中距離スケールの原子位置の可視化によるFe合金の大きな磁気体積効果の起源解明

これまで磁気体積効果と弾性特性の関係は異種の金属原子が不規則に配列する歪んだ合金は構造モデル化が難しく，構造や磁性を平均化することでしか説明できなかった．本研究では広域X線吸収微細構（EXAFS）等，検出可能な構造スケールの異なる放射光実験を駆使して磁気体積効果と弾性特性の解明を目指している．本研究では特に複数の放射光実験データを取り込み，これらを同時に満たす中距離スケールの（> 20Å）合金構造を導出する逆モンテカルロ法を用いて原子レベルでの磁気体積効果メカニズムを調べた．R3年度は熱膨張ゼロのインバー効果を示すFe65Ni35インバー合金について，強磁性と常磁性状態での合金構造の違いを見出し，磁気体積効果の起源がFe-Fe間距離の伸長であることを明らかとした．インバー合金ではFeと同じ強磁性元素のNiが存在するのに，Fe-Ni，Ni-Ni原子間距離ではこの伸長が見られない点が興味深い．この結果を論文発表しプレスリリースも行った．また，Fe65Ni35よりNiリッチで圧力誘起インバー効果を示すFe-Ni合金の合金構造解明にも着手し，現在その結果を論文にまとめている．また3元Fe合金のステンレス合金の合金構造の可視化も試みている．他の原子対よりも磁気体積効果により伸長したFe-Fe原子対を「超秩序構造」と捉えた高精度な解析を用いた，共同研究も推進している．

これまで磁気体積効果と弾性特性の関係は異種の金属原子が不規則に配列する歪んだ合金は構造モデル化が難しく，構造や磁性を平均化することでしか説明できなかった．本研究では広域X線吸収微細構（EXAFS）等，検出可能な構造スケールの異なる放射光実験を駆使して磁気体積効果と弾性特性の解明を目指している．本研究では特に複数の放射光実験データを取り込み，これらを同時に満たす中距離スケールの（> 20Å）合金構造を導出する逆モンテカルロ法を用いて原子レベルでの磁気体積効果メカニズムを調べた．R3年度は熱膨張ゼロのインバー効果を示すFe65Ni35インバー合金について，強磁性と常磁性状態での合金構造の違いを見出し，磁気体積効果の起源がFe-Fe間距離の伸長であることを明らかとした．インバー合金ではFeと同じ強磁性元素のNiが存在するのに，Fe-Ni，Ni-Ni原子間距離ではこの伸長が見られない点が興味深い．この結果を論文発表しプレスリリースも行った．また，Fe65Ni35よりNiリッチで圧力誘起インバー効果を示すFe-Ni合金の合金構造解明にも着手し，現在その結果を論文にまとめている．また3元Fe合金のステンレス合金の合金構造の可視化も試みている．他の原子対よりも磁気体積効果により伸長したFe-Fe原子対を「超秩序構造」と捉えた高精度な解析を用いた，共同研究も推進している．