元素戦略プロジェクト＜研究拠点形成型＞

地球 を
お

も

て

な

し

O Mo Te Na Si
8

42

52

11

14

地球は多様な元素の集まりです。私たちの暮らしは元素からつくった無数の材料で成り立っています。持続可能な未来社会を構築するには、地球上の有限な元素資源から優れた材料をつくりだしていく「元素戦略」
が必要です。
「元素戦略プロジェクト」
は2012年に発足。材料の機能や特性を決めている元素のサイエンスを追究し、イノベーションの創出と産業応用を促進しています。

：Being Hospitable Hosts to the Earth（O Mo Te Na Si）
The Earth is a collection of diverse elements. Our existence is made possible by countless materials
elements. In order to build a sustainable future
future, we need an “element strategy”
produced from these elements
for developing superior materials from the limited element resources on Earth.The Element Strategy
Initiative was launched in 2012 to pursue the science of elements that determine material functions
and properties and for encouraging innovation and industrial applications.

基礎から応用に直結する研究開発を4 拠点で進めています。
Working to develop practical applications directlyfrom basic research at four research centers.
元素戦略プロジェクト＜研究拠点形成型＞
プログラム･デイレクター
（PD）

玉尾皓平
Kohei Tamao
Program Director, Element Strategy Initiative：
To Form Core Research Centers

磁性材料研究拠点

The Elements Strategy Initiative Center for Magnetic Materials（ESICMM）
設 置 機 関 ： 物質･材料研究機構（NIMS） Core: National Institute for Materials Science (NIMS)
代表研究者 ： 広沢 哲 Satoshi Hirosawa, Director General連 携 機 関 ： 東北大学、産業技術総合研究所、東京大学、東京大学物性研究所、京都大学、
高エネルギー加速器研究機構、高輝度光科学研究センター、名古屋大学、
北陸先端科学技術大学院大学、東京工業大学、九州大学、東北学院大学、兵庫県立大学
Collaborating institutes: Tohoku University, the National Institute of Advanced Industrial
Science and Technology, the University of Tokyo, the Institute for Solid State Physics at
the University of Tokyo, Kyoto University, the High Energy Accelerator Research
Organization (KEK), the Japan Synchrotron Radiation Research Institute, Nagoya
University, the Japan Advanced Institute of Science and Technology, the Tokyo Instituteof Technology, Kyushu University, Tohoku Gakuin University, and the University of Hyogo
開 発 対 象 ： 電気エネルギーと機械エネルギーの変換に適用されているバルク永久磁石材料
開 発 目 標 ： 希少元素フリーの新規高性能永久磁石材料の創製

電子材料研究拠点

Tokodai Institute for Element Strategy（TIES）
設 置 機 関 ： 東京工業大学 Core: Tokyo Institute of Technology
代表研究者 ： 細野秀雄 Hideo Hosono, Representative
連 携 機 関 ： 物質･材料研究機構、高エネルギー加速器研究機構、東京大学
Collaborating institutes: National Institute for Materials Science, High Energy Accelerator
Research Organization (KEK), and the University of Tokyo開 発 対 象 ： 半導体、透明電極をはじめとする電子材料全般
開 発 目 標 ： 多存元素を使って革新的な機能を実現

触媒・電池材料研究拠点

Elements Strategy Initiative for Catalysts and Batteries（ESICB）
設 置 機 関 ： 京都大学 Core: Department of Molecular Engineering, Kyoto University
代表研究者 ： 田中庸裕 Tsunehiro Tanaka, Director
連 携 機 関 ： 東京大学、自然科学研究機構分子科学研究所、九州大学、熊本大学、
東京理科大学
Collaborating institutes: The University of Tokyo, the Institute for Molecular Science of the
National Institutes of Natural Sciences, Kyushu University, Kumamoto University, and theTokyo University of Science
開 発 対 象 ： 固体触媒と二次電池材料
開 発 目 標 ： 希少元素フリーの新規高性能触媒と二次電池を実現

構造材料研究拠点

Elements Strategy Initiative for Structural Materials（ESISM）
設 置 機 関 ： 京都大学 Core: Department of Materials Science and Engineering, Kyoto University
代表研究者 ： 田中 功 Isao Tanaka, Director
連 携 機 関 ： 東京大学、大阪大学、物質･材料研究機構、九州大学、経産省ISMA
Collaborating institutes: The University of Tokyo, Osaka University, the National Institutefor Materials Science, Kyushu University, and the Innovative Structural Materials
Association (METI)
開 発 対 象 ： 実用材料として適用している金属材料、高靭性セラミックス材料、それらの複合材料
開 発 目 標 ： 強度と靭性が両立する究極材料の実現

新しい材料設計に基づく
新機能高性能電子材料と水素

元素戦略
電子材料研究拠点
GL: 細野秀雄
東京工業大学

研究の背景

・GDPへの寄与の大きい電機・電子産業を支える電子材料の大型国家プロジェクトは多数
・旧来の材料設計指針は半導体ならダイアモンド構造、誘電体ならペロブスカイトと固定化
・従来の成功体験に拠る固定化した攻め方から意図的に離れた多存元素の新しい視点が必要
・電子材料中の水素の役割・機能の多くは未解明

研究概要

3

パワーエレクトロニクス用
高温安定高誘電率
非ペロブスカイト系誘電体

電子論、計算化学、インフォマティクス等を駆使研究の ・物性論、ポイント して新材料候補と合成法を探索
・超高圧や超高真空等の極限環境を含む材料合成で迅
速な試料試作・放射光（KEK-PF, SPring-8）
、
中性子線、
ミュオン
（J-PARC）
を駆使する先端解析で迅速なフィードバック
・微少量水素の定量法の開発から状態の同定まで
研究概要

1

M. I.や分子軌道等の新設計指針による新しい直接遷移型両極性半導体

従来材料より高TCで高PS

誘電特性の
温度依存性

2インチ単結晶とセンサーモジュール

図7 高いTCとPSを示す
蛍石構造強誘電体:
HfO2: Y

図8 車 載 用安定性 規格を満たすケイ酸塩系
強誘電体：(Bi,La)₂SiO₅

図9 車載 用圧電 素子
用ランガサイト材料：
CTAS (Ca₃TaAl₃Si₂O₁₄)

研究概要

4
理論予測通りの赤色発光

予測通りの両極性ドーピング

n/p型Cu₃Nのホール移動度

図1 M. I.で 発見し高圧合成した窒化 物半導体新物質CaZn₂N₂

図2 分子軌 道で設計した前周期遷移金属の硫酸化物半導体ZrOS

図3 理論予測による窒化物半導体Cu₃Nへの両極性ドーピング

研究概要

2

次世代自発光平面ディスプレイ用
半導体新材料

フレキシブル緑色LED

PL (QY>90%)スペクトル

ホール移動度物質中の水素の役割･機能･状態の解明と高感度定量

薄膜形成から
真空一貫の装置構成

水素負イオンH ‒の局所構造と深いバンド間占有準位の形成

放射光X線、中性子、ミュオンの量子ビームにより解明

図10 SIMSを>2桁 上 回 る
高感度（1016 cm‒3)の水素の高感度定量法と装置の開発
・a-IGZO薄膜で実証
・市販装置化が進行中

図11 a-IGZO中 のH−イ オンの発見と光不安定性の解明
・水素による欠陥補償
・光不安定性の起源

図12 水素ドープ鉄系超伝
導体LaFeAsO1‒xHxの 構 造/
磁気相図
・二つの母相による高温化
・超伝導発現機構を解明

ロード
マップ

・新コンセプトと新材料創出頻度の定常化
・産業界への技術移転
・ポスト元素戦略へのコンセプト提案

応用分野 ・平面ディスプレイ用高効率･低コスト半導体材料
・車載等パワーエレ用高温安定高誘電率誘電体
・触媒応用エレクトライド材料
I-V, L-V, P-V特性とBT2020をカバーするRGB発光色域
図4 Zn-Si-O (ZSO)を 電
子輸送層に用いるペロブ
スカイトLED

青色LEDのI-V, L-V特性

バンドアラインメント

図5 0次 元 電 子 構 造 の
高効率青色発光鉛フリー
無 機 ヨウ 化 物 半 導 体：
Cs₃Cu₂I₅

図6 低 温 塗 布 形 成 可
能 な 高 移 動 度p型 透 明
ア モ ル ファス 半 導 体：
a-Cu-Sn-I

問い合わせ先東工大元素戦略拠点

Creation of Novel-Function& High Performance Electronic Materials
based on a Novel Design Concept& Hydrogen

Backgroundto theresearch• There have been numerous large-scale national projects onelectronic materials to date.
• Materials design has become ﬁxated on just a few concepts, such as
diamond-structure semiconductors and perovskite dielectrics.
• There is a need for novel perspectives on abundant elements
independent of obsolete approaches based on previous successes.
• The roles of hydrogen in condensed matter remain unexplained.

Points of theresearch• Exploring novel material candidates making full use of condensed
matter physics, electron theory, computational chemistry,materials informatics (MI), etc.
• Rapid syntheses of candidate materials utilizing such extreme
experiments as super-high pressure and super-high vacuum.
• Rapid feedback of material property analyses using synchrotron
radiation (KEK-PF and SPring-8), neutrons, and muons (J-PARC).
• From the quantiﬁcation of hydrogen to the identiﬁcation of states.

Outline of theresearch

1

Novel Direct Band-Gap,
Bipolar Semiconductors derived from
New Concepts of MI and Molecular Orbitals

Outline of theresearch

Higher TC and PS
than conventional
materials
Figure 7 Fluorite ferroelectrics with high T C and P S :HfO₂:Y

4

Red luminescence
as designed

Bipolar doping
as designed

Hall mobilities
of n/p-type Cu₃N

Figure 1
The noveln i t r i d e s e m i c o n d u c t o r,
CaZn₂N₂, discovered
thr o u g h MI an d s y nth e sized under high pressure

Figure 2 ZrOS, an oxysulﬁde semiconductor basedon an early-transition
metal, designed undermolecular orbital concepts

Figure 3 A new nitride
semiconductor, Cu₃N, forsolar-cell applications by
p-type doping withinterstitial ﬂuorine

Outline of theresearch2

Novel Semiconductor Materials
for Next-Generation, Emission-Type
Flat-Panel Displays (FPD)

Flexible green LED

PL spectra with QY>90%

I-, L-, P-V characteristics
and color gamut

I-V, L-V characteristicsof blue LEDs

Figure 4 A halide perovskite
LED with an electron transportlayer of Zn-Si-O (ZSO)

Figure 5 A high-eﬃciency,
blue-light-emitting, Pb-free,
iodate semiconductor:Cs₃Cu₂I₅

GL: Hideo Hosono

Tokyo Institute of Technology

High-Temperature, Stable,
High Dielectric Constant,
Non-Perovskite Dielectrics
for Power-Electronics Applications

3

Outline of theresearch

Tokodai Institute for
Element Strategy(TIES)

Thermal stabilities
of dielectric properties
I-V, L-V characteristicsof blue LED
Figure 8 Silicate ferroelect r i c s s ati s f y i n g r e q u i r e ments for vehicle applications: (Bi,La)₂SiO₅

Figure 9 High-temperature stable piezoelectrics forvehicle pressure sensors:
CTAS (Ca₃TaAl₃Si₂O₁₄)

Unraveling the Roles, Functionalities,& States of Hydrogen in Condensed
Matter and Establishing Highly
Sensitive Quantiﬁcation Methods

An all-vacuum systemfromthin-ﬁlm deposition

Local structure of H‒
generating occupied
deep subgap states

Revealed by quantum
beams of SR X-rays,
Neutrons, and Muons

Figure 10 Development of
a high-sensitivity method andan apparatus for quantifying‒hydrogen density (10¹⁶cm ³)• Demonstrated in a-IGZO ﬁlms
• Commercial products
coming soon

Figure 11 Hydrides(hydrogen anions) in a-IGZO
and the origin of instability
in their electron devices• H passivation• Instability under illumination

Figure 12
Cr ystalline/
magnetic phase diagramo f the iron - ox ypnic tidesuperconductor
LaFeAsO₁ ‒XH X• Two mother phases• SC mechanisms

Roadmap• Stabilization of creation rates of novel materials and theirdesign concepts• Technical transfer to industries• Concept proposal for post Element Strategy

Applications• High-eﬃciency & low-cost semiconductor materials for FPD• High-temperature, stable, & high-dielectric constantdielectrics for vehicle power electronics• Electride materials for catalysts

Hall mobilities

Band alignment
Figure 6 A low-temperature,
printable, high-mobility, p-type,transparent, amorphoussemiconductor: a-Cu-Sn-I

2-inch single crystal
and sensor module

Contact us by
Tokodai Institute for Element Strategy
ties@mces.titech.ac.jp

元素戦略
構造材料研究拠点

高強度と高延性を具備する
バルクナノ六方晶金属材料

GL：辻 伸泰
京都大学大学院工学研究科

研究の背景

・安心･安全な社会を支える構造材料は、強度（つよさ）
と延性
（ねばさ）
を具備することが不可欠である。
・チタンやマグネシウム合金は軽量で高い強度を有するが、六方結晶構造に起因して延性に乏しいため用途が限定される 。
・合金元素の添加ではなく、バルクナノ組織化による強度と延性両立を目標とした。

研究概要

バルクナノ材料における延性向上機構の解明

3

研究の ・サブミクロンまでの様々な平均粒径を有する完全再結晶チタンおよびマグネシウム合金の作製に成功した。
ポイント・バルクナノメタル化することで、高強度と高延性を両立させることに成功した。
・バルクナノメタル材料における延性向上メカニズムを、
電子顕微鏡、中性子回折実験と計算科学によって原子レベルから解明した。
研究概要

1

様々の平均粒径を有する
完全再結晶材料

図3 平均粒径 =0.98μmの超微細粒マグネシウム合金試料をひずみ0.095まで
引張変形させた後の透過電子顕微鏡観察結果。(a) [10-10]晶帯軸から観察した明視野像、(b)(c)回折ベクトル = (0002)での二波条件での明視野および暗視野像。(d) (b)図に示した領域を拡大しウィークビーム法で観察した結果。マグネシ
ウムでは通常活動しないc成分を持つ転位が多数観察された。このような特異な転位は、応力レベルが高くなった時に粒界で核形成したものと考えられる。

研究概要

4

バルクナノメタルにおける延性向上機構の新しい変形子概念
による包括的な理解
Nucleation of plaston

図１ 高圧ねじり(HPT)法と焼鈍により作製した、種々の平均粒径を有する完全再結晶マグネシウム合金の電子線後方散乱回折(EBSD)法による微細構造。
（上）
逆 局点図(IPF)マップ。結晶粒の結晶方位を色で識 別している。
（下）粒界（GB）
マップ。青と緑の線は、それぞれ大角粒界および小角粒界を表す。

研究概要

2

Ultrafine grain
Front ofplastic deformation

Nucleationof plaston

バルクナノ材料において強度と延性の両立に成功
d=0.98µm

図4 バルクナノ材料では、非主すべり転位，変形双晶，変形誘起マルテンサイト
変態のような特異な塑性変形機構が実験的に観察される。これらは、変形子という新しい概念により包括的に説明することが可能である。すなわち、十分に高い応力が印加されると、表面や粒界のように結晶格子が不完全な部分で集団的な原子の励起が起こり、変形子の核形成が生じる。塑性変形フロントにおいても、同様の現象が起こっていると考えられる。

d=2.5µm
d=23µmd=6.1µm
ロードマップ

・新しい変形子概念に基づく
高強度と高延性を具備する
鉄鋼材料の創製
・多様な化学結合を有する構
造材料における変形子解明と脆性克服への指針獲得

問い合わせ先図2

Non-primary dislocation glide、
deformation twinning、
martensitic transformation、etc。

4種の異なる結晶粒径 を有するマグネシウム合金の応力-ひずみ曲線

京都大学 構造材料元素戦略研究拠点
admin@esism.kyoto-u.ac.jp

応用分野 ・輸送用機器
・建造物
・生体材料

元素戦略
触媒・電池材料研究拠点

貴金属フリー自動車触媒と高性能Na電池の開発

GL：田中庸裕
京都大学大学院工学研究科

研究の背景

・自動車触媒に用いる白金族元素(PGM)の使用量節減
・電池システムにおける電解液機能の多様な展開
・リチウムイオン電池を凌駕する性能のナトリウムイオン電池の必要性

研究概要

電解液に秘められていた
数々の超機能3

研究の ・触媒反応場を二段に分割して役割分担
ポイント ・理論的手法を援用した触媒反応メカニズムの解析
・電解液内の分子の並び方を利用した超機能の発現・Na欠陥の導入と立方晶構造の形成による高い導電率
研究概要

1

貴金属フリー自動車三元触媒〜タンデム型触媒システム
図3 “電解液を濃くする”という誰にでもできる簡単な方法により、溶液内の分子の並び方を大きく変えることができる。これをうまく利用することで、超高速充放電、
5 V級高電圧耐性、消火機能、
長期安定動作といった従来得られなかった多くの超機能が高レベルで実現可能なことがわかった。電池生
産ラインもそのまま使用できる。

研究概要

世界最高の導電率を示す
ナトリウムイオン伝導性硫化物固体電解質4
図１ 炭 化 水 素(HC)の 酸 素
酸 化とNO-CO反応を二段に分割し、含酸素炭化水素中間体による表面の被毒を回避する。タンデム 触 媒は典 型
的な貴金属触媒と同等の触媒活性を実現した。

25oC

-1

10

-alumina

Conductivity / S cm -1

Nature Energy, 4, 269 (2019)

94Na3PS4 6Na4SiS4Na3SbSe4
Na3PSe4-210Na3PS4glass-ceramic-3

Na2.88Sb0.88W0.12S4
3.2 10-2 S cm-1 @25oC
Nat. Commun. 10, 5266 (2019)

Na3SbS4 Na11Sn2PS12(Nazar et al.)Na2.9375PS3.9375Cl0.0625

10

Na2.88Sb0.88W0.12S4(This work)

Na11Sn2PS12(Adams et al.)Na3Zr2Si2PO12
Na10.9Sn1.8PS11.8
Na10GeP2S12

-4

10

研究概要

2

貴金属フリー三元触媒による
CO-NO反応のメカニズム解析

1.8

2.2

2.6

3
-1
-1
1000 T / K

3.4

3.8

4.2

Nat. Energy
r 1, 16030 (2016)

図4 Na₃SbS₄結晶のSbの一部をWに置換したNa₂.₈₈Sb₀.₈₈W₀.₁₂S₄電解質は、Na欠陥の導入と立方晶構造の形成によって、室温で3.2×10-² S cm-¹の極めて高い導電率を示す。これはリチウムイオン伝導性固体電解質の中で最大の導電率を示す
LGPS型硫化物Li₉.₅₄Si₁.₇₄P₁.₄₄S₁₁.₇Cl₀.₃よりも高い導電率を示すことから、硫化物電解質において世界最高のアルカリ金属イオン伝導度を実現した。

ロード
マップ

・高活性が発現する自動車触媒の反応メカニズムの解明
・電池電解質に対する既成概念の打破
・低コスト化と量産に向けた最適化

応用分野 ・自動車排気浄化触媒
・民生用電池、自動車用電池
・大型定置用電池

三元触媒反応においてCO
図2 Spinel型複合酸化物上に形成された4配位Cu²+は、再酸化によりNOを還元するとともにCu²+が再生する。
によりCu+に還元され、Li+
2.5 10-2 S cm-1, LGPS-type
Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3

問い合わせ先京都大学 触媒・電池元素戦略研究拠点
admin@esicb.kyoto-u.ac.jp

R on precious-metal-freeR&Daautomotive catalysts andssodium ion battery systems

Elements Strategy Initiative for
Catalysts and Batteries,
Kyoto University
GL：Tsunehiro Tanaka

Graduate School of Engineering, Kyoto University

Background ・Reduction of platinum-group metal (PGM) use in automotive
to thecatalysts
research・ Development of various functions in liquid electrolyte forbatteries
・Need for developing sodium ion batteries superior to lithium
ion batteries

Outline of theresearch

Emerging superfunctions inliquid electrolyte

3

Points of the ・Separation of two reactions by tandem conﬁguration of two
researchcatalysts
・Mechanism analysis of NO-CO reaction by TWC catalyst
assisted by theoretical methods
・Superstructures realized by applying a coordination structureof molecules in an electrolyte・Superior conductivity by generation of sodium vacancies andcubic phase transition

Outline of theresearch

1

Precious-metal-free automotive
three-way catalyst:
Tandem catalyst system

Figure３ The coordination structureof molecules in an electrolyte can begreatly modiﬁed simply by increasing
the salt concentration. By applying
suitable strategies to this simple
principle, several superfunctions,
including very rapid charging/discharging, 5 V operation, a ﬁreextinguishing function, and a very
long calendar life, can be realized,
while ensuring manufacturing
compatibility.

Outline of theresearch

A sodium-ion sulﬁde solid electrolytewith unprecedented conductivity
at room temperature

4

25oC

-1

10

Conductivity / S cm -1-alumina

F i g u r e１ H y d r o c a r b o n ( H C )ox i d ati o n by O ₂ a n d a n N O - COreaction are divided into two stages.
Surface poisoning by oxygenatedhy d r o c a r b o n i n t e r m e d i a t e s i savoided. The tandem catalyst exhibited comparable activity to a typical
noble metal catalyst.

94Na3PS4 6Na4SiS4Na3SbSe4
Na3PSe4-210Nature Energy,
4, 269 (2019)

Na3PS4glass-ceramicNat. Commun. 10, 5266 (2019)

Na3SbS4 Na11Sn2PS12(Nazar et al.)Na2.9375PS3.9375Cl0.0625-3

10

Conductivity of Na2.88Sb0.88W0.12S4
3.2 10-2 S cm-1 @25oC

Na2.88Sb0.88W0.12S4(This work)

Na11Sn2PS12(Adams et al.)Na3Zr2Si2PO12
Na10.9Sn1.8PS11.8

Nat. Energy
r 1, 16030 (2016)

Na10GeP2S12-4

10Outline of theresearch2

Unveiling the mechanism ofa CO-NO reaction overa PGM-free three-way catalyst

1.8

2.2

2.6

Highest conductivity of Li+ conductors
㻌 2.5 10-2 S cm-1, LGPS-type
Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3

3-1-11000 T / K

3.4

3.8

4.2

Figure 4 A sulﬁde superionic conductor, Na₂.₈₈Sb₀.₈₈W₀.₁₂S₄, exhibits conductivity superior to thatof the benchmark electrolyte, the LGPS-type Li₉.₅₄Si₁.₇₄P₁.₄₄S₁₁.₇Cl₀.₃. Partial substitution of antimony in Na₃SbS₄ with tungsten induces the generation of sodium vacancies and a tetragonal-to-cubic
phase transition, resulting in the highest ever room-temperature conductivity of 32 mS cm−¹.

Roadmap

・Elucidation of the reaction mechanisms for automotive catalysts
・Paradigm shift in the electrolyte concept for batteries
・Cost-cutting and optimization for mass production

Applications ・Automotive catalysts

・Batteries for consumers and vehicles
・Stationary batteries

Contact us here++

Figure 2 Tetrahedrally coordinated Cu² formed on spinel oxides is reduced to Cu by CO, and NO++
can be reduced in a subsequent reoxidation of Cu to Cu²

Elements Strategy Initiative for Catalysts
and Batteries, Kyoto University
admin@esicb.kyoto-u.ac.jp

永久磁石の産業応用へ向けた新展開
研究の背景

・希少元素を利用しない永久磁石開発
・産業応用可能な磁性材料解析のための技術開発

元素戦略
磁性材料研究拠点

研究概要

3

研究の ・熱間押出加工によるナノ結晶永久磁石の試作ポイント ・磁石内部磁化分布の三次元計測
・機械学習モデルを利用した永久磁石材料化学組成の最適化

熱間押出加工による
高耐熱性
ナノ結晶バルク磁石の試作

研究概要

放射光を用いた
磁性材料内部磁化分布の
三次元観察

1

(a) 熱間押出装置(a) 消磁状態(b) 残留磁化状態

図１ 直径12μmの円柱状に加工したNdFeB磁石の磁化分布。(a) 消磁状態、(b)残留磁化状態。

研究概要

2

機械学習による
磁石材料化学組成の最適化(b) ナノ結晶組織

目的変数

図3 (a) 熱間押出装置の概形、(b)ナノ結晶磁石の結晶組織、矢印の方向に圧縮応
力を印加。

ロード
マップ

記逑子

試行回数

(a) ベイズ最適化によるモデル生成(b) 最適化モデルによるキュリー温度予測

図 2 (a) ( 1-α ′α )(Fe (1-β)(1-γ) Coβ (1-γ) Tiγ )₁₂の 化 学 組 成で 赤字のパラメー
タを関数化、(b) キュリー温度を目的変数とした場合に、最適解を求められる確率の変化。

・究極性能永久磁石の開発
・新奇高Fe組成磁石材料の実現
・研究成果の産業界への還元

関係分野 ・本研究成果の関連技術はAT-01新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)モビリティーゾーンMagHEM
プロジェクトにて公開中。合わせて、ご訪問ください。

問い合わせ先物質・材料研究機構 元素戦略磁性材料研究拠点 企画室
Info-esicmm@nims.go.jp

N development of permanentNewmagnets for industrial applicationsm

Background ・Development of permanent magnets without criticalto theelements
research

・Technology development for analysis of magnetic materials
with potential for industrial applications

Outline of theresearch

3

Elements Strategy
Initiative Center
for Magnetic Materials

Trial manufacture ofhigh heat-resistant nanocrystalline
bulk magnets by hot extrusion

Points of the ・Trial manufacture of nanocrystalline permanent magnets by
research

hot extrusion.
・Three-dimensional measurement of internal magnetization
distribution in permanent magnets
・Optimization of the chemical composition of permanent
magnets using machine learning model

Outline of theresearch

1

Three-dimensional observation of
the internal magnetization distribution ofmagnetic materials usingsynchrotron radiation(a) Overview of the
hot extrusion equipment(a) Demagnetizedstate(b) Remanent magnetization
state

Figure１ Magnetization distribution of a NdFeB magnet having a cylindrical shape with a diameter of 12μm. (a) Demagnetized state, (b) Remanent magnetization state.

(b) Microstructure of thenanocrystalline magnet
Outline of theresearch

Objective variable

2

Optimization of the chemical composition ofmagnet materials by machine learning

Figure 3 (a) Overview of the hot extrusion equipment, (b) microstructure of a nanocrystalline
magnet, compressive stress is applied in the direction of the arrow.

Roadmap

・Realization of ultimate permanent magnet materials
・Realization of permanent magnet materials based on new
Fe-rich compositions
・Dissemination and transfer of ESICMMʼs outputs to industry

ResearchArea

The MagHEM Project is presenting technologies related to theoutcomes of our research center at the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) booth,AT-01, in the Public Organizations / University / Labs / Overseas Pavilion Zone. Please visit their booth.

Bayesian
optimization

Descriptor

Number of trial(a) Numerical model from
Bayesian optimization(b)Curie temperature prediction
with optimized modelContact us here
Figure 2 (a) Function of deﬁcient parameters in the chemical composition of the description.
(b) Probability of ﬁnding an optimal solution when Curie temperature is the target variable.

National Institute for Materials Science,
Elements Strategy Initiative Center for
Magnetic Materials, Planning oﬃce
Info-esicmm@nims.go.jp