トポロジーの概念にもとづく水素液化機能性材料の開発

基于拓扑概念的氢液化功能材料的开发

基本信息

批准号：
22K19093
负责人：
菊川直樹
金额：
$ 4.16万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究「トポロジーの概念にもとづく水素液化機能性材料の開発」の目的は，磁気冷凍方式で水素液化を促進する物質を「トポロジー」の概念にもとづいて開発することである．具体的には，まずは大きな磁気エントロピー変化を示すバルク物性を有する物質を開発する．空間反転・時間反転対称性のどちらも破り，磁性ワイル物質としての候補とされるRAlT (R: 希土類元素，T: Si, Ge)に着目し，NdAlGeの単結晶育成を浮遊帯域法にておこなった．レーザーを光源とした溶融帯の安定化により，50 mm の単結晶を育成できた．これらを用い，今年度は基礎となるバルク物性を詳細に評価することを目的とし，比熱，磁化率，磁化，熱膨張の測定をおこなった．比熱のシャープな転移と磁化率から磁気秩序は13.5 Kで生じ，他の転移については2 K までは見られなかった．磁化測定からc軸方向にイジング異方性を有することもわかった．熱膨張測定からは温度を下げていくと転移点以下でa軸とc軸ではそれぞれ，膨張および収縮と，異方的な振る舞いをする．これらの結果から，転移温度の一軸圧力下依存性，さらには静水圧力依存性をEhrenfest関係式から求め，姉妹物質(CeAlGe, CeAlSi)の静水圧力依存性ともよく一致していることを明らかにした．また，磁化の温度性を9 Tまで測定し，Maxwell関係式を用いて磁気エントロピー変化を求めた．イジング異方性に関連し軽希土類Nd を含む系において，5 T，9 T までの磁気エントロピー変化は，それぞれ-4.2, および-5.7 J/mol K と比較的大きな値を有する．これらのバルク物性を論文に発表した．今後，ホール効果などの物性も評価していく予定である．

这项研究的目的是“基于拓扑概念的氢液化功能材料的开发”是为了开发基于“拓扑概念”的磁制冷方法来促进氢液化的物质。 Specifically, first, we will develop a material with bulk properties that exhibit large magnetic entropy changes.使用浮动带方法进行了ndalge的单晶生长，重点是ralt（R：稀土元素，T：Si，GE），该方法被认为是磁性物质的候选者。 By stabilizing the melting zone using a laser as the light source, a 50 mm single crystal was able to grow.使用这些，今年，我们测量了特定的热量，磁化率，磁化和热膨胀，目的是详细评估潜在的体积物理特性。特定热的急剧过渡和磁敏感性在13.5 K处导致磁性阶，并且没有看到其他过渡。磁化测量值还表明，C轴方向上有各向异性。根据热膨胀测量值，如果温度降低，温度低于过渡点，并且A-和C轴的行为各向同性，分别膨胀和收缩。这些结果表明，eHrenfest关系的过渡温度和静液压压力依赖性的单轴压力依赖性，表明它与姊妹物质（Cealge和Cealsi）的静水压力依赖性也很吻合。此外，测量磁化的温度最高为9 t，并使用麦克斯韦关系确定磁熵的变化。在包含与Ising各向异性相关的光稀土系统中，磁熵的变化高达5 t和9 t分别具有-4.2和-5.7 j/mol K的相对较大的值。 These bulk properties were published in a paper. In the future, we plan to evaluate physical properties such as Hall effects.