こ 度，名古屋大学大学院工学研究科 研究科長：新美 智 長谷川 正
わ まさし 教授 ，丹 羽 健 わ け 准 教授，曽田 一雄 そ 教授
研究 プ ，独自 開発し 高圧合成手法 放射光 X 線構造解析 び第一
原理電子構造計算 用い ，新しい二元系 強磁性窒化鉄 強磁性窒化コバ ト
発見 こ 世界 初 成功しまし 。
鉄やコ バ ト 強 磁性金属 窒化物 ，磁気 や タ 用 新し
い磁性材料 し 期待 さ いま 。特 ，鉄 窒化物 アア ス フ 安 価
新しい磁性材料 し 期待さ まし 。そ ，鉄やコバ ト 全く新しい窒化
物 合成 目指 し ，長 研究 さ ま し 。 ，独自 開 発し 高 圧
合成手法 用い ，鉄 コバ ト 高圧高温超臨界窒素流体 反応さ ，窒素
多 含 新しい二元系 窒化鉄 窒化コバ ト ヒ化ニッ 型 FeN CoN
び サイト型 CoN
2等 形成 こ 発見しまし 。さ ，あい シン ト
ン光センタ 放射光 X 線回折測定 用い 結晶構造解析 第一原理計算
電子構造解析 結果，こ 窒化鉄 窒化コバ ト 強磁性 示 こ 見出しま
し 。二元系 全く新しい強磁性窒化鉄 強磁性窒化コバ ト 発見 ，今後 新し
い磁性材料 開発 新しい遷移金属窒化物 創製 ，こ 成果 ，基
礎 応用両面 こ 分 け 新しい展開 期待さ ま 。
こ 研究成果 ， 成 29 5 月 16 日付 米国東部時間 米国科学雑誌『 Inorganic
Chemistry イン ニッ スト 電子版 掲載さ まし 。
，こ 研究 ，日本学術振興会 科学研究費補助金 支援 こ わ
。
独自の高圧合成手法により
新しい二元系の強磁性窒化鉄と強磁性窒化コバルトの発見に成功
－磁性材料開発の新しい可能性－
ポイント
○ 磁性材料 必要 強磁性元素 ある鉄 コバルトの全く新しい窒化物の発見
○ 二元系 いうシンプル 化合物 窒素 富 新しい電気伝導性強磁性金属窒化物の発見
○ 高温高圧窒素超臨界流体 金属 の化学反応 いう新しい独自の合成手法
○ 新しい磁性材料の開発を目指すた の新た 展開
研究背景と内容
世代自動車向け 高効率 用磁性材料や大量 低消費電力型磁気 用磁性材料 ，高性能 磁性材料 開発 省 ネ サ 情報社会 実現
． ，様々 手法 新しい磁性材料 研究開発 基礎 応用 両面
進 い ．磁性材料 ，強磁性元素 あ 鉄や 含 化合物
い ． ，鉄や 含 新しい強磁性体，特 単純組 化合物 発見 磁性材料開発 新しい展開 生 出 上 重要 ．
鉄や 酸化物 古く 磁性材料 し 知 ，膨大 研究 さ し ． 一方 ，こ 窒化物 注目さ 酸化物 比べ 研究 進展し い ．
理由 こ 窒化物 合 容易 い ．特 ，二元系 単純 新しい窒化 鉄や窒化 発見 近年 さ い ．酸化物や ン化物 自然界 い 鉱 物 し 多く存 対し，大気 約8割 占 窒素 金属 化合物 あ 金属窒化物
天然 存 し ． ，二元系 新しい窒化鉄や窒化 創製
，新しい合 手法 開発 必要 あ ．
々 ，高 高温超臨界流体 利用し 高 合 法 独自 開発し，金属 窒素 直接 反応さ いう単純 化学反応 用い 難窒化金属 容易 窒化さ こ 功し し
．こ 手法 金属鉄 金属 適用し こ ，窒素 多量 含 新しい二元系 窒化鉄 窒化 化 ッ 型 FeN CoN び サイ 型 CoN2等 形
こ 発見し し ．さ ，あい ン ン光セン 放射光X線回折測定 用い 精密結晶構造解析 第一原理計算 電子構造解析 結果，こ 窒化鉄 窒化
窒素 富 化合物 あ わ 電気伝導性 あ ， 3.4B，0.6B， 1.2B 磁気 ン 有 強磁性 示 こ 明 し し 図 ，図 ，図 ．
図 合 さ 試料 放射光X線回折測定結果
図中 NA, ZS, M 化 ッ 型， 化亜鉛型， サイ 型 各窒化物 回折 示し い ． (a) 鉄—窒素系， b 窒素系
図 合 さ 金属窒化物 結晶構造 特徴
図中 ZnS-type, NiAs-type, Marcasite-type ， 化亜 鉛型， 化 ッ 型， サイ 型 示し い ．
成果の意義
金属窒化物 ，金属元素 種類 遷移金属，希土類金属，ア ア 土類金属
，金属元素 窒素間 結合 共有結合性，金属結合性，イ ン結合性 い 多様性 示 ，磁性，超伝導，半導体，イ ン伝導性，触媒能，超 質，耐摩耗性 多彩 興味深い特性 示し，応用上 磁性 電子材料，電極材料，触媒材料，工具材料等 し 重要
．遷移金属窒化物 研究 ， 様 興味深い特性 示 遷移金属酸化物 比べ ，報告 例 限定さ い ． 理由 ，遷移金属酸化物 比べ ，常 合 容易
い ． ，窒素 N2 941 kJ/mol いう高い結合 ネ 有し い
，遷移金属窒化物 合 高温 必要 ，一方 ，こ 常 高温 容易 解 し し う ．本研究 ，金属窒化物 新しいユ 物質合 手法 開発 こ
新しい金属窒化物 発見し，金属窒化物磁性材料 開発 け 新展開 目指
．本研究 得 二元系 全く新しい強磁性窒化鉄 強磁性窒化 発見 今後 新しい磁性材料 開発 こ 期待さ ． ，新しい金属窒化物や 金属酸窒化物全般 創製 広く展開さ ，磁性材料 高融点高 度窒化物セ ッ
，超電導金属窒化物材料，新規触媒材料 関 基礎 応用両面 研究 い 新しい 展開 期待 こ ．さ ，本研究 適用し 高 発生技術 様々 化学反応
図 第一原理計算 得 新しい金属窒化物 電子構造 計算結果
(a) サイ 型窒化 CoN2
(b) 化 ッ 型窒化鉄FeN
(c) 化 ッ 型窒化 CoN
組 合わ 新しい物質創製手法 ，多種多様 材料開発 新 道 拓くこ 期待さ
．
用語説明 超臨界流体
臨界温度 び臨界 力 超え 非凝縮性 高密度流体 あ ，液体 比べ 低粘性 高 拡散性 いう特性 持 い ．実用例 し ，超臨界二酸化炭素流体 豆 脱 イン抽出 利用さ ，超臨界水 反応性 非常 高く イ ン 有害物質
解 使用さ い ．
放射光X線回折測定
放射光 高輝度 高強度 いう特徴 持 広い ネ 領域 持 電磁波 あ ，通常 実験室 使用さ X線管球 利用 不可能 高 ネ X線 利用し 回折測定 可能 .
第一原理計算
第一原理計算 ，物質 構 元素 原子番号 結晶構造 し ， 実験 や経験 使わ い 電子状態 求 計算手法 ．
論文名
○ 掲載誌：Inorganic Chemistry
○ 論文 ：Highly Coordinated Iron and Cobalt Nitrides Synthesized at High Pressures and High Temperatures
○ DOI: 10.1021/acs.inorgchem.7b00516
