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2020 年度 実績報告書

パルスおよび定常強磁場を用いた巨大磁気熱量効果の発現機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K13979
研究機関東北大学

研究代表者

木原 工  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (80733021)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード磁気冷凍 / 磁気熱量効果 / ホイスラー合金 / 強磁場 / 比熱
研究実績の概要

昨年度までの研究で、ホイスラー合金NiCoMnGaの磁場誘起オーステナイト相における特異な磁気熱量特性が実験的に明らかとなった。また磁場中比熱と第一原理計算の結果から、強磁性オーステナイト相(立方晶)では状態密度が微少な格子歪に対し敏感に応答し、それにより電子エントロピーが大きく変化することが明らかになった。最終年度である本年度は、これまでの研究の総括として、Ni-Mn基ホイスラー合金NiMnZ (Z=Ga, In, Sn, and Sb)における巨大磁気熱量効果の発生メカニズムを統一的に理解するために、同じ13族のZ = GaとInの比較を通して、電子の遍歴性が磁気熱量効果に与える影響を調べた。第一原理計算を用いてNiCoMnGaとNiCoMnInのバンド構造と磁気構造およびそれらの正方晶歪依存性を詳細に調べた。結果、原子間距離に応じて磁気構造と結晶構造(および状態密度)との結合に変化が生じ、電子エントロピーに起因する磁気熱量効果に強い組成依存性が現れることが明らかとなった。これらの結果は、Physical Review Materials誌で発表した。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Observation of inverse magnetocaloric effect in magnetic-field-induced austenite phase of Heusler alloys Ni50?xCoxMn31.5Ga18.5 (x=9?and?9.7)2021

    • 著者名/発表者名
      Kihara T.、Roy T.、Xu X.、Miyake A.、Tsujikawa M.、Mitamura H.、Tokunaga M.、Adachi Y.、Eto T.、Kanomata T.
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 5 ページ: 0344416

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.5.034416

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Element-specific field-induced spin reorientation and tetracritical point in MnCr2S42021

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Sh.、Suwa H.、Kihara T.、Nomura T.、Kotani Y.、Nakamura T.、Skourski Y.、Zherlitsyn S.、Prodan L.、Tsurkan V.、Nojiri H.、Loidl A.、Wosnitza J.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 ページ: L020408

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.L020408

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Capacitive detection of magnetostriction, dielectric constant, and magneto-caloric effects in pulsed magnetic fields2020

    • 著者名/発表者名
      Miyake Atsushi、Mitamura Hiroyuki、Kawachi Shiro、Kimura Kenta、Kimura Tsuyoshi、Kihara Takumi、Tachibana Makoto、Tokunaga Masashi
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 91 ページ: 105103~105103

    • DOI

      10.1063/5.0010753

    • 査読あり
  • [学会発表] Observation of inverse magnetocaloric effect in magnetic-field-induced austenite phase of Heusler alloys Ni41Co9Mn31.5Ga18.52020

    • 著者名/発表者名
      T. Kihara, T. Roy, X. Xu, A. Miyake, M. Tsujikawa, H. Mitamura, M. Tokunaga, Y. Adachi, and T. Kanomata
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Research in High Magnetic Fields
    • 国際学会
  • [学会発表] ホイスラー合金Ni41Co9Mn31.5Ga18.5の磁場誘起オーステナイト相における負の磁気熱量効果2020

    • 著者名/発表者名
      木原工, Xiao Xu, 三宅厚志, Tufan Roy, 三田村幸裕, 徳永将史, 安達義也, 鹿又武
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会

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公開日: 2021-12-27  

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