国立大学法人東海国立大学機構 黑料网大学院工学研究科の岡本 佳比古 准教授、兼松 智也 大学院博士前期課程学生（当時）、竹中 康司 教授の研究グループは、磁場を加えることで、これまでにない新しい機構により体積が大きく膨張する物質を発見しました。このことは、高性能な磁歪材料開発にとっての新しい舞台となると期待されます。
磁場中で物質の形状や大きさが変化する現象は磁歪（磁场诱起歪）1)と呼ばれ、大きな磁歪を示す材料は、磁场により変位や駆动力を得る磁歪アクチュエータ2)、磁歪振动子を用いた超音波発生、非接触の力センサなどに実用されています。これまで、罢别谤蹿别苍辞濒-顿など、様々な磁歪材料が开発されてきましたが、いずれも磁力をもち、「磁石」として知られる强磁性体3)であり、それ以外で大きな磁歪を示す例はほとんど知られていませんでした。
岡本准教授らは、反强磁性体4)と呼ばれる、磁石にはならない磁性体である銀とクロムの硫化物が、9 Tの磁場を加えることで最大で730 ppmの大きな体積の膨張を示すことを発見しました。この磁場中の体積変化は、磁力をもたない反强磁性体で現れること、磁気秩序温度においてのみ現れること、形状記憶合金5)のような熱弾性的な性質をもつことといった特徴を併せもち、相変化現象を利用した新しい発現機構に基づく磁场诱起歪現象であることが明らかになりました。磁歪材料の候補物質の幅を大きく広げると同時に、磁力をもたない反强磁性体の特徴を生かした新たな応用の開拓も期待されます。現在アクチュエータ材料の分野では、鉛を含むことで有害性が問題となっているチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）の代替材料開発が喫緊の課題となっていますが、この成果はその解決にもつながるものです。
この研究成果は、令和3年4月8日付け（日本時間4月9日0時）に米国科学誌「Applied Physics Letters」電子版に掲載されました。
この研究は、文部科学省?科学研究費助成事業 新学術領域研究「量子液晶の物性科学」、基盤研究(A)、及び基盤研究(B)の支援を受けて実施されました。
?大きな磁歪は強磁性体で現れるという常識を覆す、反强磁性体における大きな磁场诱起歪の発見：磁歪材料?アクチュエータ材料開発の新舞台を提示。
?主に物体の形状が変化する従来の磁歪材料と异なり、磁场中で形状を保ったまま体积が変化。
?相変化现象や磁気相互作用の竞り合い6)を利用した新しい磁场诱起歪の発現機構。
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1) 磁歪（磁场诱起歪）
磁性体に磁场を加えたときに、外形がわずかに伸缩する现象。歴史的に磁歪とは、强磁性体における磁区が磁场により整列することによる歪のことを指したが、近年ではより一般的に、磁场により诱起される歪や体积変化现象の全てを指すこともある。&苍产蝉辫;
2) アクチュエータ
入力したエネルギーを物理的な运动（変位や駆动力）に変换するデバイス。磁気エネルギーを利用した磁歪アクチュエータはその一种。现在、圧电効果（ピエゾ効果）を用いた圧电アクチュエータが精密位置制御などに広く使用されるが、チタン酸ジルコン酸铅（笔窜罢）と呼ばれる有害な铅を含む物质が材料として使われていることが问题となっている。&苍产蝉辫;
3) 強磁性体
磁场のない状况においても、磁気モーメント（电子スピン）が一方向に揃う磁性体。自発磁化をもち、永久磁石となりうる。鉄やニッケルが代表例。
4) 反强磁性体
强磁性体と同様に、磁気モーメント（电子スピン）が磁场のない状况においても固定されているが、隣同士の原子の磁気モーメント（电子スピン）が互いに逆向きになるなどの方法により、全体として磁気モーメントをもたない磁性体。自発磁化をもたず、磁石にはならない。酸化物や硫化物に多く见られる。&苍产蝉辫;
5) 形状記憶合金
外部から大きな力を加えることで、変形前の形状に戻らない塑性変形をさせた后に、ある一定以上の温度以上に加热することで元の形状に回復する合金。
6) 磁気相互作用の競り合い（競合）
ある磁気モーメント（電子スピン）に対して、複数の磁気相互作用が働くことにより、最もエネルギー的に安定な磁気モーメントの配列が一意に定まりにくくなった状態。図３の上に示した、正三角形の頂点に互いに逆向き（反強磁性的）に磁気モーメントを並べようとしたときに生じる几何学的フラストレーションや、図３の下に示した、二つの磁気モーメント間に同程度の強さをもつ反強磁性相互作用と強磁性相互作用の両方が働くことによる競合が代表例である。
雑誌名：Applied Physics Letters
論文タイトル：Large magnetic-field-induced strain at the magnetic order transition in triangular antiferromagnet AgCrS2
著者：Tomoya Kanematsu, Yoshihiko Okamoto, and Koshi Takenaka
Department of Applied Physics, 黑料网
DOI: 10.1063/5.0046522
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