nAGお客様事例

オックスフォード大学の教授がnAGコンポーネントを使用して新しい磁性材料の設計を支援

磁性材料は様々な形態で提供されています。最も知られているのは鉄やニッケルなどの強磁性体です。それらは外部磁界で磁化し、磁界が消えた後も磁化を保ちます。強磁性体は、コンパス、電子記録装置、変圧器、スピーカー、その他多くの日常使用する装置に使用されています。磁性の他の形態もわずかですが存在しています。それらは高温超伝導や量子情報処理装置などの潜在的に有用な特性を用いて新しい物質の状態を作成するという役割をもつため、非常に興味深いです。

磁性は、物質のいくつかのあるいは全ての構成原子上の微量の棒磁気などの磁気双極子モーメントの存在から生じます。磁気モーメントの大きさは原子の電子状態によって決まります。それは原子の周辺環境と原子が仲間同士と結合する方法に依存します。そのため、磁性体の原子の電子状態を決める実験は、磁気的作用の原因を理解するのに非常に役に立ちます。また新しい磁気特性や改良された磁気特性で材料を設計するのにも非常に役に立ちます。

ここで述べた実験を解析するソフトウェアを開発するきっかけは、磁性を研究するための新しい実験プローブが利用できることにありました。特に中性子分光学が原子の磁性状態の非常に強力なプローブになりました。これはラザフォード・アップルトン研究所のISIS施設のような破砕中性子源の装置の進歩によるところが大きいです。この技術は結晶環境との相互作用によって生ずる原子の準位分裂の正確な計測を得るのを可能にします。原子の多くの電子状態についての詳細な情報は準位分裂とそれに対応するスペクトル強度から得ることができます。

実験データを用意した際に、オックスフォード大学物理学部のAndrew Boothroyd教授は 電子の状態を解析し磁気の作用を理解するための解析的ツールを必要としました。研究の課程で生じた特有の問題としてSPECTRE（データ分析を行うよう設計されたシステム）の作成とその後の進展が長年にわたって行なわれました。

以前のプロジェクトでnAGの数値計算ルーチンを使用したことがあったため、Boothroyd 教授はSPECTRE が必要とする数学的コードを提供するnAG を頼りにしました。SPECTRE は、結果を正確なものにし、定量的にする最新の電子モデルを使用しています。簡単に述べますと、SPECTRE は少数の未知のパラメータに関して中性子スペクトルを計算し、データに最小二乗法を適用することによりこれらのパラメータを決定します。計算の中心は、エルミート行列を処理するよう設計されたnAGルーチンによって実行される一連の行列対角化です。最小二乗法もnAGルーチンによって実行されます。プログラムによって見つかった最も低いエネルギー固有関数は　磁気感受性や特定の熱容量などの実験的に利用しやすい物理特性を計算するのに使用されます。

科学者が中性子分光学データを解明することが容易になり、そしてそれによって磁石材料の改善に役立つことを期待し、SPECTREは他の磁性材料群に対して利用できるようになります。

Andrew Boothroyd 教授は述べました。「正確さ、適応性そして頑健性に関するnAGの評判により nAGがSPECTRE における計算の第一候補になりました。私は一人の努力の結果を科学界全体に利用できるようにするnAGと仕事ができてうれしく思います。」

nAG のPrincipal Technical Consultant であるMick Pontはコメントしました。「Boothroyd 教授によって開発されたようなソフトウェアは磁性の分野で人間の知識を向上させる際に根本的に重要です。この取り組みでnAGの数値計算コンポーネントが役に立つと証明したことを我々nAGは大変誇りに思います。nAG は協調的理念のもとに創立されたので、他の磁性材料でSPECTRE を利用できるようになることを非常にうれしく思います。」

SPECTRE の有用性についての詳細は、Boothroyd教授までお問い合わせください。

連絡先の詳細：
Andrew Boothroyd教授、オックスフォード大学物理学部
(a.boothroyd@physics.ox.ac.uk )
http://xray.physics.ox.ac.uk/Boothroyd/