X線磁気トモグラフィー法を用いた３次元ナノ磁区構造観察による磁性機能の解明

通过使用 X 射线磁断层扫描观察三维纳米磁畴结构来阐明磁功能

• 批准号: 20H00349
• 负责人: 鈴木 基寛
• 金额: $ 29.2万
• 依托单位: Kwansei Gakuin University (2021-2023)Japan Synchrotron Radiation Research Institute (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00349/
• 关键词: 磁気イメージング; ３次元磁区構造; 放射光; ３次元磁区観察; スキルミオン; 焼結永久磁石; Ｘ線イメージング; 磁区構造; トポロジカル磁区構造; トポロジカル磁気構造

本研究でこれまで開発してきた走査型Ｘ線磁気トモグラフィー法での試料環境の拡張と適用試料の拡大を目的とし、強磁場印加条件での測定のためのセットアップを開発した。オフラインの超伝導磁石および電磁石を併用することで、最大5Tまでの磁場を試料に印加したのちの残留磁化状態での磁気トモグラフィー観察を可能とした。本手法を先端的な永久磁石材料である微細粒径ネオジム焼結磁石に適用した。その結果、ヒステリシス曲線に沿った減磁過程での永久磁石試料内部の磁区構造を３次元的に観察することに初めて成功した。これにより、これまでマイクロ磁気シミュレーションでしか研究されていなかった逆磁区核生成部位を実験的に特定するとともに、逆磁区が伝播していく様子を可視化することができた。以上の成果をまとめた論文が高インパクトジャーナルに掲載された。一方で、結像型X線磁気トモグラフィー法の開発については、フレネルゾーンプレートによる結像光学系ではノイズや統計精度の点で課題が明らかになった。そのため、直接撮像型の高感度検出器の利用を検討したが、SPring-8のビームタイムが取得できなかったため、予定通り研究を進めることができなかった。また、フレネルゾーンプレートに変わる高効率の結像光学素子として、Advanced KBミラーの利用の検討を行った。ベクトル磁気トモグラフィー再構成アルゴリズムについては、実測データへの適用を予定していたが、元の画像データのノイズ成分が妨げとなり、十分な精度での再構成を行うには至っていない。しかし、その解析の過程で、元画像の密度分布の微分に起因するアーティファクトを取り除くためのアルゴリズム開発を行い、ノイアーティファクトを効果的に除去することに成功した。

This study is aimed at exploring the characteristics of X-ray magnetic resonance (XRF) method for the determination of sample environment, sample size, and high magnetic field conditions. The magnetic field of the sample with the maximum of 5T can be detected by the magnetic field detector. The method is applicable to fine particle diameter sintered magnet materials. The results show that the magnetic field structure in the permanent magnet sample along the demagnetization curve is successfully observed in the third dimension. This is the first time that the magnetic field has been studied and the nucleus of the diamagnetic region has been visualized. The above results are published in the paper. The development of X-ray magnetic resonance imaging methods is a key issue in the field of optical imaging systems. The use of high sensitivity detectors of direct imaging type is discussed, SPring-8 is obtained, and predetermined communication is studied. A discussion on the utilization of high-resolution junction optics and Advanced KB optics was conducted. The composition of the composition. In the process of analysis, the differential causes of the density distribution of the meta-images are removed successfully.

项目成果

鈴木基寛・工学部教授ら研究グループが最先端の永久磁石材料内部の微小磁石の振舞いを３次元透視観察に成功

工程学院铃木元弘教授领导的研究小组成功地对尖端永磁材料内部微磁体的行为进行了 3D 透明观察。

Extremely Long Chains of Magnetic Particles via Large Plastic Beads Observed in Bimodal Magnetic Elastomers

在双峰磁性弹性体中观察到通过大塑料珠的极长磁性粒子链

• DOI: 10.1021/acs.langmuir.3c00150
• 发表时间: 2023
• 期刊: Langmuir
• 影响因子: 3.9
• 作者: Urano Rio;Chen Kejun;Akama Shota;Takeda Yoshihiro;Maruyama Takayuki;Suzuki Motohiro;Takeuchi Akihisa;Uesugi Masayuki;Kawai Mika;Mitsumata Tetsu
• 通讯作者: Mitsumata Tetsu

磁気スキルミオンストリングの３次元形状の観察

磁性斯格明子弦三维形状的观察

• 发表时间: 2021
• 作者: 関真一郎;鈴木基寛;石橋未央;高木里奈;Nguyen Duy Khanh;塩田陽一;柴田基洋;小椎八重航;十倉好紀;小野輝男
• 通讯作者: 小野輝男

XFEL照射によって誘起されるフェムト秒磁気ダイナミクス

XFEL 辐射引起的飞秒磁动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木基寛;泉瞭;岡部純幸;久保壮生;堀尾眞史;鷲見寿秀;和田哲弥;久保田雄也;宮西宏併,富樫格;松田巌;大河内拓雄;山田貴大;田中義人
• 通讯作者: 田中義人

磁石の中の竜巻（スキルミオンひも）の三次元形状の可視化に成功～新しい磁気情報処理手法の開拓に期待

成功可视化磁铁内部龙卷风（斯格明子弦）的三维形状——对磁信息处理新方法开发的期待