室温変形による磁気構造転移の制御とダイナミクスの解明

室温变形控制磁结构转变并阐明动力学

基本信息

批准号：
22K20363
负责人：
森竣祐
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20363/
关键词：
透過型電子顕微鏡磁気構造応力相転移

项目摘要

今年度は、スキルミオンやヘリカル磁気構造を示す磁性材料の加工を行い、局所的な変形が可能な形状に設計することを主な研究目的とした。作製方法には集束イオンビーム法を用いており、板状から棒状の形までマイクロメートルオーダーで制御することが可能である。同時に、透過型電子顕微鏡（TEM）で観察可能な厚さに薄片化した。作製した試料を用いて、ローレンツTEM観察により外部磁場を印加しながら磁気構造を観察し、同時に室温で試料に荷重を印加できることを確認した。印加する荷重の大きさは段階的に制御でき、またそれぞれの大きさで一定の時間保持できるため、各段階における磁気構造のその場観察が可能である。したがって、本研究の室温変形における磁気構造変化の直接観察に向け、基本的な実験環境を構築することができた。観察試料の設計と並行して、試料中に生じる応力の大きさを有限要素法によりシミュレーションした。その分布をマッピングすることで、磁気構造変化を誘起する応力の大きさや変位の方向との関係など、観察結果と比較して解析を行っている。応力の計算結果は、試料のジオメトリや境界条件、材料の弾性率など物性にも依存する。これらの結果から、どのような形状や実験条件が応力の影響を調査するのに効果的であるかなど、試料作製の次なる指針にフィードバックできる。現在は、応力分布が均一になるような比較的小さな棒状などに加工しており、ジオメトリの影響を調査している。

今年，我们的主要研究目标是处理表现出Silimion和螺旋磁性结构的磁性材料，并设计它们具有允许局部变形的形状。制造方法使用聚焦的离子束法，并且可以在微米级的杆上控制板的形状。同时，将薄膜飞向厚度，可以使用透射电子显微镜（TEM）观察到。使用准备好的样品，在通过Lorentz TEM观察施加外部磁场时观察了磁性结构，同时，确认可以在室温下向样品施加载荷。可以分阶段控制所施加的载荷的大小，并且可以在每个尺寸的一定时间段内保持，从而可以在每个阶段对磁性结构进行原位观察。因此，创建了一个基本的实验环境，以直接观察本研究室温变形过程中磁性结构的变化。与观察到的样品的设计并行，样品中产生的应力大小通过有限元方法模拟。通过映射分布，可以通过比较引起磁性结构变化的应力的大小以及与位移方向与观察结果进行分析。应力计算的结果还取决于物理特性，例如样品的几何形状，边界条件和材料的弹性模量。这些结果允许对样本制备的下一个指南进行反馈，例如哪种形状和实验条件有效地研究了压力的影响。目前，该系统正在处理成相对较小的杆状杆，这使应力分布甚至使几何形状的影响。