2021 Fiscal Year Research-status Report
有限温度磁性体の第一原理計算を応用した室温で高性能な磁気伝導材料の理論設計
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20K15017
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| Research Institution | Fukushima National College of Technology |
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Principal Investigator |
小田 洋平 福島工業高等専門学校, 一般教科, 准教授 (80751875)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 結晶磁気異方性 / キュリー温度 / 第一原理計算 / ハード磁性材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は主に大きな結晶磁気異方性と高いキュリー温度を示す磁性体物質の理論設計に取り組んだ。FeCo合金およびFeNi合金にCやNを添加した場合の磁気特性についてシミュレーションした結果、FeNiC0.5において結晶磁気異方性の大きさがL10型FeNi合金の約5倍の大きさとなり、さらにキュリー温度も2割程度上昇することが示された。結晶磁気異方性およびキュリー温度が増強するメカニズムとしてそれぞれ鉄のコバルト化および軌道磁気モーメントの異方性の増大が重要な役割を果たしており、第一原理計算の結果を定性的な理解に結びつけることができた。
今回設計された材料はハードフェライト磁石と希土類磁石のコスト面および性能面でのギャップを埋める磁石材料として期待される。またCやNなどの2p典型元素は、それ自体は磁性を示さないにも関わらず磁性材料の電子状態に影響を与え、磁気特性を向上させられる可能性があることが明らかになった。これにより主に3d遷移金属に限られていた磁性材料の探索範囲が拡大され、探索の手段として計算機シミュレーションが大きな力を発揮するものと期待される。
そのほか実験研究者との共同研究により、Mn2CoGa合金のひずみ誘起による一軸磁気異方性の発現、および、Cr添加によるMnAlGe合金の磁気緩和定数の低減について、第一原理計算によるシミュレーションからそれらの機構を明らかにし、成果を発表することができた。
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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
室温で高性能なハード磁性材料を一つ設計することができたので、一定の成果をあげることができたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は計画の最終年度であるので、磁性体の異常ホール効果などの基礎的な輸送特性の第一原理計算を鋭意進めていく予定である。また最近注目を集めている現象の一つであるスピン異常ホール効果についても対応可能であることが分かったので、計算に着手したいと考えている。
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| Causes of Carryover |
2021年度中に他の科研費との合算使用により高性能計算機を１台購入する予定であったが、いくつかの事情により発注・納品に遅れが生じることとなったため、年度中に助成金を使用することができなかった。当該物品は2021年2月に発注済みであり、年度遅れでの使用となる予定である。
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Research Products
(7 results)
