2009 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ粒子集積制御による人工磁化容易面と高周波限界の突破
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21681014
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
間宮 広明 National Institute for Materials Science, 量子ビームセンター, 主任研究員 (30354351)
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| Keywords | 高周波磁性材料 / 強磁性ナノ粒子 / 配向制御 |
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| Research Abstract |
今後の電子機器のさらなる高速化を阻む大きな要因である磁性材料のスヌーク限界(透磁率と応答周波数限界のトレードオフ現象)を突破するには、強固で滑らかな磁化容易面を有した飽和磁化の大きな絶縁体が必須である。しかしながら、そのような物質は天然には存在しない。そこで、本研究ではナノ粒子の集積制御技術を駆使して、このスヌーク限界を大きく超える高周波特性を有する人工物質の創成を目指している。
研究初年度である平成21年度は、超高真空チャンバー中でコバルト等の磁性元素を蒸発させたのち、半開放型磁気回路により印加された磁場(～5kOe)中において超高純度のアルゴンガスを用いてそれらを冷却しナノ粒子化させ、そうして形成されたナノ粒子を最終的に基板上に堆積・捕集することのできるガス中蒸着装置を有限要素法等を用いて設計し、製作した。
一方、湿式法からのアプローチでは、コバルトフェライトナノ粒子からなる磁性流体を磁場中で乾燥させ配向したナノ粒子集積体を得ることに成功した。ただし、粒子間の磁気結合を強化するためにこれを単純に焼結すると配向度が大きく劣化することがわかった。そこで、磁場中熱処理装置の一部改良を行った。また、これら作業と並行して、磁性流体に磁場を印加した際の振舞を理解し、凝集を回避しつつ配向度を増す条件を探るため、一軸及び立方対称な磁気異方性を持つナノ粒子の超常磁性揺らぎと配向トルクを受けた粒子のブラウン運動を同時にシミュレートできるプログラムを開発した。
さらに、ランダムな集積がもたらす特異な現象についてもモデル物質を用いて検討を進めた。
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