2015 Fiscal Year Annual Research Report
次世代鉄系酸化物磁石の開拓を目指したフェライト単結晶の育成と磁気異方性の評価
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25420710
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中村 裕之 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00202218)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | フェライト磁石 / 永久磁石 / 磁気異方性 / 単結晶 / フラックス法 / 核磁気共鳴 / メタ磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在市販されている最高性能のフェライト磁石の母材は，六方晶フェライトMFe12O19のMをCa-Laとし（Ca系とよぶ）FeサイトをわずかにCoで置き換えた物質である．ただし，Ca系の相安定性や基礎物性の理解は，単結晶の研究が存在しないため，あまり進んでいなかった．2015年度は，Ca系の応用上の重要性を鑑み，その単結晶育成と基礎物性評価に注力した．なお，Ca系では純粋なCaFe12O19は安定でなく，CaサイトにLaを加えることでマグネトプランバイト型構造（M相）が安定化する．
Sr系の単結晶育成では，従来，Na2Oフラックス法が有効であったが，Ca系では同手法が有効ではなく，様々な試行錯誤の後，最終的には自己フラックス法で単結晶育成に成功した．まず最初に，Coを含まない(Ca-La)Fe12O19系を系統的に育成し，その組成分析からM相の安定領域を明らかにした．また，単結晶の磁化測定より，CaとLaがおよそ半々の組成の物質で困難軸方向の磁化にシャープなメタ磁性的ふるまい（磁化の急激な増大）が存在することを明らかにした．その起源を調べることを目的として，単結晶試料を用いた57Fe-NMR実験も行った．その結果，特定の結晶学的サイト（12kサイト）のFeの磁化容易軸が磁場によって不連続にスイッチする現象を新たに見出した．このことは12kサイトのFeの容易軸が不安定であり，エネルギーが極小となる複数の方向が存在することを示唆している．この事実はM型フェライトの磁性の特徴的なふるまいと深く関連すると考えられ，応用材の高性能化指針を得る上でも重要な知見である．なお，実用材の母材であるCo置換系でも単結晶の育成に成功し，基礎物性の評価を行った．
研究期間全体を通しては，単結晶育成技術が大幅に進歩し，様々な系に対応可能となった．その結果，従前とくらべて格段に高質の情報が入手可能となり，また，その情報によって高性能フェライト磁石開発が加速されると期待される．
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