巨大飽和磁化窒化鉄ナノマグネットの開発

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粒子形状を球状やキューブ状に制御し、かつ、粒径を8nm～24nmまで制御した単分散酸化鉄ナノ粒子を高い再現性で合成することに成功した。また、γ-Fe_2O_3、Fe_3O_4、FeOの酸化鉄の三相を制御可能とする合成プロセスの構築を行い、特に、高沸点溶媒中では、溶媒自体の熱分解により還元作用が発現することを新たに見出した。これらの酸化鉄ナノ粒子を用いた窒化鉄ナノ粒子の間接合成を試みた。その結果、一部窒化鉄相を見出したものの、溶媒や界面活性剤由来の炭化鉄相の出現や還元時の粒子凝集が著しく未窒化の純鉄相が残留するなど混相となり、窒化鉄、純鉄、炭化鉄の混相ナノ粒子集合体の飽和磁化は169emu/gと鉄のバルク値(218emu/g)に比べ23%程度小さいことが分かった。また、粒子凝集のためキューブ状等の特異形状を維持したまま窒化をすることが難しいことが分かった。一方、化学合成した純鉄ナノ粒子を出発原料として窒化を行う間接合成を試みた。水分および酸素濃度を極限まで低減したグローブボックス中において鉄ペンタカルボニルを熱分解して得られる純鉄ナノ粒子、および、鉄イオンを還元して得られる純鉄ナノ粒子に対し、窒化温度160℃～250℃の範囲で窒化した結果、純鉄相を主相として一部炭化鉄相が生成した。窒化相は確認されず、今後、溶媒中へのアンモニア溶解度の向上を意図した湿式窒化プロセスの改善、あるいは、気相-固相反応を意図した純鉄ナノ粒子の乾式窒化プロセスの新規構築が課題となる。