磁性ナノ粒子材料の作製とその形態制御

磁性纳米颗粒材料的制备及其形貌控制

• 批准号: 08F08734
• 负责人: 川口 建二
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08734/
• 关键词: 液相レーザー照射法; 複合ナノ粒子; 磁性; 交換バイアス; 交換バイアス効果; マグネタイト; ナノ粒子

本研究は、液相レーザー照射法という新規なレーザープロセスを用いて、機能材料への展開が期待出来る磁性ナノ粒子の作製と形態制御を目指すものである。昨年までの成果を基に今年度は、2種類の混合原料を用い、磁性複合ナノ粒子のより高度な合成プロセスを目指した。照射光には、還元効果などで効率が高いNd:YAGレーザーの3倍波(355nm)を用いた。同じ三価の鉄酸化物で構造が異なるヘマタイトとマグヘマイトの混合原料では、50mJ/pulse程度の弱い照射強度でほぼ100%マグネタイトに還元され、さらに照射強度を増やすと還元度の高いウスタイトの組成が増す。組成制御の点ではマグネタイト原料のみの場合と大差無いが、粒径の均一性に改善が見られた。NiOとヘマタイトの混合原料の場合、レーザー照射によってマグネタイト、NiO、Niの複合粒子が得られた。しかも、その磁化曲線は磁場中冷却でも無磁場中冷却でも変わらない大きさで、印加磁場と逆方向へシフトした磁気交換バイアスを示した。詳細は不明だが、NiかマグネタイトがNiOと反強磁性的な界面結合をしている可能性が示唆される。また、CuOとマグネタイトの混合原料を用いた場合には、マグネタイト、ウスタイト、CuO、Cuの4物質が混合した複合ナノ粒子が得られており、複数の原料を上手く組み合わせることで、多様な構成材料から成るナノ複合粒子が合成可能であるという成果が得られた。さらに、この複合粒子においても、1kOeを超える大きな磁気交換バイアスが観測されており、ハード磁気材料としての可能性を示した。

这项研究旨在利用一种称为液相激光照射的新激光工艺来制造和控制磁性纳米颗粒的形貌，有望将其开发为功能材料。基于去年取得的成果，今年我们的目标是使用两种混合原材料开发更先进的磁性复合纳米颗粒合成工艺。作为照射光，我们使用Nd:YAG激光的三次谐波（355 nm），由于其还原作用，效率很高。赤铁矿和磁赤铁矿的混合原料是三价氧化铁，但结构不同，在约50 mJ/脉冲的弱照射强度下，被还原为几乎100%的磁铁矿，当进一步增加照射强度时，其成分大幅减少维氏体变化。在成分控制方面，与仅使用磁铁矿原料的情况没有太大区别，但在粒径均匀性方面有所改善。在NiO和赤铁矿的混合原料的情况下，通过激光照射得到磁铁矿、NiO和Ni的复合颗粒。此外，无论在磁场中冷却还是在没有磁场的情况下，磁化曲线都保持相同，并且显示出磁交换偏向与施加的磁场相反的方向移动。虽然细节尚不清楚，但有人认为 Ni 或磁铁矿可能与 NiO 具有反铁磁界面键。另外，当使用CuO和磁铁矿的混合原料时，可以获得含有磁铁矿、锰铁矿、CuO和Cu四种物质的复合纳米粒子。通过巧妙地组合多种原料，可以获得多种组成材料。结果表明，可以合成由以下物质组成的纳米复合颗粒：此外，在该复合颗粒中观察到超过1 kOe的大磁交换偏压，表明其作为硬磁材料的潜力。

项目成果

A Simple and "Green" Method for Synthesis of Nanocomposite Magnetic Particles

一种简单、“绿色”的纳米复合磁性粒子合成方法

• 发表时间: 2010
• 作者: Zaneta Swiatkowska-Warkocka;Kenji Kawaguchi;Hongqiang Wang;Yukiko Katou;Naoto Koshizaki
• 通讯作者: Naoto Koshizaki

Laser synthesis of gold/iron-oxide nanocomposite particles.

金/氧化铁纳米复合颗粒的激光合成。

• 发表时间: 2010
• 作者: Zaneta Swiatkowska-Warkocka;川口建二;Hongqiang Wang;加藤友紀子;越崎直人
• 通讯作者: 越崎直人

液相レーザー照射法による鉄系磁性ナノ粒子の作製

液相激光辐照法制备铁基磁性纳米颗粒

• 发表时间: 2009
• 作者: Zaneta Swiatkowska;Kenji Kawaguchi;Hongqiang Wang;Yukiko Katou;Naoto Koshizaki;Johan Kero;SWIATKOWSKA ZANETA;Csilla Szasz;川口建二;Csilla Szas;川口建二
• 通讯作者: 川口建二

Unique Laser Process for Nanoparticle Preparation

用于纳米颗粒制备的独特激光工艺

• 发表时间: 2010
• 作者: Zaneta Swiatkowska;Kenji Kawaguchi;Hongqiang Wang;Yukiko Katou;Naoto Koshizaki;Johan Kero;SWIATKOWSKA ZANETA;Csilla Szasz;川口建二
• 通讯作者: 川口建二

球状ナノ粒子の作製方法

球形纳米颗粒的制备方法

• 发表时间: 2009