Study on dissipative structures of magnetic nanoparticles in large alternating magnetic fields using small angle scattering technique

• Project/Area Number: 24310071
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Quantum beam science
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: Hiroaki MAMIYA 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主幹研究員 (30354351)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): TERADA Noriki 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主任研究員 (60442993) ; BALACHANDRAN Jeyadevan 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (80261593) ; SHINOHARA Takanao 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター, 研究副主幹 (90425629)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2013: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000); Fiscal Year 2012: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: 磁性ナノ粒子 / がん温熱療法 / 非平衡定常構造 / 高周波磁場 / 磁鉄鉱 / 量子ビーム医療応用 / ハイパーサーミア / ナノ粒子 / 非平衡定常状態 / その場観察

Outline of Final Research Achievements

We have predicted that novel dissipative structures of magnetic nanoparticles are formed during hyperthermia treatment. For verifying this finding, we have prepared monodisperse magnetite nanoparticles and observed small angle scattering of the nanoparticles in the large alternating magnetic field. The knowledge obtained here sheds new light on the design of targeted magnetic hyperthermia treatments.

Research Products

• [Journal Article] Nonequilibrium Magnetic Response of Anisotropic Superparamagnetic Nanoparticles and Possible Artifacts in Magnetic Particle Imaging (2015)
  • Author(s): Hiroaki Mamiya and Balachandran Jeyadevan
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 10 Issue: 3 Pages: e0118156-e0118156
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0118156
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cellular effects of magnetic nanoparticles explored by atomic force microscopy (2015)
  • Author(s): H. Mao, J. Li, D. M Ida, N. Kawazoe, Y. Takeda, H. Mamiya, G. Chen
  • Journal Title: BIOMATERIALS SCIENCE Volume: 3 Issue: 9 Pages: 1284-1290
  • DOI: 10.1039/c5bm00141b
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 磁性流体の高調波応答とセンサへの応用の可能性 (2015)
  • Author(s): H. Mamiya, B Jeyadevan
  • Journal Title: 平成26年度 磁性流体連合講演会 磁性流体連合講演会論文集 Volume: 1 Pages: 12-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ポリアクリル酸を被覆した粒径20〜30nm単分散マグネタイトナノ粒子の合成 (2015)
  • Author(s): I. Furukawa, K. Takahashi, Jhon L. Cuya, H. Mamiya, H. Miyamura, B. Jeyadevan
  • Journal Title: 平成26年度 磁性流体連合講演会 磁性流体連合講演会論文集 Volume: 1 Pages: 16-17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] シリカコートマグネタイトナノ粒子の作製と特性評価 (2015)
  • Author(s): M. Fukunaga, I. Furukawa, H. Mamiya, Jhon L. Cuya, T. Iwamoto, H. Miyamoto, B. Jeyadevan
  • Journal Title: 平成26年度 磁性流体連合講演会 磁性流体連合講演会論文集 Volume: 1 Pages: 17-20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aging and rejuvenation in a ferromagnetic Ni3Al (2015)
  • Author(s): Hiroaki MAMIYA, Masahiko DEMURA, and Hideaki KITAZAWA
  • Journal Title: The European Physical Journal B Volume: 88 Issue: 5
  • DOI: 10.1140/epjb/e2015-50868-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 磁性流体の高調波応答とセンサへの応用の可能性 (2015)
  • Author(s): 間宮広明，バラチャンドラン・ジャヤデワン
  • Journal Title: 磁性流体連合講演会講演論文集 磁性流体研究の新展開 Volume: 1 Pages: 12-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ポリアクリル酸を被覆した粒径20～30nm単分散マグネタイトナノ粒子の合成 (2015)
  • Author(s): 古川逸朗，高橋一真，ジョン・クヤ，間宮広明， 宮村弘，バラチャンドラン・ジャヤデワン
  • Journal Title: 磁性流体連合講演会講演論文集 磁性流体研究の新展開 Volume: 1 Pages: 16-17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] シリカコートマグネタイトナノ粒子の作製と特性評価 (2015)
  • Author(s): 福永真夕，古川逸朗，間宮広明，ジョン・クヤ， 岩本多加志，宮村弘，バラチャンドラン・ジャヤデワン
  • Journal Title: 磁性流体連合講演会講演論文集 磁性流体研究の新展開 Volume: 1 Pages: 18-20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Slow dynamics in the geometrically frustrated magnet ZnFe2O4: Universal features of aging phenomena in spin glasses (2014)
  • Author(s): H. Mamiya, N. Tsujii, N. Terada, S. Nimori, H. Kitazawa A. Hoshikawa, and T. Ishigaki
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW B Volume: 90 Issue: 1
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.014440
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Hysteresis Loop in a Superparamagnetic State (2014)
  • Author(s): Hiroaki Mamiya and Balachandran Jeyadevan
  • Journal Title: IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS Volume: 50 Issue: 1 Pages: 4001604-4001604
  • DOI: 10.1109/tmag.2013.2274072
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recent advances in understanding magnetic nanoparticles in AC magnetic fields and optimal design for targeted hyperthermia (2013)
  • Author(s): Hiroaki Mamiya
  • Journal Title: Journal of Nanomaterials Volume: 2013 Issue: 1 Pages: 752973-752973
  • DOI: 10.1155/2013/752973
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 磁性ナノ粒子の交流磁場応答と選択的がん温熱療法 (2012)
  • Author(s): 間宮広明
  • Journal Title: マテリアルインテグレーション Volume: 25 Pages: 11-23
• [Journal Article] Formation of Nonequilibrium Magnetic Nanoparticle Structures in a Large Alternating Magnetic Field and Their Influence on Magnetic Hyperthermia Treatment (2012)
  • Author(s): H. Mamiya and B. Jeyadevan
  • Journal Title: IEEE Trans. Magn. Volume: 48 Issue: 11 Pages: 3258-3261
  • DOI: 10.1109/tmag.2012.2197675
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aging in the ferromagnetic phase of terbium (2012)
  • Author(s): H. Mamiya and S. Nimori
  • Journal Title: J. Phys. Cond. Matter Volume: 24 Issue: 33 Pages: 336006-336006
  • DOI: 10.1088/0953-8984/24/33/336006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Potential of sub-micron-sized Fe-Co particles for antenna applications (2012)
  • Author(s): D.Kodama, K. Shinoda, R. Kasuya, M. Doi, K. Tohji, and B. Jeyadevan
  • Journal Title: Journal of Applied Physics Volume: 111 Issue: 7
  • DOI: 10.1063/1.3678296
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low temperature synthesis of FePt alloy nanoparticles by polyol process (2012)
  • Author(s): K Fukuda, S Fujieda, K Shinoda, S Suzuki and B Jeyadevan
  • Journal Title: Journal of Physics Volume: 352 Pages: 12020-12020
  • DOI: 10.1088/1742-6596/352/1/012020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of copper nanoparticles by polyol/alcohol reduction method (2012)
  • Author(s): J. L. Cuya Huaman, K. Sato, S. Kurita, T. Matsumoto, H. Miyamura and B. Jeyadevan
  • Journal Title: MRS proceedings Volume: 37 Pages: 144-149
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 磁性流体がん温熱療法の可能性と課題：物理の視点から (2015)
  • Author(s): 間宮広明, バラチャンドランジャヤデワン
  • Organizer: 平成27年度磁性流体連合講演会
  • Place of Presentation: 静岡大学浜松キャンパス,静岡県浜松市,日本
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] ナノ粒子分散体の交流磁化過程と直気特性の関係 (2015)
  • Author(s): 黒岩拓也, 太田浩司, ハワラティフ, 岸本幹雄, 柳原英人, 喜多英治, 間宮広明, 山本真平
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス,大阪府吹田市,日本
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] 磁性ナノ粒子の高周波磁場に対する非線形非平衡応答シミュレーション (2015)
  • Author(s): 間宮広明
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 東京都新宿区
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] 中性子散乱を利用した新しい軟磁性材料の研究 (2014)
  • Author(s): 間宮広明
  • Organizer: 平成26年度磁性材料研究会
  • Place of Presentation: 東京都新宿区
  • Year and Date: 2014-12-24
  • Invited
• [Presentation] 磁性ナノ粒子の非線形応答とその医療応用 (2014)
  • Author(s): 間宮広明
  • Organizer: 第9回機能性流体に関する公開研究会
  • Place of Presentation: 茨城県つくば市
  • Year and Date: 2014-11-21
  • Invited
• [Presentation] 磁性流体の高調波応答とセンサへの応用の可能性 (2014)
  • Author(s): 間宮広明，バラチャンドラン・ジャヤデワン
  • Organizer: 平成２６年度磁性流体連合講演会
  • Place of Presentation: 茨城県つくば市
  • Year and Date: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [Presentation] ポリアクリル酸を被覆した粒径20～30nm単分散マグネタイトナノ粒子の合成 (2014)
  • Author(s): 古川逸朗，高橋一真，ジョン・クヤ，間宮広明， 宮村弘，バラチャンドラン・ジャヤデワン
  • Organizer: 平成２６年度磁性流体連合講演会
  • Place of Presentation: 茨城県つくば市
  • Year and Date: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [Presentation] シリカコートマグネタイトナノ粒子の作製と特性評価 (2014)
  • Author(s): 福永真夕，古川逸朗，間宮広明，ジョン・クヤ， 岩本多加志，宮村弘，バラチャンドラン・ジャヤデワン
  • Organizer: 平成２６年度磁性流体連合講演会
  • Place of Presentation: 茨城県つくば市
  • Year and Date: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [Presentation] Nanostructural and magnetic studies on magnetic nanoparticles in large alternating magnetic fields (2014)
  • Author(s): H. Mamiya, A. Seki, E. Kita, M. Tokunaga, B. Jeyadevan, T. Shinohara, K. Ohishi, J. Suzuki
  • Organizer: 2014 TJ Conf Magnetic Nanoparticles for Biomedical Application
  • Place of Presentation: 台北市,台湾
  • Year and Date: 2014-07-20 – 2014-07-21
  • Invited
• [Presentation] 幾何学的にフラストレートした反強磁性体における特異なスローダイナミクスと高効率中性子粉末回折計を用いた時分割測定 (2014)
  • Author(s): 間宮広明,辻井直人,寺田典樹,二森茂樹,北澤英明,星川晃範,石垣徹
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 神奈川県平塚市
• [Presentation] 磁性ナノ粒子の非線形磁場応答・非平衡散逸とその医療応用 (2014)
  • Author(s): 間宮広明
  • Organizer: 第９回多元研－NIMS連携ラボ公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市
  • Invited
• [Presentation] Influence of Non-equilibrium and Non-linear Magnetic Response in Large Alternating Magnetic Fields to Magnetic Particle Imaging (2014)
  • Author(s): Hiroaki Mamiya
  • Organizer: 11th International Conference on Ferrites
  • Place of Presentation: 沖縄県宜野湾市
• [Presentation] Magnetic hysteresis loop in superparamagnetic nanoparticles and planar orientation of ferromagnetic nanoparticles in AC magnetic field (2013)
  • Author(s): Hiroaki Mamiya and Balachandran Jeyadevan
  • Organizer: 8th International Conference on Fine Particle Magnetism
  • Place of Presentation: Perpignan
• [Presentation] Non-equilibrium structures of magnetic nanoparticles in AC magnetic fields (2013)
  • Author(s): Hiroaki Mamiya and Balachandran Jeyadevan
  • Organizer: Conference for BioSignal and Medicine (CBSM) 2013
  • Place of Presentation: 山梨県笛吹市
• [Presentation] Supermagnetism in magnetic fluids and nanogranular soft-magnetic films (2013)
  • Author(s): Hiroaki Mamiya
  • Organizer: Supermagnetism Workshop 2013
  • Place of Presentation: 茨城県つくば市
• [Presentation] Multi-scale magnetic correlations in thermally assisted soft-magnetic phase of nano- granular films (2013)
  • Author(s): Hiroaki Mamiya
  • Organizer: meeting on ferromagnetic amorphous and nano-crystalline material
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市
• [Presentation] Magnetic hysteresis loop in a superparamagnetic state (2013)
  • Author(s): Hiroaki Mamiya and Balachandran Jeyadevan
  • Organizer: 3rd International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Application
  • Place of Presentation: 台湾台中市
• [Presentation] 小角散乱による磁性流体のナノ構造解析 (2013)
  • Author(s): 間宮広明,高橋一真,バラチャンドランジャヤデワン,篠原武尚,大石一城,鈴木淳市
  • Organizer: 日本中性子科学会第13回年会
  • Place of Presentation: 千葉県柏市
• [Presentation] ナノグラニュラー磁性薄膜における粒子間のスペロマグネティック秩序と熱アシスト型軟磁気特性 (2013)
  • Author(s): 間宮広明,大沼繁弘,大沼正人,鈴木博之,藤森啓安
  • Organizer: 第37回 日本磁気学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道,札幌市
• [Presentation] Modified Solvent–free technique to synthesize monodispersed magnetite nanoparticles in wide size range (2013)
  • Author(s): A. Mizuno, M. Takehara, H. Mamiya, J. Cuya, H. Miyamura, B. Jeyadevan
  • Organizer: 8th International Conference on Fine Particle Magnetism
  • Place of Presentation: Perpignan
• [Presentation] 広範囲の交流磁界条件に適用可能なマグネタイトナノ粒子の物性と発熱特性 (2013)
  • Author(s): 德永 充子、 間宮 広明、 岩本 多加志、 宮村 弘、J. Cuya、 B. Jeyadevan
  • Organizer: 25年度磁性流体連合講演会
  • Place of Presentation: 富山県富山市
• [Presentation] 磁性粒子イメージングにおける大振幅交流磁場への非線形非平衡応答 (2012)
  • Author(s): 間宮広明
  • Organizer: 平成24年度 磁性流体連合講演会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-11-29
• [Presentation] Non-equilibrium steady states of magnetic nanoparticles in alternating magnetic fields and the biomedical applications (2012)
  • Author(s): H. Mamiya, B. Jeyadevan
  • Organizer: 2nd International Conference Asian Union of Magnetics Societies
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2012-10-03
• [Presentation] がんの新しい温熱治療の際に生じる強磁性ナノ粒子の非平衡配向状態 (2012)
  • Author(s): 間宮広明,バラチャンドランジャヤデワン
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] がん温熱治療中に生じる磁性ナノ粒子の非平衡定常配向構造と発熱特性 (2012)
  • Author(s): 間宮広明,・バラチャンドランジャヤデワン
  • Organizer: 第43回ナノバイオ磁気工学専門研究会
  • Place of Presentation: 東京(招待講演)
  • Year and Date: 2012-06-01