自己組織化膜を有する磁性金属ナノ粒子の設計とその複合機能化

自组装薄膜磁性金属纳米颗粒的设计及其多功能化

基本信息

批准号：
09J06717
负责人：
伊藤良一
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

「自己組織化膜を有する磁性金属ナノ粒子の設計とその複合機能化」の最終年度にあたる本年は、主題である磁気物性が明らかとなった磁性ナノ粒子を用いた「磁性スポンジ」をJ.Am.Chem.Soc.誌で発表を行った。この論文は強い磁気モーメントを持つ磁性ナノ粒子が作り出す磁気双極子相互作用に着目し、外部磁場に応答して異方的に構造変化を起こす物質の開発を行ったものである。これは、外部磁場を印加すると磁気モーメント(N極とS極)が整列し、引き合うことで磁性体の構造が潰れ、また、外部磁場を切ると磁気モーメントの整列が起こらないので磁性体の構造が元に戻る物質である。この構造変化に伴い、内部に蓄えられているガス分子等の出し入れが可能となり、磁場をスイッチとする可変構造の作成に成功した。このように磁気双極子相互作用とファンデルワールス力が協奏・競合する系がナノ磁性体構造で世界で初めて実現された。この成果は、イギリス化学会からハイライト報道され、また、NatureAsiaMaterialsからもハイライト報道され、世界から大きく認められた研究となった。これらのハイライト記事では、「この研究は将来ガス分子種を薬に置き換え、磁場を印加することで好きな時、好きな場所で薬を放出することが出来る画期的な物質になることが期待されている」とかかれており、今後の展開が大いに期待されている有意義な研究成果を残すことが出来た。

今年，“使用自组装膜及其组合功能化设计磁性金属纳米颗粒”，使用磁性纳米颗粒发表了“磁海绵”，这些纳米颗粒已在J.Am.Chem.Soc中揭示了磁性特性的主题。本文着重于具有强磁矩的磁性纳米颗粒产生的磁偶极相互作用，并开发出对外部磁场响应的各向异性结构变化的材料。这是一种材料，当应用外部磁场，吸引磁矩时，将磁矩（N和S极）返回到对齐，磁性材料的结构崩溃了，当切断外部磁场时，磁矩不一致，因此磁性材料的结构返回到原始状态。这种结构变化使得插入和去除内部存储的气体分子成为可能，并成功创建了使用磁场作为开关的可变结构。这是世界上第一次通过纳米磁结构实现磁性偶极相互作用和范德华力的系统。英国化学学会强调了这一结果，也有自然材料的强调，使其在全球范围内成为备受认可的研究。这些强调的文章指出：“预计这项研究将成为一种开创性的物质，可以随时随地释放药物，无论其所需的任何地方都可以通过将来用药物代替气体分子物种并应用磁场，从而导致有意义的研究结果，这些结果对未来的发展高度预期。