Creation of ternary alloy subnano magnets for highly ordered structures

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15124
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Fukushima Medical University (2021-2022); Tokyo Institute of Technology (2020)
• Principal Investigator: IDA Yumi 福島県立医科大学, 公私立大学の部局等, 講師 (10792278)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 多元系合金粒子 / 磁性 / アークプラズマ蒸着 / 鉄 / ニッケル / アルミニウム

Outline of Final Research Achievements

The study aims to create a new group of ferromagnetic materials by preparing ternary alloy subnano particles using the arc plasma deposition method and clarifying the correlation between their magnetic properties and their structure.　The arc plasma deposition method has the feature that the particle size can be controlled by the number of pulsed discharges.
Alloy particles of FeNiAl, in which the ratio of Fe to Ni is fixed at the ratio of 1 to 1 and the ratio of Al is varied, were systematically fabricated. In magnetic measurements, a significant magnetic hysteresis was observed as the Al content increased to an excess amount. In contrast, this was not observed in the FeNi particles, and is assumed to be an intrinsic property of the FeNiAl ternary system. It was clarified that the relationship between the change in oxidation number and magnetic properties for different composition ratios of FeNiAl.

Free Research Field

分子磁性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

数nm程度の粒径をもつサブナノ粒子は、極低温における磁気挙動にバルクとは異なる特異的な性質が現れると期待されている未知な領域である。近年では、単一元素よりも２種類以上の元素を組み合わせたサブナノ粒子の機能性の向上が見受けられる。
自然界ではより複雑な系が大部分を占めているため、マクロとミクロの間の系を解明することが新しい物質系を開拓する上で重要である。様々な組み合わせを試すには、一度に大量合成ができ、煩雑な処理を必要としない方法でスクリーニングできることが望ましい。スクリーニングの結果、最適な組み合わせの粒子の物性を明らかにすることは、新しい材料の素材として候補となり得る可能性がある。