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Magnetic Solution Deposition Technique for Elucidating Thin Film Formation Conditions and Structural Ordering via Self-Assembly of Magnetic Nanoparticles

Research Project

Project/Area Number 18K04819
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
Research InstitutionIwate University (2022-2024)
Wakayama National College of Technology (2018-2021)

Principal Investigator

HAYASAKA Ryo  岩手大学, 教育学部, 准教授 (20593057)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywordsシミュレーション / 数理情報学 / 磁性ナノ粒子 / 自己組織化 / 外部磁場 / ナノ粒子構造 / ビッグデータ / データサイエンス / 粒子シミュレーション / 薄膜形成 / 移動現象および単位操作関連 / 磁気記録材料 / 記録容量 / AI化 / 薄膜
Outline of Final Research Achievements

The formation of thin films composed of magnetic nanoparticles and the control of their ordered structures are essential technologies in electronic materials, particularly for achieving higher data storage capacities. However, conventional fabrication methods struggle to control nanoparticle arrangements at the nanoscale. This study investigates the Magnetic Solution Deposition Technique, which enables thin film formation by sedimenting nanoparticles in solution under controlled magnetic fields and temperatures. Particle-based simulations revealed that stronger magnetic fields increase the range of film-forming conditions, though this effect saturates beyond a certain point. Higher solution temperatures also promote film formation. The maximum achievable area fraction was found to be 0.322, and this value decreases exponentially with increasing standard deviation in particle size distribution.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は,磁気溶液堆積法と粒子シミュレーションを用いて,磁性ナノ粒子の自己組織化による薄膜形成条件および秩序構造制御の物理的メカニズムを明らかにしたものである.特に,磁場強度や液体温度が薄膜形成に与える影響,最大面積分率の限界値,粒子径分布のばらつきが構造秩序性に及ぼす影響を定量的に示した点に学術的意義がある.その中でも最大面積分率点が0.322であることを発見したのは科学的にも工学的にも極めて重要な成果であり,ナノ構造物理における自己組織化現象の理解が進むとともに,磁性ナノ粒子を用いた高密度記録媒体や次世代電子デバイスの材料設計に向けた基盤的知見を提供する.

Report

(8 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2025 2024 2022 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (19 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Development of stepwise particle dosing algorithm in magnetic solution deposition to clarify maximum area fraction points2025

    • Author(s)
      NAGASAKO Yuki、HAYASAKA Ryo、OOMURA Takahiro
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 91 Issue: 941 Pages: 24-00160-24-00160

    • DOI

      10.1299/transjsme.24-00160

    • ISSN
      2187-9761
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    • Peer Reviewed / Open Access
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      日本機械学会関西支部・第94期定時総会講演会
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      早坂良,木村祐人,藤原誠之,大村高弘
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      第39回日本熱物性シンポジウム
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      鳥淵悠希,早坂良,大村高弘
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      第 39 回日本熱物性シンポジウム
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      渡邉駿,早坂良,大村高弘
    • Organizer
      第39回日本熱物性シンポジウム
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Published: 2018-04-23   Modified: 2026-01-16  

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