2019 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of subnano magnet and arrangement in two dimensions by using arc plasma deposition
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18K14084
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
井田 由美 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 研究員 (10792278)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 酸化鉄ナノ粒子 / グラフェン / アークプラズマ蒸着 / 磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ粒子を構成する「原子数」や「構造」に応じて化学的、磁気的性質が顕著に変化すると予想され、粒径1 nm付近のサブナノ粒子の磁気特性を対象とした研究は未開拓領域である。
本研究は、アークプラズマ蒸着(APD)法を用いたサブナノ粒子(サブナノ磁石)の創製法の確立と、サブナノ粒子固有の磁気特性を明らかにすることを目的とする。アークプラズマ蒸着法では放電回数によって粒径制御が可能であるため、最小構造の磁性サブナノ粒子を作製することができる。このサブナノ粒子の磁気特性に着眼し、新しい物質系となるサブナノ磁石の開発を目指す。
前年度では、酸化鉄サブナノ粒子を凝集せずに高分散に蒸着できる担体は、グラフェン類縁体であることを明らかにした。磁気ヒステリシスループを観測できたグラフェンナノプレートレット(GNP)を用いて構造推定を行ってきた。メスバウアーおよびXAFS測定の結果から、γ-Fe2O3に類似した構造であることが示唆された。
本年度は、GNPに蒸着した酸化鉄サブナノ粒子の詳細な物性評価について検討した。結晶性を確認するためにXRDを試みたが、担持量が少ないため明瞭なピークは観測されなかった。文献調査からアモルファス性と結晶性をもつ酸化鉄粒子では、結晶性の方が飽和磁化の値は大きくなる。また、結晶性のよい酸化鉄粒子のサイズと飽和磁化の関係を調査した文献値とほぼ一致したため、APDで作製した酸化鉄サブナノ粒子は結晶性が高いということが言える。
一般的に、結晶性の高い酸化鉄ナノ粒子はアニーリング処理を施さなければ合成することはできない。しかしながら、APDを用いた酸化鉄サブナノ粒子の作製法はアニーリングなしで尚且ワンステップで合成できる利便性のよい手法である。
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