Study on magnetic structure analysis and modeling in the nano twin boundary of magnetic shape memory alloy

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アクチュエータ等への応用が見込まれる磁気形状記憶合金(Ni-Mn-Ga系等)の記憶現象について、原子サイズでの機構解明を目標に、チェコ共和国実験研究グループとの国際共同研究や日本グループによる理論研究を進めている。昨年度(令和3年度)は(1)Ni-Mn-Ga系で、ハバードモデルのUと密度汎関数法(DFT)を組み合わせた法(DFT＋U法)、および電子局在性を高精度に考慮できるGW法(準粒子自己無撞着GW法：QSGW法)を用いて電子局在の効果について、あるマルテンサイト相(M相)の原子構造や弾性定数が実験値と理論計算値がおおよそ一致する結果が得られることが判明した。具体的Ｕの有効数値は1.8程度で、電子局在効果が重要と考えられる。今年度は以下の研究実績があった。(2)QSGW法は、マルテンサイト変態を特徴づけるバンド-ヤン-テラー効果を明確に証拠付けるものであった。一般化感受率の評価を通して、オーステナイト相(A相)の不安定性の議論から、変調Ｍ相である6M、10M、14Mの各相を理論計算から正当化することに成功した。特に化学量論相においては10Mへ不安定化すると分かり、実験事実を説明できることが明らかになった。(3)電子数および磁気モーメントによる、Ａ相の不安定性の調査を通して、不安定相として出現する相の変調波数ベクトルは、磁気モーメント変化に敏感であり、Mn濃度変化により生じると思慮される小さな磁気モーメント変化により14Ｍが出現し得ることが明らかとなった。(4)金沢大学研究分担者(若手)は、カレル大学に滞在して、実験との比較においてチェコ科学アカデミーの実験研究者と議論を行った。またこの研究者は、チェコ工科大と金沢大の二重学位制度学生と協力し、Ni-Mn-X系(X＝Al,In)でQSGW法での研究を実施して、Ni-Mn-Ga系との相違点を明らかにする研究を実施した。