パルス磁場下における測温技術の開発と磁性形状記憶合金への応用

• 研究課題/領域番号: 23340096
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 徳永 将史 東京大学, 物性研究所, 准教授 (50300885)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2013年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2012年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2011年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 磁性 / 強磁場物性 / 磁気熱量効果 / 強磁場 / 比熱 / 相転移 / 物性実験 / 磁性形状記憶合金

研究概要

高速で試料の温度を測定できるシステムを立ち上げ、瞬間的に強磁場を発生可能なパルス磁場下における磁気熱量効果の測定を確立した。パルス磁場下では試料と外界との熱接触を抑えた断熱条件の実現が容易であり、高精度に磁気熱量効果を測定できる。本研究で立ち上げた測定システムを用いて磁性形状記憶合金において報告されていた巨大な負の辞意熱量効果の全貌を直接観測することに世界で初めて成功した。またその結果の詳細な考察によって、負の磁気熱量効果に対するスピン系、電子系および格子系の寄与をそれぞれ評価することにも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Spin Frustration from cis-Edge or -Corner Sharing Metal-Centered Octahedra (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Gautier, K. Oka, T. Kihara, N. Kumar, A. Sundaresan, M. Tokunaga, M. Azuma, and K. R. Poeppelmeier
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 号: 51 ページ: 19268-19274
  • DOI: 10.1021/ja409831h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of Berry ' s Phase in a Bulk Rashba Semiconductor (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Murakawa, M. S. Bahramy, M. Tokunaga, Y. Kohama, C. Bell, Y. Kaneko, N. Nagaosa, H. Y. Hwang, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Science 巻: 342 号: 6165 ページ: 1490-1493
  • DOI: 10.1126/science.1242247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat-pulse measurements of specific heat in 36 ms pulsed magnetic fields (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kohama, Y. Hashimoto, S. Katsumoto, M. Tokunaga, and K. Kindo
  • 雑誌名: Meas. Sci. Tech 巻: 24 号: 11 ページ: 115005-115005
  • DOI: 10.1088/0957-0233/24/11/115005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic field hysteresis under various sweeping rates for Ni-Co-Mn-In metamagnetic shape memory alloys (2013)
  • 著者名/発表者名: X. Xu, T. Kihara, M. Tokunaga, A. Matsuo, W. Ito, R.Y. Umetsu, K. Kindo, R. Kainuma
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 巻: 103 号: 12 ページ: 122406-122406
  • DOI: 10.1063/1.4821184
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Thermal Transformation Arrest Phenomenon in NiCoMnAl Heusler Alloys (2013)
  • 著者名/発表者名: X. Xu, W. Ito, M. Tokunaga, T. Kihara, K. Oka, R. Y. Umetsu, T. Kanomata, and R. Kainuma
  • 雑誌名: Metals 巻: 3 号: 3 ページ: 298-311
  • DOI: 10.3390/met3030298
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adiabatic measurements od magneto-caloric effects in pulsed high magnetic fields up to 55 T (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kihara, Y. Kohama, Y. Hashimoto, S. Katsumoto, and M. Tokunaga
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum 巻: 84 号: 7
  • DOI: 10.1063/1.4811798
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Microscopic Study on NiCoMnAl Metamagnetic Shape Memory Alloy by <i>In Situ</i> Observation under a Pulsed High Magnetic Field (2013)
  • 著者名/発表者名: X Xu, et al.
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 54 号: 3 ページ: 357-362
  • DOI: 10.2320/matertrans.MBW201202
  • NAID: 10031155963
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant Magnetoresistance Effect in the Metal - Insulator Transition of Pyrochlore Oxide Nd_2Ir_2O_7 (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuhira, M. Tokunaga, M. Wakeshima, Y. Hinatsu, and S. Takagi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 82 号: 2 ページ: 23706-23706
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.023706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-Induced Magnetostructural Transitions in Antiferromagnetic Fe_<1+ y>Te_<1- x>S_x (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga, T. Kihara, Y. Mizuguchi, and Y. Takano
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys 巻: 170 号: 5-6 ページ: 340-345
  • DOI: 10.1007/s10909-012-0673-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Magnetic Field Dependence of Magnetodielectric Properties in Sr_2CoSiz_2O_7 crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Akaki, T. Tadokoro, T. Kihara, M. Tokunaga, and H. Kuwahara
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys 巻: 170 号: 5-6 ページ: 291-295
  • DOI: 10.1007/s10909-012-0796-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic Magnetic Properties in Åkermanite Sr_2MSi_2O_7 (M=Co, Mn) crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Akaki, T. Tadokoro, H. Kuwahara, T. Kihara, and M. Tokunaga
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc 巻: 62 号: 12 ページ: 1812-1814
  • DOI: 10.3938/jkps.62.1812
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetotransport Property of the Hole-doped Delafossite CuCr0.97Mg0.03O2 with a Spin-3/2 Antiferromagnetic Triangular Sublattice (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Okuda, S. Oozono, T. Kihara, and M. Tokunaga
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc 巻: 62 号: 12 ページ: 2168-2172
  • DOI: 10.3938/jkps.62.2168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiferroic properties of an °akermanite Sr_2CoSi_2O_7 single crystal in high magnetic fields (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Akaki, H. Iwamoto, T. Kihara, M. Tokunaga, and H. Kuwahara
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 号: 6
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.060413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-Induced Magnetostructural Transitions in Antiferromagnetic Fe_<1+ y>Te_<1- x>S_x (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga, T. Kihara, Y. Mizuguchi, and Y. Takano
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 81 号: 6 ページ: 063703-063703
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.063703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical imaging and magnetocaloric effect measurements in pulsed high magnetic fields and their application to Ni-Co-Mn-In Heusler alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Kihara
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: (In press)(未定) ページ: S722-S725
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2012.02.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic Upper Critical Field of BiS_2 -Based Superconductor LaO_<0.5>F_<0.5>BiS_2
  • 著者名/発表者名: Y. Mizuguchi, A. Miyake, K. Akiba, M. Tokunaga, J. Kajitani, and O. Miura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B.
  • 査読あり
• [学会発表] 高速比熱測定による電子系と核スピン系の分離 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木原工, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] 物性研究所における非破壊パルスマグネットを用いた研究の現状 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金道浩一、徳永将史、近藤晃弘、三宅厚志、小濱芳允、川口孝志、松尾晶、 坂井義和、大矢孝一、赤木暢、木原工、岩浅歩、望月健生、河智史朗、秋葉和人、渋谷純平
  • 学会等名: 元素戦略プロジェクト大型研究施設連携シンポジウム2014
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（千葉県）
• [学会発表] 高速比熱測定による電子系と核スピン系の分離 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木原工，小濱芳允，東中隆二，山田瑛，松田達磨，青木勇二，徳永将史
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学（静岡県）
• [学会発表] パルス強磁場下における磁気熱量効果測定と比熱測定への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木原工, 他
  • 学会等名: 物性研究所短期研究会
  • 発表場所: 物性研究所(千葉県)
  • 年月日: 2013-10-31
• [学会発表] パルス磁場下での比熱測定とその応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小濱芳充, 他
  • 学会等名: 物性研究所短期研究会
  • 発表場所: 物性研究所(千葉県)
  • 年月日: 2013-10-31
• [学会発表] パルス磁場下比熱測定装置によるCu_3Mo_2O_9の熱力学的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小濱良光, 他
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学(徳島県)
  • 年月日: 2013-09-25
• [学会発表] Heat Pulse Measurements of Specific Heat under High Magnetic Fields at Low Temperatures (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kihara, et al .
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron System 2013
  • 発表場所: Tokyo (Japan)
  • 年月日: 2013-08-07
• [学会発表] パルス強磁場下での準断熱法による比熱測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小濱芳充, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学(広島県)
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] パルス強磁場を使ったメタ磁性形状記憶合金NiCoMnInの磁気熱量効果測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木原工, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学(広島県)
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Magnetoelectric Effects in Single-domain Crystals of BiFeO3 (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga, M. Akaki, H. Kuwahara and T. Ito
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
• [学会発表] Magneto-Caloric Effect Measurement System for Pulsed High Magnetic Fields (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kihara, Y. Kohama, A. Miyake, Y. Hashimoto, S. Katsumoto and M. Tokunaga
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
• [学会発表] パルス強磁場下における磁気熱量効果測定と比熱測 定への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木原工、小濱芳允、三宅厚志、橋本義昭、勝本信吾、徳永将史
  • 学会等名: 東京大学物性研究所 短期研究会
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（千葉県）
• [学会発表] パルス磁場下比熱測定装置によるCu3Mo2O9の熱力学的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小濱芳允，黒江晴彦，長谷正司，岡邦彦，伊藤利充，永崎洋，徳永将史，金道浩一
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県）
• [学会発表] パルス強磁場下での準断熱法による比熱測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小濱芳允，徳永将史，金道浩一
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] パルス強磁場を使ったメタ磁性形状記憶合金NiCoMnInの磁気熱量効果測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木原工，徳永将史，Xiao Xu，伊東航，貝沼亮介
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] パルス強磁場下における反強磁性Fe1+yTe1-xSxの磁気抵抗測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河智史朗，赤木暢，小濱芳允，徳永将史，水口佳一，高野義彦
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] Ca2CoSi2O7結晶における2次の電気磁気効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 赤木暢，徳永将史，桑原英樹
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] 物性研非破壊マグネットを使った物性実験の現状と展望 (2012)
  • 著者名/発表者名: 徳永将史, 他
  • 学会等名: 金属材料研究所強磁場超伝導材料研究センター研究会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] Title : Developments at Pulsed High Field Laboratory in ISSP (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga, et al
  • 学会等名: Science and Technology at High Magnetic Fields
  • 発表場所: Madrid (Spain)
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] Field-induced magnetostructural transitions in antiferromagnetic Fe_<1+ y>Te_<1- x>S_x (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga, et al
  • 学会等名: 10th International Conference on Research in High Magnetic Fields
  • 発表場所: Wuhan (China)
  • 年月日: 2012-07-05
• [学会発表] Nd_2Ir_2O_7の金属絶縁体転移における強磁場効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松平和之, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] Fe_<1+y>(Te_<1-x>S_x)の磁場誘起相転移 (2012)
  • 著者名/発表者名: 徳永将史
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Studies on Bi1-xLaxFeO3 crystals in pulsed high magnetic fields (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga, M. Akaki, H. Kuwahara, K. Oka, and T. Kihara
  • 学会等名: The 19th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Busan (Korea)
• [学会発表] Anisotropic magnetic properties in kermanite Sr-2 MSi2O7 (M=Co, Mn) crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Akaki, T. Tadokoro, H. Kuwahara, T. Kihara and M. Tokunaga
  • 学会等名: The 19th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Busan (Korea)
• [学会発表] Field-Induced Magnetostructural Transitions in Antiferromagnetic Fe1+yTe1-xSx (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga, T. Kihara, Y. Mizuguchi and Y. Takano
  • 学会等名: The 10th International Conference on Research in High Magnetic Fields
  • 発表場所: Wuhan (China)
  • 招待講演
• [学会発表] High Magnetic Field Dependence of Magnetodielectric Properties in Sr2CoSi2O7 Crystal (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Akaki, T. Tadokoro, T. Kihara, M. Tokunaga, and H. Kuwahara
  • 学会等名: The 10th International Conference on Research in High Magnetic Fields
  • 発表場所: Wuhan (China)
• [学会発表] Developments at pulsed high field laboratory in ISSP (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga
  • 学会等名: Science and Technology at High Magnetic Fields
  • 発表場所: Madrid (Spain)
  • 招待講演
• [学会発表] 物性研非破壊マグネットを使った物性実験の現状と展望 (2012)
  • 著者名/発表者名: 徳永将史
  • 学会等名: 金属材料研究所強磁場超伝導材料研究センター研究会
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所（宮城県）
  • 招待講演
• [学会発表] マルチフェロイック物質Cu3Mo2O9の強磁場磁化・分極測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川卓哉，木野亮，佐藤輔，青木謙人，伊藤龍亮，保坂朋宏，黒江晴彦，関根智幸，木原工，徳永将史，長谷正司，竹端寛治，北澤英明，岡邦彦，伊藤利充，永崎洋，松本正茂
  • 学会等名: 日本物理学会 ２０１２年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] パルス強磁場を使った磁気熱量効果測定装置の開発とメタ磁性形状記憶合金Ni-Co-Mn-Inへの応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木原工
  • 学会等名: 2011年日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] パルス強磁場下におけるメタ磁性形状記憶合金Ni-Co-Mn-In系の磁気熱量効果測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木原工
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Optical imaging and magnetocaloric effect measurements in pulsed high magnetic fields and their application to Ni-Co-Mn-In Heusler alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kihara, et al
  • 学会等名: ICOMAT-2011
  • 発表場所: Osaka (Japan)
  • 年月日: 2011-09-05
• [学会発表] High-speed imaging system and magnetocaloric effect measurement system with a pulsed magnetic field and the corresponding measurements of the Ni-Co-Mn-In Heusler alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: 木原工
  • 学会等名: International Conference on Martensitic Transformations 2011
  • 発表場所: 千里阪急ホテル
  • 年月日: 2011-09-05
• [産業財産権] 電気伝導性材料及びそれを用いた抵抗温度計 (2014)
  • 発明者名: 松平和之,分島亮,徳永将史
  • 権利者名: 松平和之,分島亮,徳永将史
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-03-31
  • 外国
• [産業財産権] 電気伝導性材料及びそれを用いた抵抗温度計 (2014)
  • 発明者名: 松平和之、分島亮、徳永将史
  • 権利者名: 松平和之、分島亮、徳永将史
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-03-31
  • 外国