2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25420698
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
田村 亮 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 理論計算科学ユニット, 研究員 (20636998)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 磁気冷凍 / 巨大磁気エントロピー変化 / 不純物ドープ / スケーリング則 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，昨年度までに得られた知見を用いて，以下の研究を行った．
(1) 磁気冷凍で用いられるActive Magnetic Regenerator(AMR)サイクルでは，巨大磁気エントロピー変化を示す温度の異なる複数の磁性材料が使用される．この巨大磁気エントロピー変化を示す温度は磁性材料固有であるが，不純物ドープをすることにより制御することが可能である．本研究では，ガドリニウム合金における不純物ドープを扱うことができる数値計算プログラムを開発した．この数値計算プログラムでは，任意の不純物ドープ濃度に依存した，磁気冷凍特性及び，巨大磁気エントロピー変化を示す温度が計算可能である．したがって，この数値計算プログラムを用いることによって，AMRサイクルで使用される磁性材料の選定及び適した不純物ドープ濃度を見積もることが可能となった．
(2) 磁気冷凍では，主に二次相転移温度近傍における磁気エントロピー変化を利用する．二次相転移温度近傍では，物理量が磁場に対する冪乗則に従うというスケーリング則が存在する．このスケーリング則を利用することによって，測定していない磁場領域における磁気冷凍特性を予測することができる．本研究では，平均場近似，モンテカルロ法，実験データを解析することによって，各磁性材料において，スケーリング則が満たされる磁場の上限値を見積もることに成功した．特に，二次相転移温度が低下するにつれ，スケーリング則が破れてしまう磁場の値が小さくなることがわかった．
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