2019 Fiscal Year Research-status Report
Investigation of magnetic structures for lanthanoid ferromagnetic elements under high pressure
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19KK0070
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
美藤 正樹 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (60315108)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片宗 優貴 九州工業大学, 若手研究者フロンティア研究アカデミー, 特任助教 (50772662)
高阪 勇輔 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60406832)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | ランタノイド系 / 希土類金属 / 強磁性 / 高圧力 / 中性子回折 / 磁気測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ラウエ-ランジェバン研究所(フランス、略称ILL）での高圧中性子回折実験を実施するためには、高圧力発生装置や試料の面で周到な準備が必要である。初年度は、日本サイドとザラゴザ大学物質科学研究所（スペイン）そしてILLサイドが打ち合わせを重ね、以下の準備を進めた。
[1] ランタノイド系強磁性体６種の中で、Gdがらせん磁気構造を有しない最も素直な強磁性体である。また、Gdは６種の中で強磁性転移温度が最も高く、強磁性磁気信号が観測できなくなる温度も6 GPaと、他の元素に比べて低い。また、高圧力下電気抵抗測定においても、Schillingらによって100 GPa超の圧力域で測定がなされており、本プロジェクトの第一測定試料として相応しい。しかし、Gdは中性子との相性が悪く、1mm厚の試料に波長1Åの中性子を入射したとき、中性子透過率はTbの94%, Dyの13%と比べ、 Gdは3×10-35%と極めて低い。そこで、中性子吸収率の小さい同位体160Gdを苦労して米国より調達した。これによって、上記の中性子透過率を97～98%と改善させることができる。
[2] 高圧発生装置については、当面ILLサイドで開発された装置を使用する。しかし、圧力を発生させるアンビル部分の仕様は、到達目標圧力によって違うため、Gd用の実験に対するアンビルの仕様を決定した。アンビルの購入は次年度に行う予定である。
[3] 一連のランタノイド系強磁性金属６種の中性子回折実験を遂行するにあたり、比較対象実験の磁気測定において従来以上の高精度の測定が求められる。Tb, Dy, Ho, Er. Tmの高圧磁気測定について補充実験を実施した。
[4] ランタノイド系強磁性金属は、高圧下でSmが有する結晶構造を経て順次高圧相に推移する。そこで本研究の比較対象として、磁気測定を通じてSmの高圧物性を調査した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年3月にフランスのラウエ-ランジェバン研究所（The Institut Laue-Langevin, 略称ILL）を訪問し、高圧発生装置の仕様の細部を詰め、今後の中性子回折実験の詳細な計画を相談する予定であったが、新型コロナウイルスの蔓延が原因で渡航中止を余儀なくされた。しかし、インターネットを用いた会議で必要最低限の打ち合わせはできている。先方のILLのあるフランス、そして、共同研究者が在籍するスペイン（ザラゴザ大学）での新型コロナウイルス蔓延もあって、中性子回折実験の本格的な実施を令和２年度後半以降に延期する必要があり、日本サイドとしてはいつでも実験が実施できるよう準備を整える。
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| Strategy for Future Research Activity |
フランスとスペインでの新型コロナウイルスの感染者数が減少し、国際共同研究の計画を詰めることができる段階になったところで、今後の計画を再度練り直す。事態が改善されるまで、日本サイドとしては、高圧力下磁気測定の再実験が必要な部分に対する研究を前倒して進め、また、高圧力実験の面で日本サイドが貢献できる部分を模索し、結果的に、４年後の到達目標に変わりがないような状況を作る。１年間の期間延長や第３国（例えばスイス）での類似実験の実施も視野に入れながら、少し長いスパンで柔軟に適切な計画を練る。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス蔓延のため、九州工業大学による海外渡航原則禁止とILLサイドの研究者の立ち入り禁止により３月中旬に計画していた渡仏を断念した。そこで、そのための海外出張旅費を繰り越した。令和２年夏以降の世界的な新型コロナウイルスの感染状況を鑑み、渡航計画を立案する。状況次第では、研究計画を練り直し、旅費の一部を物品費購入に置き換えることも検討する。
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