, Y. Tatetsu, R. Takahata, S. Yamazoe, M. Yamauchi, Y. Inagaki, Y. Horibe, M. Kudo, T. Toriyama, M. Auchi, M. Haruta, H. Kurata, and T. Teranishi
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Journal Title
Nat. Commun.
Volume: 13
Pages: 1047(1-7)
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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