Creation of metal nanoparticles with novel ordering structure derived from interface strain and development of the unexplored physical properties

具有源自界面应变的新颖有序结构的金属纳米颗粒的创建以及未探索的物理特性的发展

• 批准号: 18J15062
• 负责人: 松本 憲志
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J15062/
• 关键词: 元素間固溶性; 未踏規則合金; 層状構造; 元素固溶性

合金相の元素配列は物理的な特性を大きく左右するため、新規物性や優れた特性を示す材料を開拓する上で未踏規則合金の形成は非常に興味がもたれている。ところが、熱力学的に不安定な未踏規則合金を形成することは極めて困難であり、挑戦的な課題である。例えば、FePd3合金相では数多くの規則合金が幾何学的に許容される一方で、熱力学的に安定なL12相以外を実験で実証した報告例はない。したがって、この課題に取り組むためには結晶構造を制御する新しい戦略が必要となる。そこで、課題申請ではA1-PdInxナノ粒子にInと固溶できずPdと固溶可能なFeを熱拡散させることで、Inを等方的に粒子表面に放出させ、Inの大きな原子半径に由来する界面応力を利用した未踏FePd合金相の形成を計画していた。結果としては当初の予定とは異なりInは三元系Fe-Pd-In合金相として存在していたが、L10-FePdユニットセル層とPd-In固溶体原子層が交互積層した先例のないZ3-Fe(Pd,In)3ナノ粒子の形成に成功した。また、第一原理計算の結果から、Z3構造の形成駆動力がInの置換サイト（Feと隣接しない原子配置）であることが分かっただけでなく、Inと同様の元素間固溶性を有する元素添加でのみZ3構造が安定化することが明らかになった。またZ3-Fe(Pd,In)3ナノ粒子の磁気特性が、In量がより少ない場合に形成されるL12-(Fe,In)Pd3ナノ粒子と飽和磁化が同程度である一方で、15倍程高い保磁力を有することが分かった。これは、Z3構造が極めて異方性の高い結晶構造であるためと考えられる。以上より、界面応力による未踏規則合金相の形成は達成されなかったが、元素間固溶性による未踏規則合金の熱力学的安定化が達成された。

Alloy phase の elements with column は な characteristics of physical を big き く around す る た め, new rules や optimal れ た を shown す を material to develop す る で not stepping rules on alloy の form は に tumblers が も た れ て い る. と こ ろ が, thermodynamics な に unrest has not stepped rules alloy を form す る こ と は extremely め て difficult で あ り, pick 戦 な subject で あ る. Example え ば, FePd3 alloy phase で は more く の rules alloy が geometry に allowable さ れ る で, thermodynamic に settle な L12 phase outside を be 験 で card be し た report cases of は な い. The topics of たがって and <s:1> are に to take the むために crystalline structure of the たがって formation to control the する new formation and が necessary となる. そ こ で, project application で は A1 - PdInx ナ ノ particle に と In solid solution で き ず Pd と solid solution may な Fe を hot company, scattered さ せ る こ と で, In を に release party に particle surface さ せ, large In の き な atomic radius に origin す 応 force を る interface using し た not formed を program step FePd alloy phase の し て い た. Results と し て は の original designated と は different な り は In Fe - Pd - ternary alloy phase In と し て exist し て い た が, L10 FePd ユ ニ ッ ト セ ル と Pd - solid solution In the atomic layer が interaction horizon し た precedent の な い Z3 - Fe (Pd, In) 3 ナ の ノ particles formed に successful し た. ま た, first principles calculation results の か ら, Z3 structure の 駆 power が の replacement In サ イ ト (Fe と 隣 meet し な い atomic configuration) で あ る こ と が points か っ た だ け で な く, with others In と の elements between solid solubility を have す る elements add で の み Z3 construction が stabilization す る こ と が Ming ら か に な っ た. ま た Z3 - Fe (Pd, In) 3 ナ ノ particle magnetic 気 の が, In quantity が よ り less な い occasions に form さ れ る L12 - (Fe) In Pd3 ナ と ノ particles with degree of saturation magnetization が で あ で る party, 15 times cheng high い protect magnetic を す る こ と が points か っ た. <s:1> れ が, Z3 structure が extremely めて anisotropic <s:1> high <s:1> crystalline structure であるためと study えられる. Above よ り, interface 応 に よ る not tread rules alloy phase の form は reach さ れ な か っ た が, element between solid solubility に よ る not stepping rules alloy の thermodynamics stabilization が reach さ れ た.

项目成果

微量In元素添加がもたらす新奇規則化合金相Fe-Pdナノ粒子の形成

添加微量In元素形成新型有序合金相Fe-Pd纳米颗粒

• 发表时间: 2018
• 作者: 松本憲志;佐藤良太;寺西利治
• 通讯作者: 寺西利治

微量第三元素の固溶性を駆動力とした新奇規則合金の形成

利用微量叔元素的固溶度作为驱动力形成新型有序合金

• 发表时间: 2019
• 作者: 松本憲志;佐藤良太;寺西利治
• 通讯作者: 寺西利治

微量第三元素の固溶性制御による新奇規則化合金相Fe-Pdナノ粒子の創製

通过控制微量第三元素的固溶度制备新型有序合金相 Fe-Pd 纳米颗粒

• 发表时间: 2019
• 作者: 松本憲志;佐藤良太;寺西利治
• 通讯作者: 寺西利治

第三元素添加がもたらす新規規則化合金相Fe-Pdナノ粒子の発見

通过添加第三种元素发现新的有序合金相 Fe-Pd 纳米颗粒

• 发表时间: 2018
• 作者: 松本憲志;佐藤良太;寺西利治
• 通讯作者: 寺西利治

Formation of Novel Ordered Fe-Pd Alloy Nanoparticles caused by the Elemental Miscibility of Trace Third Elements

微量第三元素的元素混溶性导致新型有序铁钯合金纳米粒子的形成

• 发表时间: 2019
• 作者: Kenshi Matsumoto;Ryota Sato;Yasutomi Tatetsu;Toshiharu Teranishi
• 通讯作者: Toshiharu Teranishi