| 研究概要 |
最近,磁気冷凍が地球環境にやさしく,かつ省エネルギーが図りやすい冷凍技術として注目されている.磁気冷凍は磁気熱量効果を利用した冷凍法であり,その実現には大きな磁気熱量効果を示す物質の開発が不可欠である.われわれは一次転移が大きな磁気熱量効果を示す可能性があることを指摘し,2002年にMnAs_<1-x>Sb_xが室温付近で巨大磁気熱量効果を示すことを見出した,本研究はMnAs_<1-x>Sb_xを中心に,室温から低温での磁気冷凍デバイスを開発するための磁気冷凍特性の評価を目的とした.得られた成果は以下のとおりである.
1)MnAs_<1-x>Sb_xの磁気熱量効果に及ぼす熱処理の効果を詳細に調べ,この物質が溶融状態からクエンチして再焼鈍することにより,良好な磁気熱量特性が再現性よく得られることを見出した.
2)巨大磁気熱量効果の原因を調べるために,MnAs_<1-x>Sb_xの低温X線回折実験を行った.その結果,x=0.1の示す磁気転移は構造相転移を伴わない一次転移であることが明らかになった.
3)断熱温度変化を直接測定する装置を作製し,MnAs_<0.9>Sb_<0.1>について測定を行った.その結果,T_cで5Tの磁場をかけたとき,約10Kの断熱温度変化を計測した.これは磁気冷凍材料としても十分大きく,MnAs_<1-x>Sb_xの巨大磁気熱量効果が直接検証された.
4)MnAs_<1-x>Sb_x以外の物質として,反強磁性-強磁性転移を示すMn_<3-x>Co_xGaCやフェリ磁性-常磁性転移を示すHo(Co_<1-x>Ni_x)_2についても磁気熱量効果の評価を行い,それぞれの一次転移温度付近で大きな磁気熱量効果を観測した.
5)典型的な遍歴電子メタ磁1生体であるCo(S_<1-x>Se_x)_2の磁気熱量効果を測定し,理論との比較を行ない,その結果を熱力学的に検討した.その結果,室温で巨大磁気熱量効果を示す物質を一次転移に求める場合,遷移金属ベースの化合物が希土類化合物より有利であることも示すことができた.これは今後の物質探索の大きな指針になるものと考えられる.
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