産学共創基礎基盤研究プログラム 磁石 新技術説明会 ～解析・分析技術～
日時：2018年02月22日(木) 10:15～14:55
会場：JST東京本部別館1Fホール（東京・市ケ谷）
参加費：無料
主催：科学技術振興機構
後援：特許庁
発表内容一覧
発表内容詳細
- 計測
1）磁性材料内部の磁気構造を可視化する技術
高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所 放射光科学第一研究系 准教授 小野 寛太
新技術の概要
磁性材料の内部の磁気構造をナノメートルの分解能で可視化できる技術を提案します。放射光X線を利用したX線顕微鏡、中性子回折など量子ビームの利用技術の応用により可能となった今後の磁性材料開発に不可欠な評価技術です。本技術の材料開発への利用、測定装置への応用のご提案をお願いいたします。
従来技術・競合技術との比較
従来の磁区構造の観察技術は、表面の磁区を観察するものがほとんどであり、磁石などの内部の磁気構造情報や磁性材料の材料パラメータを抽出することが困難でした。本手法では、磁石や軟磁性材料などの内部情報の解析が可能となります。
新技術の特徴
・ナノメートルでの磁気構造観察
・微細結晶粒１粒子での磁気特性評価
・磁性材料の磁気構造の可視化
想定される用途
・モーターなどの永久磁石開発
・軟磁性材料（鉄心など）開発
・磁気メモリー、高感度磁気センサーなどのスピントロニクス材料開発
関連情報
・外国出願特許あり
- 計測
2）磁性材料の評価手法としての強磁性NMRとその汎用化の試み
京都大学 大学院工学研究科 材料工学専攻 教授 中村 裕之
新技術の概要
強磁性NMRは基礎研究の場では古くから知られているが、その一方で、分析技術としてのNMRや医療用MRIとは装置も得られる情報も異なり、また実験の煩雑さなどの理由もあり一部の専門家の利用にとどまっていました。我々はNMRを強磁性材料評価に適用するべく、新たな手順や装置の開発、測定の簡略化や汎用化を進めてきました。本技術の材料開発への利用、測定装置への応用のご提案をお願いいたします。
従来技術・競合技術との比較
磁性の微視的・選択的・局所的分析手法としては57Fe核のメスバウア分光がよく知られています。今回提案する57Fe核のNMRはそれと類似の情報を与えますが、格段に分解能が高く、それに加えて特定の原子位置の局所的な磁気異方性の情報も得られることに特徴があります。また、磁石、メモリー、センサーなどの磁性材料開発で重要なFe以外の元素、例えばCoやMn、の解析にも利用できます。
新技術の特徴
・高分解能
・局所的磁気異方性の解析
・様々な磁性原子の解析が可能
想定される用途
・磁石、軟磁性材料、磁気メモリ、磁気センサーなどの内部磁場の解析
・磁石などの局所的磁気異方性の解析
・分析技術としての57Feメスバウア分光の代替技術
- 計測
3）⁵⁷Fe メスバウアー分光法と核共鳴散乱法
兵庫県立大学 大学院物質理学研究科 物質科学専攻 教授 小林 寿夫
新技術の概要
メスバウアー分光法及び核共鳴散乱法は、原子核をプローブとして電子状態（磁気モーメントや価数など）を元素選択的に測定する手法です。入射する電磁波の偏光や磁気モーメントの方向を制御することでさらに詳細な電子状態の議論が可能となりました。本技術の材料開発への利用、測定装置への応用のご提案をお願いいたします。
従来技術・競合技術との比較
材料科学の分野において、本手法は物質中の鉄原子の電子状態や局所的な対称性の測定に特化した測定手法です。多相状態の材料や物質についても、全ての鉄原子の状態を測定することが可能です。また、磁場印可や温度変化についても簡便に測定が可能です。
新技術の特徴
・元素選択的な測定が可能
・磁場中や温度変化の測定が容易
・多相試料の測定も容易
想定される用途
・永久磁石、軟磁性材料、磁気メモリー、磁気センサーなどの磁性材料の測定、解析
・材料中の微量な鉄原子を含む材料中での鉄原子の局所構造と電子状態
関連情報
・サンプルあり
- 計測
4）交番磁気力顕微鏡：磁石評価に資する新たな機能性の開発
秋田大学 大学院理工学研究科 附属理工学研究センター 教授 齊藤 準
新技術の概要
交番磁気力顕微鏡は、近距離力が主である磁性材料の表面で、遠距離力である磁気力の交番力を同期検波することで高い空間分解能を実現しています。さらに新たに超常磁性探針を用いることで、強い直流磁場に対して磁場計測方向が変化しない高精度計測が可能になりました。本技術では凹凸の大きな磁石材料など試料の磁区観察や、直流磁場と交流磁場の同時計測も可能です。本技術の材料開発への利用、測定装置への応用のご提案を希望します。
従来技術・競合技術との比較
従来の磁気力顕微鏡では困難であった、①試料表面での磁場計測による、高い空間分解能の実現、②磁場計測方向の制御による、磁場の極性（上向き／下向き等）検出、③磁場の周波数分光による直流磁場と交流磁場の同時計測、等を実現しました。②項については、従来の磁気光学顕微鏡では困難な凹凸の大きな試料の磁区観察が可能となります。
新技術の特徴
・試料表面での磁場計測が永久磁石などの強磁場発生試料や高密度磁気記録メディアでも可能。
・磁石の破断面試料など、試料表面の凹凸の大きな試料でも磁場計測が可能。
・直流磁場と交流磁場の同時計測が可能。
想定される用途
・磁石、磁気記録メディアなどの表面での磁区観察。
・磁石の粒界破断面での磁区観察。
・磁石の交流磁場印加時の磁区構造変化の観察。
関連情報
・外国出願特許あり
- 計測
5）磁石の内部磁場分布とMFM及びMOKEによる表面磁区構造の相関性の検討
静岡理工科大学 理工学部 物質生命科学科 教授 小林 久理眞
新技術の概要
永久磁石の表面磁区構造の観察結果と、磁石内部の実測磁場の測定結果を比較し、その相関性を実験結果とシミュレーションで検討する解析手法を提案します。本技術の材料開発への利用、測定装置への応用のご提案をお願いいたします。
従来技術・競合技術との比較
上記のように同一の解析領域でMFMとMOKEの測定結果を解析する手法は、従来の観察技術にはありません。これにより、従来手法では難しかった永久磁石などの内部磁場や局所反磁界などの解析が可能と材料開発の新たなツールとなることが期待できます。
新技術の特徴
・実測磁場とシミュレーションの比較による解析
想定される用途
・実用磁石の内部磁場分布の測定
・局所反磁界の測定
関連情報
・サンプルあり
- 計測
6）収差補正STEMによる高性能磁石の原子レベル構造解析
九州大学 大学院総合理工学研究院 物質科学部門 准教授 板倉 賢
新技術の概要
高感度元素分析器を装備した収差補正STEMとミクロンオーダーで狙って加工できるFIB-SEM技術を駆使した、元素置換サイトの直接可視化やローレンツ磁化分布像などの原子レベルの微細構造解析法などを提案いたします。本技術は、ナノスケールレベル構造制御による高性能磁石の開発など新たな磁性材料などの開発の有効なツールとなります。磁性材料、磁気デバイス開発への利用、関連測定装置の開発などのご提案をお願いいたします。
従来技術・競合技術との比較
最新の収差補正STEMを用いると、従来は放射光でしか得られなかった微量元素の置換サイトの情報まで、ナノレベルの局所領域から得ることができます。また、FIB-SEMを併用すればミリサイズの試料から特定箇所をナノスケールで狙って解析可能であり、局所的かつ直接的なナノ構造情報を取得できます。
新技術の特徴
・ミリからサブナノまでのマルチスケール構造情報をシームレスに取得
・作製したままの無加工試料からナノ領域を選択して解析可能
・元素識別原子像や磁化分布像などナノスケールで直接可視化
想定される用途
・磁石材料、金属材料の粒界拡散など空間的に偏った組織制御材料の構造・組成評価
・各種の磁性材料の磁気特性に対応する微細構造情報の取得
・ナノスコピックな階層的構造を有する材料にも適用可能
- 計測
7）走査型ラウエ顕微鏡システム
高輝度光科学研究センター 利用研究促進部門 主席研究員 中村 哲也
新技術の概要
多結晶材料表面に露出した結晶方位の分布をサブミクロンの空間分解能で計測する新手法として放射光集光ビームを利用した走査型ラウエ顕微鏡システムを提案します。本技術の材料開発への利用、関連測定装置の開発などのご提案をお願いいたします。
従来技術・競合技術との比較
放射光集光ビームによる先端的なラウエＸ線回折計測の技術です。同種の結晶方位分布解析法である電子後方散乱回折（EBSD)法と比べ、検出深度が約２桁大きく、表面状態の影響を受けにくいという特徴があります。
新技術の特徴
・金属系材料のみならず、セラミックスなど絶縁体の結晶方位解析にも対応
・空間分解能や測定効率は放射光を利用する場合に劣るが、将来的にはLab装置への組み込みも考えられる
・測定の前処理が殆ど不要であるため、試料準備が容易かつ確実
想定される用途
・異方性永久磁石材料における磁石粒子の配向分布と保磁力の相関解析
・配向性鉄鋼材料の結晶方位分布の高精度・高信頼解析
・微小介在物の結晶構造の推定
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