# Fileset

[NRIMNews1991-11.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/85076fff-8a67-4b44-9ef6-a2bbbf9dd44d/download)

## Creator

真鍋 烈

## Rights

In Copyright[In Copyright](http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/)

## Other metadata

[金材技研ニュース 1991 No.11](https://mdr.nims.go.jp/datasets/1cd62f78-9c13-49ee-ad3e-2f22b98a5fb9)

## Fulltext

金属技研ニュース　1991　No.11七〇一．ゼE①o一一〇＝ωE0箏○コーooo－o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－ooo］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］o〕f←‘・新Lいスピン波をパーマ回イ細線2次元格手で発生／酸化物超口箏体の磁界特性を左右する揺らぎ／ステンレス釦の液体Na腐食賦験磁気双極子相互作用による新スピン波を鰍則磁性体の細線格子で発生に成功　日常広く使用されている磁気テープ，磁気ディスク，永久磁石などは，磁性体微粒子の集合体である。これらの磁気応用機器では，微粒子の大きさと形状，それらのばらつき，および集合の状態によって機器の性質が大きく左右されることは，よく知られている事実である。しかしながら，現在の材料科学は，このような微粒子すなわち微細な構造体が，相互作用を持って集合している不均質非連続体に関して，充分に有効な情報を与えるには至っていない。　生体では，個々の微細な構造体が秩序を持って組織を作り，それらが連動して有機的に作動している。その結果，秩序のない組織体よつも著しく高い機能が発揮されている。このような問題に材料基礎科学のメスを入れるために，当研究所を中心とした国際流動基礎研究「微細な秩序構造を有する金属物質の人工組織体の創製と新機能発現に関する研究」（金材技研ニュース，1989年，Nα12参照）が，平成元年度からスタートした。このプロジェクトの中で当研究所は，電子線を直径35nmに絞ってコンピュータで走査する電子線リソグラフ装置を作製し，それを用いて形状や大きさを正確にそろえ，一定の秩序を持たせた細線や微粒子の配列を薄膜に彫刻して，その磁気的性質を調べている。　高透磁率合金パーマロイの細線からなる2次元格子を，シリコン単結唱の基板上に作製してその　磁兄双竈子相互作用によるスピン波が初めて観測　されたパーマロイ細線2次元格子（白い縞模様）マイクロ波共鳴を調べたところ，新しいスピン波が観測された。従来から知られているスピン波は隣接した電子が，相互にそのスピンを平行にしようとする量子論的な交換相互作用により，スピン整列の波動が伝わる現象である。今回のスピン波は，規貝1」的な細線問の磁気双極子相互作用によるもので，初めて観測された現象である。　このプロジェクトを推進することにより，現在の材料科学では不明確であった個々の微粒子の本質的な性質や集合した微粒子が持つ性質などが，順次明らかにされていくものと思われる。更に，微粒子1個に1ビットの情報を記録する超高密度磁気記録や新しい方式の磁気メモリなど，応用の分野での発展も期待される。1酸化物超電導体における超電導揺らぎ高温での実用化のキーポイント　酸化物高温趨電導体の発見以来5年が経過して臨界温度競争も一段落し，現在は基礎的・応周的研究が着実に進められている。　超電導も一般的には一種の相転移で，その性質は空間の次元性に大きく支配される竈完全な2次元物質は原理的に趨電導にならないが，酸化物趨電導体は層状構．造で擬2次元物質であるから，超電導になり得る。しかし，その超電導状態は3次元物質である金属系超電導体とは大変異なっており，酸化物超電導体に高温（ここでは臨界温痩直下の猟度を書旨す）で磁場をかけると，電気抵抗が発生して趨電導でなくなる。このため，駿化物趨電導体の2次元性の効果，すなわち2次元的であることが趨電導体内部にもたらすある種の時聞的・空間的揺らぎ（趨電導揺らぎ）の研究が，注貿されている。単結晶を用いた当研究所における磁場中での各種実験（比熱，反磁性磁化，電気抵抗の測定など）によれば，図1に示したビスマス系酸化物超電導体（Bi－2212）には，予想以上に強い超電導揺らぎが存在することがわかってきた。　層状構造のBト2212結晶では，c軸（層に垂直な軸）方向とab面（層に平行な面）内の物性の異方性が著しい。荷電予の有効質量㎜の比で表わすとm。■m珪も竺104～互05，コヒーレンス長ξ（超電導体申の2個の荷電予が槻関を保ち得る距離）の比で表わすとξ、h／ξ。＝互Oト250に達した。なお，この際に測定されたξ。＝O．02～0．03nmという値は，金属系超電導体では見られない小さな値であって，酸化物趨電導体に特徴的なものである。　趨電導体が磁場申で良い特性を示すためには，磁束が動かないように，強くピン止めすることが必要である。Bi－22I2のように，c軸方向のコヒーレンス長ξ。が層聞距離（1．5nm）に比べて充分短いと，磁束線は層闘で分断されてしまう。そのため，図2のように磁束線はCu02面上を浮遊するパンケーキ状のものになる。このパンケーキには有効なピン止め力が働かず，超電導揺らぎによってCu02面上を漂うこと．になる。更に，高温では熱的励起を受けて，この運動が助長される。　理論自勺考察の結果，この状態を近似的に磁東線パンケーキの気体分子集含体と考え，熱的励起を受けた磁束線パンケーキの運動によって電圧（ジョセフソン電圧）が発生し，それによリ電気抵抗が生じるというモデルを作った。当研究所のこのモデルは，駿化物超電導体が高温の磁場申で超電導を示さなくなる現象を，定性的ではあるが初めて説明し得たものである。なお，このモデルはBi－2212を用いた実験に基づいているが，ほかの酸化物趨電導体でも，本質的には同じである。　酸化物高温超電導体実用化の大きな障害は2次元性に倖う趨電導揺らぎにあることがわかったので，これを克服する研究が強く望まれる竈ξ。ξ田bCu02磁○軸Bi②SrθCaΦCu　■O　O↑ Cu02繭Cu02圃図1　ビスマス系駿化物趨電導体　　　（Bi2Sr2CaCu20昌）の緒晶構造図2　磁束線パンケーキの膜武図（矢印はパンケ　　　ーキ状磁束最子に伴う磁場の方向）ステンレス鋼の液体ナトリウムによる腐食熱輸送媒体の環境で長時間実験を実施　ナトリウム（Na）は融点98℃，沸点883℃で犬気圧下での液体状態の温度範囲が広く，熱伝達性もよい。また，一般的構造材料である鋼の璽要成分である鉄（Fe），クロム（Cr），ニッケル（M）の液体ナトリウム申の溶解度が小さく，その温度による変化も少ないことから，循環させて使用する熱輸送媒体として優れている。液体ナトリウム申の不純物で鋼の腐食に特に有審な元素は酸素であるが，液体ナトリウムを約互25℃に保てば結晶1性の酸化ナトリウムとして除去できるので，酸素濃度を工～2ppm（質量）に低下させるのは容易である。更に，ナトりウムは申性子照射などによる変化が少ないことから，高遼増殖炉に実用されている唯一の冷却材である。　当研究所は，3工6ステンレス鋼でループを作り，酸素濃度王～2ppmの液体ナトりウムを循環させながら，その最高温度帯（温度60ト700℃，流速4m／s）に各種ステンレス鋼の薄板状試料を最長1年以上の長期間浸せきして，ステンレス鋼試料の腐食挙動を詳綱に調べた。最高温度帯のステンレス鋼試料申の鉄とクロムは，それぞれナトリウムおよびナトりウム申の微量酸素と反応し，鉄またはクロム，ナトりウム，酸素の3成分からなる千、固5趣鋼壌　　　　　　　温　度｛℃）750　　　　　700　　　　　　650　　　　　　　6GO10’ヨ1G一■1011．00　　　　三．05　　　　　i．10　　　　　1．玉510　　　1．00　　　　三．05　　　　　i．10　　　　　1．玉5　　　　絶対温度の逆数｛1o■苫ノK）液体ナトリウム中における316ステンレス鋼試料の腐食速度｛昌3越掴唆錯体を作る。この3成分錯体はナトりウム申に溶解して低温帯に運ばれ，分解して鉄またはクロムが析出する。遊離した酸素は再び最商温度帯に運ばれて，この反応を繰り返す血一方，ステンレス鋼試料申のニヅケルは最商温度帯で液体ナトリウム中に溶解し，低溜、帯に運ばれて溶解度限を趨えると析出する。液体ナトリウムの循環によつ，この溶解も繰り返される。　オーステナイト系ステンレス鋼試料の腐食では，初期にクロムの反応およびニッケルの溶解による表面からの選択的溶出が著しいが，時間が経過するとこれら元素の溶幽と試料内での拡散が平衡に達して，以後は試料の組成によって決まる定常腐食速度になる。この定常腐食逮度の測定例を図に示したが，316ステンレス鋼試料では，600℃以下における腐食はほとんど間題にならない。　ループ内を循環する液体ナトリウム（この場合ループを316ステンレス鋼で作ってあるので，ループ表面からナトリウム申にニッケルが溶込んでいる）の，最高漁度帯に浸せきしたステンレス鋼試料表面の鉄，クロム，ニッケルの見掛けの平衡組成は，表のようになった。この表は，それぞれの浸せき温度において，試料中に平衡組成以上に含まれている元素は試料表面からナトリウム申に溶出し，逆に平衡組成以下の元素はナトりウム申から試料表面に吸収されて，平衡組成に近イ寸こうとすることを示している。ステンレス鋼申にはクロムが平衡組成以上に含まれているので，クロムがナトリウム申の酸素と選択的に反応し，ステンレス鋼試料の主成分である鉄の溶出を抑制する。ニッケルを含まないフェライト系ステンレス鋼試料はナトリウム申のニッケルを表繭に吸収し，腐食遼度がノ』・さくなることもわかった。　液体ナトリウム学のステンレス鋼表繭の平衡縄成　試料浸せき視度　　　見掛け平衡組成（質鐙率）圧　3玉6ステノレス鑓製ルーフを使用した場含㌘………………榊州…洲舳舳舳舳…帥＾………榊岬…＾舳舳舳舳………榊…舳舳舳……つl　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　l創立35周年記念金属材料技術研究所研究発表会の御案内　本年度は「趨電導技術（マルチコアプロジェクト）」で3件，「新含成技術による材料創製」で3件，「金属間化含物材料の開発」で2件の研究発表を行います。皆様方の御来聴をお待ち致しております。（聴講自由，プログラムと講演要旨は前号に掲載）　1ヨ時：平成3年1王削蝸（木）10：15～17：OO　会場：金属材料技術研究所・大会議室　東京都目黒区申園黒2－3－12電話（03）3719－2271L舳舳甘…甘…舳舳舳舳舳舳舳………舳舳舳舳……㎞舳舳舳舳舳舳舳舳舳舳舳㎞舳舳舳J12月の研究発表（国内分）学・協会名目漆表函科学会（爽京：早稲蘭大学）S　A　M　P　E先端材料技術扇際会畿（千葉・幕張メッセ）開催戴燗12．2一工2，412．11－12．1垂発　　表　　題　　竃1、ファクターアナリシス法の表面分析への応用2．金属薄膜上への興種金属原子の多層偏析1．β型チタン含金の機械的惟質に及ぽす時効処理　の影響発表制所属）藤釦　大介（第遂〕ほか音琵セ　三童予　（表繭i）　与まカ・家木　政一（カ学）ほか◆特許速報◆○出　　願　　　　発　明　の　名　称窒化鉄磁牲流体製造装蟹結晶惟S1C膜の製造法出願竃3　7．223　7，30出願番号03－181旦1203－2工1垂21　　　　発　　明　　者　　名印谷　功｛竃本轍］二（株）との共岡出願）野田哲二，荒木　弘，阿部箆士雄，鈴木　裕◆短　信◆●海外出張氏 名 所 属 期 闇 行　先 照 務小口多美夫 基礎物性破究部 3．9．王～3．11．16 ドイツ 非周期金属形の理論の研究松下 明行 基礎物倣研究部 3．9、王～4．8．31 アメリカ 長期在外研究員小玉 俊1凋 環境性能研究部 3．9．2～3．9．12 フ4りピン 日・アセアン枝術脇カ賛任者会議等出席義雄 第5研究グループ 3．9．7～3．9．13 イギリス 国際会議出席西鳥 敏 獺傷機構研究都 3．9．7－3．9．15 イギリス 国際会議脚幣浅野 稔久 第1研究グルーブ 3．9．9～3．9．27 フランス 二團闘協力に伴う専門家派遣太蘭 昭彦 環境陛能研究菩1… 3．9．I1～3．9．三6 申圃 園際シンポジウム出席竹山 雅夫 第3研究グループ 3．9．14～3，9．25 アメりカ 国際金議幽席蘭申 千秋 環境性能研究部 3．9．亘5～3．9．22 ドイツ 圃際会議搬席戸叶 一正前田 弘簑膿κ葦部／ 3．9．17～3，9．20 共圃研究打含せ及び講演新騒 和籍昭雄蟷界醐御ヨ石汗究書、三／3，9 王8～3．9．28 中国 共醐芹究の現状調壷海江蘭義也 第3研究グループ 3．9 21～3．9．30 ソ連 圃際金議出席小玉 俊明 環境惟能研究部 3．10 2～3．10．9 タイ タイ大気腐食研究巡回指導和田 仁 第1研究グループ 3．旦O 2－3．10．12オランダ、ベルギー、ドイツ V　A　MA　S専門委員会会議幽席木村 秀夫 第1研究グループ 3．1O．6～3．1G．16 カナダアメリカ 国際全議出席萩原 益夫 力学特僅研究都 3．10．19～3．正2，9アメリカ、ドイツ、フランス 刺靱腋外研究員発行所科学技術庁金属材料技術研究所（本　　所）　〒153東京老挿目黒区申目黒2－3－12　　　　　TEL（03）3719－2271，FAX（03）3792－3337（筑波支所）〒305茨城県つくば市千現1－2－1　　　　　TEL（θ298）51－6311，FAX（0298）51－4556　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　－　4適巻第395号　　　　　　　平成3年11月発行荊襟兼発行人　　真鍋　烈節棚所株武会社三興印刷　　　　　　　東京都新宿区西早稲蘭2－1－18