Ni基ホイスラー合金の磁場誘起構造相変態に伴う巨大磁気抵抗効果の起源解明

• 研究課題/領域番号: 25289217
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属物性・材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 梅津 理恵 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60422086)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2013年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
• キーワード: 電子・磁気物性 / 構造相変態 / 巨大磁気抵抗効果 / 電子状態 / 磁気モーメント

研究成果の概要

非化学量論組成Ni基ホイスラー合金は磁場印加に伴い常磁性マルテンサイト相から母相強磁性相へ相変態を起こす. その際に, 単に磁化が大きく変化するだけでなく, 巨大磁気抵抗効果や巨大磁気熱量効果も示し, このようなドラスティックな変化は電子状態の変化に起因すると考えられている. 本研究では, Ni-Mn-In, Ni-Mn-Sn, Ni-MnSbの3種の合金系について比熱測定を行い, 電子比熱係数やデバイ温度を調べてマルテンサイト相と母相における値の違いを調べた. フェルミ面における電子状態密度はマルテンサイト相の方が母相よりも低く, これは3種の合金系において共通の特徴であることが分かった.

研究成果

• [雑誌論文] NiMn-based metamagnetic shape memory alloys (2016)
  • 著者名/発表者名: R.Y. Umetsu, X. Xu, and R. Kainuma
  • 雑誌名: Scripta Mater. (Invitation Only: Viewpoint) 巻: 116 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2016.01.006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Drastic Change in the Density of States upon Martensitic Phase Transition of Ni2Mn1+xIn1-x (2015)
  • 著者名/発表者名: S.Y. Zhu, M. Ye, K. Shirai, M. Taniguchi, S. Ueda, Y. Miura, M. Shirai, R.Y. Umetsu, R. Kainuma, T. Kanomata, and A. Kimura
  • 雑誌名: J. Phys. Cond. Matter 巻: 27 号: 36 ページ: 362201-362201
  • DOI: 10.1088/0953-8984/27/36/362201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Phase Diagram of Heusler alloy system Ni2Mn1-xCrxGa (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Adachi, R. Kouta, M. Fujio, T. Kanomata, R. Y. Umetsu, X. Xu and R. Kainuma
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 75 ページ: 1187-1191
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2015.12.118
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of pressure on the magnetic and structural transition temperatures of the shape memory alloys Ni50+x(Mn0.5Fe0.5)25Ga25-ｘ (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Adachi, M. Kato, T. Kanomata, D. Kikuchi, X. Xu, R.Y. Umetsu, R. Kainuma and K.R.A. Ziebeck
  • 雑誌名: Physica B 巻: 464 ページ: 83-87
  • DOI: 10.1016/j.physb.2015.02.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] メタ磁性形状記憶効果を示すNi基ホイスラー合金の磁気特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅津理恵、許皛、伊東航、鹿又武、貝沼亮介
  • 雑誌名: まてりあ 巻: 54 号: 3 ページ: 98-104
  • DOI: 10.2320/materia.54.98
  • NAID: 130004735454
  • ISSN: 1340-2625, 1884-5843
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic Properties of the Ferromagnetic Shape Memory Alloys Ni50+xMn27－xGa23 in Magnetic Fields (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuo Sakon, Kohei Otsuka, Junpei Matsubayashi, Yuushi Watanabe, Hironori Nishihara, Kenta Sasaki, Satoshi Yamashita, Rie Y. Umetsu, Hiroyuki Nojiri, Takeshi Kanomata
  • 雑誌名: Materials 巻: 7 号: 5 ページ: 3715-3734
  • DOI: 10.3390/ma7053715
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic Field-Induced Reverse Martensitic Transformation and Thermal Transformation Arrest Phenomenon of Ni41Co9Mn39Sb11 Alloy (2014)
  • 著者名/発表者名: Rie Y Umetsu, Xiao Xu, Wataru Ito, Takumi Kihara, Kohki Takahashi, Masashi Tokunaga and Ryosuke Kainuma
  • 雑誌名: metals 巻: 4 号: 4 ページ: 609-622
  • DOI: 10.3390/met4040609
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phase diagram and magnetic moment of Ni50+xMn27-xGa23 ferromagnetic shape memory alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Y. Umetsu, H. Ando, S.Yamashita, K. Endo, H. Nishihara, R. Kainuma, T. Kanomata, K. R. A.Ziebeck
  • 雑誌名: JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS 巻: 579 ページ: 521-528
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.06.125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Site occupancy and magnetic moment of Fe in Ni2Mn0.3Fe0.7Ga alloy by neutron powder diffraction Study (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Y. Umetsu, D. Kikuchi, K. Koyama, K.Watanabe, Y.Yamaguchi, R. Kainuma, T. Kanomata
  • 雑誌名: JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS 巻: 580 ページ: 506-511
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.06.124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic phase diagram of Ni2Mn1.44-xCuxSn0.56 shape memory alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kanomata, R. Y. Umetsu, K. Ohtsuki, T. Shoji, K. Endo, K. Fukushima, H. Nishihara, W. Ito, Y. Adachi, T. Miura, K. Oikawa, R. Kainuma, K. R. A. Ziebeck
  • 雑誌名: JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS 巻: 590 ページ: 221-226
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.12.045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic phase diagram of ferromagnetic shape memory alloys Ni2MnGa1-xFex (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hayasaka, S. Aoto, H. Date, T. Kanomata, X. Xu, R.Y. Umetsu, M. Nagasako, T. Omori, R. Kainuma, T. Sakon, H. Nishihara, K. R. A. Ziebeck
  • 雑誌名: J ALLOY COMPD 巻: 591 ページ: 280-285
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.12.035
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural and Magnetic Properties of Magnetic Shape Memory Alloy Ni₄₆Mn₄₁In₁₃ under Magnetic Fields (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Abematsu, R.Y. Umetsu, R. Kainuma, T. Kanomata, K. Watanabe, and K. Koyama
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 55 号: 3 ページ: 477-481
  • DOI: 10.2320/matertrans.M2013372
  • NAID: 130004455259
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Normal and inverse magnetocaloric effects in the ferromagnetic shape memory alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kataoka, T. Kanomata, R. Y. Umetsu, R. Kainuma
  • 雑誌名: J MAGN MAGN MATER 巻: 361 ページ: 34-43
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.02.068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetoresistance and Transformation Hysteresis in the Ni₅₀Mn_34.4In_15.6 Metamagnetic Shape Memory Alloy (2013)
  • 著者名/発表者名: R Y Umetsu, et al.
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 54 号: 3 ページ: 291-296
  • DOI: 10.2320/matertrans.M2012365
  • NAID: 10031155952
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mössbauer spectroscopy studies on magnetic properties for 57Fe-substituted Ni-Mn-Sn metamagnetic shape memory alloys (2013)
  • 著者名/発表者名: R.Y. Umetsu, K. Fukushima, K. Sano, T. Kanomata, Y. Taniguchi, Y. Amako, and R. Kainuma
  • 雑誌名: Metals 巻: 3 号: 2 ページ: 225-236
  • DOI: 10.3390/met3020225
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Repulsive magneto-structural interaction in the ferromagnetic shape memory alloys Ni2Mn1+xIn1-x (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Kataoka, R. Y.Umetsu, W.Ito, T.Kanomata, R.Kainuma
  • 雑誌名: J. Mag. Mag. Mater. 巻: 327 ページ: 125-131
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2012.09.023
  • 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] Magnetic Moment of Cu-Modified Ni2MnGa Magnetic Shape Memory Alloys (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kanomata, K. Endo, N. Kudo, R.Y. Umetsu, H. Nishihara, M. Kataoka, M. Nagasako, R. Kainuma and K.R.A. Ziebeck
  • 雑誌名: Ｍetals 巻: 3 号: 1 ページ: 114-122
  • DOI: 10.3390/met3010114
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic properties and phase diagram of Ni50Mn50-xGax ferromagnetic shape memory alloys (2013)
  • 著者名/発表者名: X. Xu, Xiao, M. Nagasako, W. Ito, R. Y. Umetsu, K. Kanomata, R. Kainuma
  • 雑誌名: ACTA MATERIALIA 巻: 6 号: 18 ページ: 6712-6723
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2013.07.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stress-induced Transformation at Low Temperatures in Ni_<45>Co_5Mn_<36>In_<14> Metamagnetic Shape Memory Alloy (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Niitsu, X. Xu, R. Y. Umetsu and R. Kainuma
  • 雑誌名: Applied Physics Leteers 巻: 103 号: 24 ページ: 242406-242406
  • DOI: 10.1063/1.4840336
  • 査読あり
• [学会発表] Temperature dependence of the electrical resistivity on the Heusler alloy system Ni2MnGa1-yFey (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Adachi, Y. Ogi, N. Kobayashi, Y. Hayasaka, T. Kanomata, R.Y. Umetsu, X. Xu and R. Kainuma
  • 学会等名: The Fifth International Confenrence on Ferromagnetic Shape Memory Alloys
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2016-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] Evidence of Change of the Density of States During Transformation in Ni-Mn-X (X = In, Sn and Sb) Alloys (2016)
  • 著者名/発表者名: R.Y. Umetsu, X. Xu, W. Ito, T. Kanomata and R. Kainuma
  • 学会等名: The Fifth International Confenrence on Ferromagnetic Shape Memory Alloys
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2016-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] Phase Diagrams and Physical Properties of Ferromagnetic Shape Memory Heusler Alloys (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Y. Umetsu
  • 学会等名: CIMTEC 2016, 7th Forum on New Materials
  • 発表場所: Perugia, Italy
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ni2MnGaのプレマルテンサイト変態温度のFe, Cr置換効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安達義也，小木雄貴，鹿又 武，梅津理恵，パーマナンド シャルマ，湯葢邦夫，古原 忠，許 皛，貝沼亮介
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス、仙台市
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Magnetic properties of NiMn-based Heusler alloys with metamagnetic shape memory effects (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Y. Umetsu
  • 学会等名: BIT’s 2nd Annual World Congress of Smart Materials, WCSM 2016
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2016-03-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ホイスラー型Ni基強磁性形状記憶材料（基調講演） (2015)
  • 著者名/発表者名: 貝沼亮介、許皛、梅津理恵
  • 学会等名: 平成27年度日本金属学会秋期講演大会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス、福岡市
  • 年月日: 2015-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Ni2MnGaのマルテンサイト変態温度に対するPt置換効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三井好古，梅津理恵，安達義也，鹿又武
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 （東京）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] Mn2-xNi1+xGaの磁気特性と圧力効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉峰裕貴，三井好古，廣井政彦，松林和幸，上床美也，梅津理恵，小山佳一
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 （東京）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] Ni2Mn1-xCrxGaのマルテンサイト変態の圧力効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安達義也，藤尾貢寛，鹿又武，梅津理恵，許皛，貝沼亮介
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 （東京）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] Ni-Mn-Snメタ磁性形状記憶合金の母相とマルテンサイト相における低温比熱測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅津理恵，伊東航，許皛，鹿又武，貝沼亮介
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 （東京）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 形状記憶合金の極低温域における超弾性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 貝沼亮介、新津甲大、許皛、梅津理恵、大森俊洋
  • 学会等名: 日本金属学会2015年春期講演大会
  • 発表場所: 東京大学 （東京）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] Ni50-xCoxMn31.5Ga18.5の高圧効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安達義也、池田大地、松田有矢、鹿又武、松林和幸、上床美也、梅津理恵、許皛、貝沼亮介、片岡光生
  • 学会等名: 日本金属学会2015年春期講演大会
  • 発表場所: 東京大学 （東京）
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] Ni50-xCoxMn31.5Ga18.5の磁場効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 池田大地, 安達義也, 加藤宏朗, 鹿又武, 許皛, 貝沼亮介, 梅津理恵, シャルマ パーナンド, 牧野彰宏, 片岡光生
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋期講演大会（第155回）
  • 発表場所: 名古屋大学 （愛知県、名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] Magnetic properties and electronic state for metamagnetic shape memory alloys Ni-Mn-Z (Z = Sn and In (2014)
  • 著者名/発表者名: Ｒ．Ｙ． Ｕｍｅｔｓｕ
  • 学会等名: International Material Research Congress, IMRC 2014
  • 発表場所: Cancun (Mexico)
  • 年月日: 2014-08-17 – 2014-08-21
  • 招待講演
• [学会発表] Magnetic field effects on the martensitic transition of Ni50-xCoxMn31.5Ga18.5 Heusler alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Ikeda, Y. Adachi, K. Koike, H. Kato, T. Satake, Y. Mizuno, T. Kanomata, R.Y. Umetsu, X. Xu, R. Kainuma, M. Kataoka
  • 学会等名: 6th International Workshop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields, MAP6
  • 発表場所: Southern Beach Hotel & Resort OKINAWA (Naha city, Okinawa, Japan)
  • 年月日: 2014-07-08 – 2014-07-11
• [学会発表] Magnetic properties and electronic state of Ni-Mn-Sn metamagnetic shape memory alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: Ｒ．Ｙ． Ｕｍｅｔｓｕ
  • 学会等名: Moscow International Symposium on Magnetism", MISM-2014
  • 発表場所: Moscow （Russia）
  • 年月日: 2014-06-01
  • 招待講演
• [学会発表] Ni2Mn1-xCrxGaの磁気相図 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安達義也，幸田竜二，早坂祐樹，鹿又武，梅津理恵，三井好古，許 皛，長迫実，貝沼亮介
  • 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、平塚市）
  • 年月日: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [学会発表] Ni50-xCoxMn31.5Ga18.5の磁気相図 (2014)
  • 著者名/発表者名: 池田 大地, 安達 義也, 鹿又 武, 三井 好古, 梅津理恵, シャルマ パーマナンド, 牧野 彰宏, 許 キョウ, 貝沼 亮介, 片岡 光生
  • 学会等名: 日本金属学会春期大会
  • 発表場所: 東京工業大学 （東京）
  • 年月日: 2014-03-21 – 2014-03-23
• [学会発表] Magnetic properties of metamagnetic shape memory alloys of Ni50Mn50-xSnx in Mn-rich region (2013)
  • 著者名/発表者名: R.Y. Umetsu, A. Sheikh, W. Ito, B. Ouladdiaf, K.R.A. Ziebeck, T. Kanomata and R. Kainuma
  • 学会等名: THERMEC 2013
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada (USA)
  • 年月日: 2013-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] Ni-Co-Mn-In合金のマルテンサイト変態における磁場ヒステリシスの磁場掃引速度依存性の調査 (2013)
  • 著者名/発表者名: 許皛, 木原工, 徳永将史, 松尾晶, 伊東航, 梅津理恵, 貝沼亮介
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 金沢大学 （石川県、金沢市）
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] Magnetic properties of the ground state in Ni-Mn-Sn metamagnetic shape memory alloys (2013)
  • 著者名/発表者名: R.Y. Umetsu, A. Sheikh, W. Ito, B. Ouladdiaf, K.R.A. Ziebeck, T. Kanomata and R. Kainuma
  • 学会等名: The fourth ICFSMA 2013
  • 発表場所: Boise, Idaho (USA)
  • 年月日: 2013-06-06
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://adox-system.sakura.ne.jp/bmg_member/?p=15
• [備考]
  • URL: http://adox-system.sakura.ne.jp/bmg_member/?p=15