理科大ら，レーザー蒸着で隕石由来磁性材を作製

東京理科大学らは，パルスレーザー蒸着装置を精密制御し，隕石に由来する高機能磁性材料L1₀-FeNiの作製技術を開発した（ニュースリリース）｡

希少資源の枯渇やエネルギー問題の深刻化を背景に，低環境負荷で高性能な磁性材料の実現が求められている。｢L1₀型FeNi規則合金（L1₀-FeNi）｣は，鉄（Fe）とニッケル（Ni）が原子スケールで規則的に並んだ特殊な構造をもち，磁気モーメントや磁気異方性と呼ばれる磁気特性に優れている｡

近年では分子線エピタキシー法や巨大ひずみ加工法，脱窒素法などさまざまな材料作製手法が報告されており，世界的な研究開発が加速している｡ その一方で，L1₀-FeNiの成長機構には未だ謎が多く，その作製技術には議論の余地が多く残されている｡

これまで研究グループは，天然の隕石の解析や電子スピン状態の解析などを行なってきた。今回の研究では，超平坦な薄膜を作製可能なパルスレーザー蒸着法に着目し，L1₀-FeNiの人工創製を行なった｡ パルスレーザー蒸着法は，原子層スケールでほぼ理想的な薄膜を作製できるのが特長。Arduino^TMによるハードウェアの高度化と LabVIEW^TM による制御ソフトウェアを開発し，表面形状や膜構成などを精密制御するシステムを構築した｡

物性解析は，大型放射光施設SPring-8の「BL46XU」を用いたX線構造解析と，東京大学物性研究所の超伝導量子干渉磁束計，また理科大の原子間力顕微鏡を用いて行なった。一連の解析を様々な試料作製パラメーターについて系統調査し，プロセス条件を最適化した｡ その結果，L1₀-FeNiの形成を確認すると共に，成長温度300℃でL1₀型構造の形成が最も促進していることを確認した。

この温度は従来法と異なる値で，パルスレーザー蒸着特有の膜生成が起こっていることが示唆される｡ 表面自由エネルギーの観点から島の形状と結晶構造を議論した結果，パルスレーザーの瞬間的な昇華と高密度の生成核が起源となって，L1₀-FeNiの形成に至ることがわかった｡

研究グループは，今回の研究を通じて，パルスレーザー蒸着がL1₀-FeNiの作製に有用であることを世界で初めて実証した｡ また，L1₀-FeNiは，レアアースフリーで高い磁気機能を示すことから，次世代のスピントロニクスデバイスや，電気自動車用途の高効率モーターなど，日本の新しい環境エネルギー技術として，様々な社会展開が期待できるとしている｡