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

磁性形状记忆合金纳米孪晶界磁结构分析与建模研究

• 批准号: 21KK0083
• 负责人: 小田 竜樹
• 金额: $ 8.49万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-10-07 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21KK0083/
• 关键词: 磁気形状記憶合金; 磁歪; バリアント; バンド-ヤン-テラー効果; 準粒子自己無撞着GW法(QSGW法); マルテンサイト相; オーステナイト相; マルテンサイト変態; スピン密度汎関数法; ノンコリニア磁性

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。

为了阐明有望应用于执行器等的磁性形状记忆合金（Ni-Mn-Ga系等）的记忆现象，我们正在与捷克的实验研究小组进行国际联合研究共和国和日本的一个小组正在进行原子尺度的理论研究。去年（Reiwa 3）是（1）Ni-Mn-Ga系统，采用了哈伯德模型U和密度泛函理论（DFT）相结合的方法（DFT+U方法），并考虑了高精度的电子局域化。 GW 法（准粒子利用自洽GW法（QSGW法）发现，某一马氏体相（M相）的原子结构和弹性常数的实验值和理论计算值大致一致。事实证明，电子局域化效应。比U的有效值约为1.8，电子局域效应被认为很重要。今年，取得了以下研究成果。 (2) QSGW 方法为表征马氏体相变的 Band-Jahn-Teller 效应提供了明确的证据。通过广义磁化率的评估，我们通过讨论奥氏体相（A相）的不稳定性，成功地从理论计算中证明了调制M相6M、10M和14M的合理性。特别是，发现化学计量相在10M时变得不稳定，并且清楚地表明可以解释实验事实。 (3) 通过研究A相由于电子数和磁矩引起的不稳定性，我们发现作为不稳定相出现的相的调制波矢量对磁矩的变化很敏感，并且较小很明显，由于磁矩的变化，可能会出现 14M。 （4）金泽大学的研究合作者（晚辈）留在查尔斯大学，与捷克科学院的实验研究人员就实验比较进行了讨论。此外，该研究人员与捷克工业大学和金泽大学的双学位学生合作，利用QSGW方法对Ni-Mn-X体系（X=Al、In）进行了研究，以阐明这一点。与Ga基材料的区别。

项目成果

Quasi-particle self-consistent GW (QSGW) calculation in Ni2MnGa

Ni2MnGa 中的准粒子自洽引力场 (QSGW) 计算

• 发表时间: 2021
• 作者: Masao Obata;Takao Kotani;Tatsuki Oda
• 通讯作者: Tatsuki Oda

Electronic structures of quasiparticle self-consistent GW (QSGW) in ferromagnetic Heusler alloys Ni2MnX (X＝Al, Ga, In)

铁磁Heusler合金Ni2MnX（X＝Al、Ga、In）中准粒子自洽GW（QSGW）的电子结构

• 发表时间: 2023
• 作者: Jakub Lustinec;Masao Obata;Ko Hyodo;Takao Kotani;Ladislav Kalvoda;Tatsuki Oda
• 通讯作者: Tatsuki Oda

チェコ科学アカデミー/カレル大学/チェコ工科大学(チェコ)

捷克科学院/查尔斯大学/捷克技术大学（捷克共和国）

Electronic Structures of ferromagnetic Heusler Alloys Ni2MnX (X＝Al, Ga, In) and Magnetic shape memory effect

铁磁Heusler合金Ni2MnX（X＝Al、Ga、In）的电子结构及磁形状记忆效应

• 发表时间: 2023
• 作者: Jakub Lustinec;Masao Obata;Ko Hyodo;Takao Kotani;Ladislav Kalvoda;Tatsuki Oda
• 通讯作者: Tatsuki Oda

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