ナノ球殻磁性金属の合成と物性測定

纳米球形磁性金属的合成及物性测量

基本信息

批准号：
16655055
负责人：
阿波賀邦夫
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16655055/
关键词：
ナノ磁性スピントロニクス

项目摘要

分子磁性体のような動的で制御可能な磁気特性をより高い温度で実現するため、ナノあるいはサブミクロンスケールの磁性体開発に取り組んでいる。このためには、磁性体をより不安定な形状に追い込むことが興味深く、この理由から中空球殻形状をもつナノ磁性体の研究を遂行した。500nm程度の直径をもつビーズを水中に分散させ、液性を徐々にしかも均一に塩基性にすることによって金属水酸化物をビーズ表面に沈殿させた。この有機・無機複合物質を、水素下あるいは空気中で、か焼条件を変えることによって、コバルト系ではccp-およびhcp-CoとCo_3O_4、鉄系では・-Fe、Fe_3O_4(マグネタイト)、・-Fe_2O_3(ヘマタイト)を作り分けることができた。これらのTEM像より、直径約500nmで厚みが約40nmの中空構造を確認した。Fe_3O_4試料は、キュリーあるいはブロッキング温度が室温よりやや上の強磁性体として振舞うことが分かった。室温ではほとんどゼロの保磁力が、温度減少とともに急増する特性を示した。これは、単分子磁石の磁気特性によく似ている。さらにFe_3O_4試料について、溶媒への分散性を高めるために表面化学修飾を行った。すなわち、ニトロキシルラジカル部位を含む重合開始剤を中空球殻マグネタイトに化学吸着させ、リビングラジカル重合によって3-ビニルピリジンの重合反応を表面上で行った。そのピリジン基をN-メチル化して水への可溶性を確保した。これにより、数字間程度は安定な分散溶液をつくることができたばかりか、磁石によって微粒子を簡単に集めることもできることが分かった。

我们正在开发纳米或亚微米尺度磁体，以实现在较高温度下的动态和可控磁性特性，例如分子磁体。为了实现这一目标，有趣的是将磁性材料变为更不稳定的形状，因此，我们对具有空心球形壳形状的纳米磁材料进行了研究。直径约为500 nm的珠子分散在水中，流动性逐渐均匀碱性，从而在珠表面上沉淀金属氢氧化物。通过在氢或空气下更改这种有机/无机复合材料的钙化条件，可以在钴系统中形成CCP-和HCP-CO和CO_3O_4，以及在铁系统中在铁系统中形成fe_3o_4（磁铁矿）和·fe_3o_4（磁铁矿）和·fe_2o_3（hematite）。从这些TEM图像中，确认了直径约为500 nm的空心结构，厚度约为40 nm。发现FE_3O_4样品被发现作为属于居里或限制室温的温度的铁磁铁行为。在室温下，几乎零的顽固性显示出随温度降低而迅速增加的特征。这与单分子磁铁的磁性非常相似。此外，对FE_3O_4样品进行了表面化学修饰，以提高溶剂的分散性。也就是说，在空心球形壳磁铁矿上化学吸附了含有硝氧基的聚合起始剂，并通过生存的自由基聚合在表面上进行3-乙烯基吡啶的聚合反应。吡啶基被N-甲基化，以确保其在水中的溶解度。这表明，不仅可以在数字之间的距离上创建稳定的分散溶液，而且还可以使用磁铁轻松收集细颗粒。