非破壊パルス強磁場磁束濃縮法による超100T高感度磁化測定

• 研究課題/領域番号: 17K18758
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性物理およびその関連分野
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 鳴海 康雄 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (50360615)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: パルス強磁場 / 100テスラ / 磁束濃縮法 / 非破壊 / 磁化測定 / 磁束濃縮 / 非破壊パルス強磁場 / 磁束濃縮器 / 低温 / 100T / 100 T

研究成果の概要

本研究の目的は、非破壊パルス電磁石を用いて磁束を濃縮する新しい磁場発生技術を確立し、人類が未だ成し得ていない電磁石の破壊・変形を伴うことの無い100テスラの磁場発生と、その磁場下での磁化測定を実現する事である。パルス磁場下の金属には、磁束の浸入を妨げるための遮蔽電流が誘起される。この時、排斥された磁束が残された非金属領域に集中すると、元の磁場強度を上回る局所的強磁場の実現が期待できる。この考えをもとにして無酸素銅製の治具を作成し、パルス磁場中に挿入する実験を行ったところ、約5テスラの初期磁場が約10テスラまで増加する、約200パーセントの磁場増強が可能であることを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電子や原子核のスピンに直接作用する磁場は、物理現象を解明する基礎研究から、磁性材料や電子デバイスを制御するための産業応用に至る、様々な分野で必要不可欠な外場である。磁場発生技術の長い歴史の中で、非破壊パルス磁場による100テスラの更新は多年の悲願であり、新しい磁場発生技術の開発が切望されていた。本研究で示した非破壊磁束濃縮法の実現はその状況に風穴を開ける重要な成果である。また、超強磁場を必要としない多くの磁場発生装置の小型化にも貢献出来るため、社会的意義も高い。

研究成果

• [雑誌論文] Optical selection rules of the magnetic excitation in the S=1/2 one-dimensional Ising-like antiferromagnet BaCo2V2O8 (2022)
  • 著者名/発表者名: S. Kimura, H. Onishi, A. Okutani, M. Akaki, Y. Narumi, M. Hagiwara, K. Okunishi, K. Kindo, Z. He, T. Taniyama, M. Itoh
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 105 号: 1 ページ: 014417-014417
  • DOI: 10.1103/physrevb.105.014417
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Incubation Time of Occurrence of Magnetic Field-Induced Martensitic Transformation in an Fe–24.8Ni–3.7Mn (at%) Alloy (2021)
  • 著者名/発表者名: Song Yuxin、Tanaka Junya、Narumi Yasuo、Hagiwara Masayuki、Fukuda Takashi、Kakeshita Tomoyuki、Sugiyama Masaaki、Terai Tomoyuki
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 62 号: 11 ページ: 1614-1618
  • DOI: 10.2320/matertrans.MT-M2021088
  • NAID: 130008107740
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • 年月日: 2021-11-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonreciprocal linear dichroism observed in electron spin resonance spectra of the magnetoelectric multiferroic Pb(TiO)Cu4(PO4)4 (2021)
  • 著者名/発表者名: Akaki Mitsuru、Kimura Kenta、Kato Yasuyuki、Sawada Yuya、Narumi Yasuo、Ohta Hitoshi、Kimura Tsuyoshi、Motome Yukitoshi、Hagiwara Masayuki
  • 雑誌名: Physical Review Research 巻: 3 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevresearch.3.l042043
  • NAID: 120007181720
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnetic Properties of S = 1/2 Distorted Kagome Antiferromagnet CdCu3(OH)6Cl2 with Low-Symmetry Orbital Arrangement (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Hiroyuki K.、Noguchi Naoya、Ishii Yuto、Oda Migaku、Chen Jie、Yamaura Kazunari、Yamashita Satoshi、Nakazawa Yasuhiro、Kida Takanori、Narumi Yasuo、Hagiwara Masayuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 90 号: 4 ページ: 044714-044714
  • DOI: 10.7566/jpsj.90.044714
  • NAID: 40022540074
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Field-induced successive phase transitions in the J1?J2 buckled honeycomb antiferromagnet Cs3Fe2Cl9 (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishii Y.、Narumi Y.、Matsushita Y.、Oda M.、Kida T.、Hagiwara M.、Yoshida H. K.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 103 号: 10 ページ: 104433-104433
  • DOI: 10.1103/physrevb.103.104433
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetization Process in EuCo2P2 and EuT2Ge2 (T: transition metal): Comparison of Experiment and Theory (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi Tetsuya、Tahara Time、Kida Takanori、Narumi Yasuo、Hagiwara Masayuki、Kindo Koichi、Iha Wataru、Ashitomi Yousuke、Yara Tomoyuki、Nakashima Miho、Amako Yasushi、Hedo Masato、Nakama Takao、?nuki Yoshichika
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 90 号: 3 ページ: 034709-034709
  • DOI: 10.7566/jpsj.90.034709
  • NAID: 210000158858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ga Substitution Effect on the Valence Transition of Eu2Pt6Al15 (2020)
  • 著者名/発表者名: Oyama Kohei、Mitsuda Akihiro、Wada Hirofumi、Narumi Yasuo、Hagiwara Masayuki、Takahashi Ryunosuke、Wadati Hiroki、Setoyama Hiroyuki、Kindo Koichi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 89 号: 11 ページ: 114713-114713
  • DOI: 10.7566/jpsj.89.114713
  • NAID: 210000158606
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Forced Magnetostrictions and Magnetic Properties of Ni2MnX (X = In, Sn) Ferromagnetic Heusler Alloys (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakon Takuo、Yamazaki Junya、Komori Takumi、Kanomata Takeshi、Narumi Yasuo、Hagiwara Masayuki、Nojiri Hiroyuki、Adachi Yoshiya
  • 雑誌名: Materials 巻: 13 号: 9 ページ: 2017-2017
  • DOI: 10.3390/ma13092017
• [雑誌論文] Vanishment of Metamagnetic Transition in the Metal-to-Insulator Transition Compound BaVS3 under High Pressure (2020)
  • 著者名/発表者名: Tahara Time、Kida Takanori、Narumi Yasuo、Takeuchi Tetsuya、Nakamura Hiroyuki、Miyake Kazumasa、Kindo Koichi、Hagiwara Masayuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 89 号: 6 ページ: 064711-064711
  • DOI: 10.7566/jpsj.89.064711
  • NAID: 40022254211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Angle-dependent nontrivial phase in the Weyl semimetal NbAs with anisotropic Fermi surface (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Komada, H. Murakawa, M. S. Bahramy, T. Kida, K. Yokoi, Y. Narumi, K. Kindo, M. Hagiwara, H. Sakai, and N. Hanasaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 101 号: 4 ページ: 045135-6
  • DOI: 10.1103/physrevb.101.045135
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 4Heを用いた1 K以下極低温におけるパルス強磁場磁化測定装置開発Ⅱ (2020)
  • 著者名/発表者名: 松崎大亮, 鳴海康雄, 竹内徹也, 和氣剛, 中村裕之, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] ダイアモンド格子磁性体MnSc2S4の磁場-温度相図 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鳴海康雄, 佐藤和樹, 松崎大亮, 竹内徹也, 和氣剛, 中村裕之, 山下智史, 中澤康浩, 冬広明, 福田貴光, 橘高俊一郎, 榊原俊朗, 松尾晶, 金道浩一, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] ユーザーファシリティーとしてのパルス強磁場 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鳴海康雄
  • 学会等名: 強磁場コラボラトリー2030シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 4Heを用いた1 K以下極低温におけるパルス強磁場磁化測定装置開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松崎大亮, 佐藤和樹, 鳴海康雄, 竹内徹也, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] パルス強磁場下における1K以下極低温装置開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松﨑大亮, 佐藤和樹, 鳴海康雄, 竹内徹也, 萩原政幸
  • 学会等名: 物性研短期研究会／強磁場科学研究会
• [学会発表] Non-Destructive Pulsed High Magnetic Field Generation by means of a Flux Compression (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Narumi and M. Hagiwara
  • 学会等名: The 16th International Conference on Megagauss Magnetic Field Generation and Related Topics,
  • 国際学会
• [学会発表] 非破壊パルス強磁場磁束濃縮法II (2018)
  • 著者名/発表者名: 鳴海康雄，萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] 非破壊パルス強磁場磁束濃縮法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鳴海康雄, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会