本研究成果のポイント

① サマリウム(Sm)とコバルト(Co)を主成分とする永久磁石、いわゆる、「サマコバ永久磁石」の磁区を、SPring-8で開発された世界最高性能の放射光磁区観察技術を用いて鮮明に可視化。
② 外部から磁場が加えられた際に、磁石内部で磁気的に弱い部分として、従来指摘されていた粒界相に加え、Sm系酸化物粒の周囲も同様に弱点であることが判明。
③ 本研究で得た知見を基に、粒界相の改質、および、Sm酸化物の低減により、サマコバ磁石の特性が飛躍的に向上すると期待される。

概要

公益財団法人高輝度光科学研究センター(JASRI)、東京理科大学、公益財団法人応用科学研究所(RIAS)、東北大学は、大型放射光施設SPring-8 BL25SUの走査型軟Ｘ線磁気円二色性(Soft X-ray Magnetic Circular Dichroism: Soft XMCD)顕微分光装置を利用し、Sm2Co17系サマリウム・コバルト磁石(サマコバ磁石)の磁区が磁場印加によって変化する様子を鮮明に捉えました。サマコバ磁石の磁区観察に関する先行研究では、磁気的に弱い部分が磁石内部の粒界にあることが指摘されていましたが、本研究では磁石内部に不純物粒として分布する希土類酸化物粒子と磁石粒子との界面近傍も主要な弱点であることを明らかにしました。つまり、粒界の改質(具体的には、磁性を弱める)、および、希土類酸化物の生成を抑制する生産プロセスを開発すれば、サマコバ磁石の特性がさらに向上すると考えられます。これにより、より高温下での使用ならびに高磁気特性の長期安定的な維持が可能になり、一般の工業製品はもちろんのこと、その他にも例えば、航空・宇宙分野などへの貢献が期待されます。
本成果は、JASRI 中村哲也 客員主席研究員（本務所属は 東北大学国際放射光イノベーション・スマート研究センター 教授）、JASRI石上啓介 博士研究員、隅谷和嗣 研究員、梶原堅太郎 主幹研究員、東京理科大学 田村隆治 教授、 加藤涼（研究参加当時 修士課程2年）、丸山涼（研究参加当時 修士課程2年）、RIAS 松浦裕 特別研究員が、JST産学共創基礎基盤研究プログラムの研究課題 「永久磁石の微細組織とその局所磁気特性の解析による高保磁力化の指針構築」(JPMJSK1617)の下で実施したものです。今回の研究成果は、米国物理学協会の学術雑誌「Applied Physics Letters」オンライン版に7月15日に掲載予定です。
 
プレスリリース本文（PDF、※2020年7月14日に訂正版へ差換）
※1頁目の【概要】の最終行を以下のとおり訂正いたしました。（2020年7月14日）
【訂正前】「Applied Physics Letters」オンライン版に7月13日に掲載されます。
【訂正後】「Applied Physics Letters」オンライン版に7月15日に掲載予定です。

図１ 異方性(Sm, Ce)₂(Co, Fe, Cu, Zr)17磁石のバルク磁化曲線(a)。Co L₃ XMCD比を用いた磁区像の外部磁場依存性、外部磁場=+5.0 T(b)、-0.4 T(c)、-0.5 T(d)、-1.1 T(e)。結晶粒内に磁化反転が進展した領域の拡大図(f)。磁化曲線の場所依存性、結晶粒界(g)、粒界三重点(h)、結晶粒界から結晶粒内に向かって磁化反転が進展した位置(i)、非磁性相から結晶粒内に向かって磁化反転が進展した位置(j)、結晶粒内(k)、局所磁化曲線の全体平均(l)。

論文情報：
“Magnetization Reversal of (Sm, Ce)₂(Co, Fe, Cu, Zr)₁₇ Magnets as per Soft X-Ray Magnetic Circular Dichroism Microscopy”
（軟Ｘ線磁気円二色性顕微鏡による(Sm, Ce)2(Co, Fe, Cu, Zr)17磁石の磁化反転解析）
Yutaka Matsuura, Ryo Maruyama, Ryo Kato, Ryuji Tamura, Keisuke Ishigami, Kazushi Sumitani, Kentaro Kajiwara, and Tetsuya Nakamura
Applied Physics Letters
DOI：10.1063/5.0005635

関連リンク：
公益財団法人高輝度光科学研究センター(JASRI)
SPring-8
公益財団法人応用科学研究所(RIAS)
東京理科大学
東北大学国際放射光イノベーション・スマート研究センター
東北大学