| 研究課題/領域番号 |
22KJ0691
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| 補助金の研究課題番号 |
21J22546 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分26010:金属材料物性関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
村上 善樹 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 走査透過型電子顕微鏡 / 電子顕微鏡 / 永久磁石 / フェライト磁石 / 磁壁 / 磁気構造 / 磁性材料 / 磁気特性 / 透過型電子顕微鏡 / 位相コントラスト / 微分位相コントラスト法 / 磁区構造 / Nd-Fe-B磁石 / Ferrite磁石 / マイクロマグネティクス理論 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電気自動車の電気モーターがどれほど大きなトルクを生み出すかは用いられる永久磁石材料がどれだけ大きな反発力を維持できるかにかかっている．この指標である保磁力は添加元素や熱処理の最適化によって向上できることが知られ，微細組織を適切に制御することが必須の技術であることは広く認められている．一方で，個々の微細組織がどのような磁気的な特性を持ち，それが磁石全体の性能向上においてどのような役割を果たしているかについては未だ謎が多い．
本研究では，局所磁気構造を観察可能なDPC法の改良と，改良された手法を用いた同一局所領域における微細組織・磁気構造の複合解析によって，微細組織とその磁気特性の解明を目指す．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，走査透過型電子顕微鏡(STEM)の電磁場観察手法である微分位相コントラスト法(DPC法)を，多結晶磁性材料へ適用するための手法の開発と応用を行った．多結晶試料では観察視野内に様々な方位を向いた結晶が多数存在し，また，構造や組成の異なる粒界や粒界相といった微細組織が存在する．このため，多結晶磁性材料のDPC像には，観察したい磁場コントラストに加え，視野内での回折強度変化に伴うコントラストが重畳し，磁気構造の観察が困難であり，特に定量的に扱うのは不可能であった．
R4年度までに，わずかに電子線の入射角度を変化させて取得した多数のDPC信号を重ね合わせることで，回折によるコントラストのみを低減し磁場コントラストのみを結像する傾斜平均化DPC法(tDPC法)を開発し，複雑な構造を持つ永久磁石中の磁区構造を可視化することに成功した．
R5年度においては，磁区の境界である磁壁の幅が，磁壁が位置する微小領域の磁気特性に応じて変化することに着目し，磁壁幅の計測による磁気特性評価を行った．モデル試料はM型フェライト磁石を用い，tDPC法による高分解能観察を行い，得られた像に対してフィッティングを行うことで磁壁の幅を計測する手法を確立した．さらに，観察あるいはデータ処理による幅計測において結果に影響を及ぼしうる要因を網羅的に調査し，磁気特性による磁壁幅の変化が捉えられていることを明らかにした．磁壁の幅は15ナノメートル程度であり，この程度の微小な領域の磁気特性を実験で評価した研究はほかにない．
本研究について，国内および国際学会での口頭発表を行い，論文執筆を行っている．
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