【本学研究者情報】

〇多元物質科学研究所　教授　岡本聡
研究室ウェブサイト

【概要】

永久磁石は、電気自動車やエアコン、風力発電設備などに不可欠な材料であり、2050年カーボンニュートラルの実現に向けて、さらなる高性能化が求められています。代表的な永久磁石であるネオジム焼結磁石^*1は、直径数マイクロメートルの微小磁石粒子から構成されており、各粒子の結晶軸の方位が磁石性能を大きく左右します。しかし、材料内部の結晶方位^*2を直接かつ非破壊で観察する手法はこれまで存在しませんでした。

このたび、関西学院大学工学部の鈴木基寛教授、東北大学多元物質科学研究所の岡本聡教授、諏訪智巳博士研究員（現 産業技術総合研究所）、国立研究開発法人理化学研究所放射光科学研究センターのKim Jaemyung研究員、林雄二郎チームリーダー、矢橋牧名グループディレクターらの研究グループは、大型放射光施設SPring-8^*3で開発された3次元X線回折イメージング法（3D-XRD法）^*4を用いて、永久磁石材料内部に存在する数千個の微小磁石粒子の結晶方位を、世界で初めて非破壊かつ3次元で可視化することに成功しました。

本成果により、結晶方位と磁石性能の関係を直接評価することが可能となり、高精度な磁石性能予測や材料設計、さらには高性能な永久磁石の開発につながることが期待されます。

本研究成果は、Elsevier社刊行のオープンアクセス科学ジャーナル『Materials & Design』に2026年7月25日付でオンライン公開されました。

図1：大型放射光施設SPring-8で行った、永久磁石材料の3次元X線回折イメージング実験の概略図

【用語解説】

^*1 ネオジム焼結磁石
Nd₂Fe₁₄B化合物を主成分とする世界最高性能の永久磁石。1982年に佐川眞人博士（現 大同特殊鋼株式会社顧問）によって開発された。

^*2 結晶方位
結晶方位は、結晶中の特定の方向に沿った原子配列を指定するために用いる指標であり、3次元の結晶では[001]など3つの指数の組み合わせで表される。本研究で用いたNd₂Fe₁₂B結晶では、[001]方向の格子間隔がそれに直交する [100]や[010] 方向よりも長く、[001]方向にFeおよびNdの磁気モーメントが向きやすいという性質を持つ。[001]方向はc軸ともよばれ、c軸が磁化容易軸となる。

^*3 大型放射光施設SPring-8
兵庫県の播磨科学公園都市にある、世界最高性能の放射光を生み出す理化学研究所の施設。その利用支援等は高輝度光科学研究センターが行っている。SPring-8の名前はSuper Photon ring-8 GeVに由来。放射光とは、電子を光とほぼ等しい速度まで加速し、電磁石によって進行方向を曲げた時に発生する、細く強力な電磁波のこと。SPring-8ではこの放射光を用いて、ナノテクノロジー、バイオテクノロジーや産業利用まで幅広い研究を行っている。

^*4 3次元X線回折イメージング法（3D-XRD法）
多結晶試料に対して、異なる試料角度からのX線回折パターンを多数枚取得することで、試料内部の結晶方位分布のイメージングを行う手法。本研究では、マイクロメートルサイズに集光したX線ビームを用いて、板状試料の解析に適した傾斜軸配置走査型3次元X線回折顕微法を採用した。

【論文情報】

タイトル：Non-destructive three-dimensional orientation mapping of Nd-Fe-B permanent magnets
著者：Jaemyung Kim, Yujiro Hayashi, Tomomi Suwa, Akiyama Yusuke, Takuya Taniguchi, Kousuke Katou, Kaiki Takemura, Satoshi Okamoto, Motohiro Suzuki, Makina Yabashi
掲載誌：Materials & Design
巻号・頁：Volume 269, 116671 (2026)
DOI：10.1016/j.matdes.2026.116671

詳細（プレスリリース本文）

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東北大学多元物質科学研究所
教授　岡本 聡（おかもと　さとし）
Tel：022-217-5357
E-mail：satoshi.okamoto.c1*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

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E-mail：press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）