極限磁性スピンナノ構造体の創製

• 研究課題/領域番号: 21226007
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 研 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (70108471)
• 研究分担者: 角田 匡清 東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80250702) ; 小川 智之 東北大学, 大学院工学研究科, 助教 (50372305)
• 研究期間 (年度): 2009-05-11 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 204,620千円 (直接経費: 157,400千円、間接経費: 47,220千円); 2013年度: 23,920千円 (直接経費: 18,400千円、間接経費: 5,520千円); 2012年度: 23,920千円 (直接経費: 18,400千円、間接経費: 5,520千円); 2011年度: 21,840千円 (直接経費: 16,800千円、間接経費: 5,040千円); 2010年度: 43,290千円 (直接経費: 33,300千円、間接経費: 9,990千円); 2009年度: 91,650千円 (直接経費: 70,500千円、間接経費: 21,150千円)
• キーワード: 電気・電子材料 / 窒化鉄 / 飽和磁化 / ナノ粒子 / 薄膜

研究概要

新たな高飽和磁化材料探索を念頭に、準安定窒化鉄相に着目しそのナノ粒子化技術、および、鉄基ナノ粒子の集合体化技術の構築を行った。最適な原材料を合成し、プロセス条件の最適化を行うことで、234emu/gの飽和磁化を有する単相の窒化鉄ナノ粒子の獲得に世界で初めて成功した。また、粒径10nm程度の鉄ナノ粒子を用いて、ナノ粒子共凝集法を新たに考案することで、充填率を0.5%から40%まで制御可能な集合体プロセス技術の確立に成功した。

評価記号

検証結果 (区分)

A-

研究成果

• [雑誌論文] Effect of induced uniaxial magnetic anisotropy on ferromagnetic resonance frequency of Fe-Co alloy nanoparticle/polystyrene nanocomposite (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kura
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: 76 ページ: 65-68
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2013.12.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative understanding of thermal stability of a"-Fe16N2 (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto, R. Gallage, Y. Ogata, Y. Kusano, N. Kobayashi, T. Ogawa, N. Hayashi, K. Kohara, M. Takahashi, and M. Takano
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49(70) ページ: 7708-7710
  • DOI: 10.1039/c3cc43590c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Challenge to the Synthesis of ”-Fe16N2 Compound Nanoparticle with High Saturation Magnetization for Rare Earth Free New Permanent Magnetic Material (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa, Y. Ogata, R. Gallage, N. Kobayashi, N. Hayashi, Y. Kusano, S. Yamamoto, K. Kohara, M. Doi, M. Takano and M. Takahashi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 6(7) 号: 7 ページ: 073007-073007
  • DOI: 10.7567/apex.6.073007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size effect of Fe nanoparticles on the high frequency dynamics for highly dense self-organized assemblies (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kura, T. Ogawa, R. Tate, K. Hata and M. Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 111, No.7
  • DOI: 10.1063/1.3676224
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Fe-Co nanoparticles with high saturation magnetization by low-temperature post-annealing (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 111
  • DOI: 10.1063/1.3679027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fe(CO)5熱分解法を用いた単分散Feナノ粒子の広域粒径制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小川智之
  • 雑誌名: 日本磁気学会誌 巻: 36 ページ: 202-208
  • NAID: 130002112342
  • 査読あり
• [雑誌論文] 低吸着力界面活性剤を添加したFe ナノ粒子における飽和磁化の改善 (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kamata
  • 雑誌名: 日本磁気学会誌 巻: 36 ページ: 309-312
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct synthesis of single crystalline α-Fe nanoparticles with high saturation magnetization by mixed surfactant (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kamata
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn. 巻: 48 ページ: 3944-3946
  • DOI: 10.1109/tmag.2012.2197737
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-glasslike behavior of magnetic ordered state originating from strong interparticle magnetostatic interaction in α-Fe nanoparticle agglomerate (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Hiroi, H. Kura, T. Ogawa, M. Takahashi and T. Sato
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 98
  • DOI: 10.1063/1.3602313
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of nucleation and growth dynamics on saturation magnetization of chemically synthesized Fe nanoparticles (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Ogawa
  • 雑誌名: Journal of Magnetics 巻: VOL16 ページ: 308-311
  • DOI: 10.4283/jmag.2011.16.3.308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Nitrogen–Hydrogen Mixed Plasma on Nitridation Process of Iron Nanoparticles (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Maki
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 519 ページ: 8351-8354
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2011.03.067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Hydrogen Plasma Treatment on Reduction Process of Iron Oxide Nanoparticle (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Maki
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference series 巻: 266
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collective magnetic behavior of α-Fe nanoparticles with systematically controlled volume fraction (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Ogawa
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: 64 ページ: 1067-1070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Monodisperse Iron Nanoparticles with High Saturation Magnetization using Fe(CO)_x-Oleylamine Reacted Precursor (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kura, M. Takahashi, and T. Ogawa
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 114 ページ: 5835-5838
  • DOI: 10.1021/jp911161g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size control and characterization of wustite (core)/spinel (shell) nanocubes obtained by decomposition of iron oleate complex (2010)
  • 著者名/発表者名: H. T. Hai, H. T. Yang, H. Kura, D. Hasegawa, Y. Ogata, M. Takahashi and T. Ogawa
  • 雑誌名: Journal of Colloid and Interface Science 巻: 346 ページ: 37-42
  • DOI: 10.1016/j.jcis.2010.02.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase transformation of FeO/Fe_3O_4 core/shell nanocubes and facile synthesis of Fe_3O_4 nanocubes (2010)
  • 著者名/発表者名: H.T. Hai
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics (未定,印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wustite(core)/spinel(shell) nanoparticles : a general product of the decomposition of iron-oleate complex (2010)
  • 著者名/発表者名: H.T. Hai
  • 雑誌名: Journal of Colloid and Interface Science (未定,印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 粒子成長速度がFeナノ粒子の飽和磁化に及ぼす影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小川智之
  • 雑誌名: 日本磁気学会誌 33 ページ: 247-251
  • NAID: 10025969807
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋研
  • 雑誌名: 自己組織化ハンドブック(株式会社エヌ・ティー・エス) ページ: 607-610
• [学会発表] α', α" - Fe_<16>N_2 Interstitial Compound - Single phase formation and magnetism of nano particles - (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi and T. Ogawa
  • 学会等名: International Conference on Nanoscale Magnetism (ICNM-2013)
  • 発表場所: Istanbul, Turkey
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis and magnetic characterization of α”-Fe16N2 Interstitial Compound- New Candidate for Permanent Magnetic Material with Rare Earth Element Free (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi
  • 学会等名: Conference of Korean Institute of Metals and Materials (KIM 2013)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Single phase formation of alpha”-Fe16N2 nanoparticle powder and its magnetism (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications (ISAMMA2013)
  • 発表場所: Taichung, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] alpha’, alpha” - Fe16N2 Interstitial Compound - Single phase formation and magnetism of nano particles (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi
  • 学会等名: International Conference on Nanoscale Magnetism (ICNM-2013)
  • 発表場所: Istanbul, Turkey
  • 招待講演
• [学会発表] alpha"-Fe16N2ナノ粒子の単相合成と磁気特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小川智之
  • 学会等名: 電気学会 ナノスケール磁性体の新物性と新機能性の応用調査専門委員会 第2回委員会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis and magnetic characterization of α"-Fe_<16>N_2 Interstitial Compound - New Candidate for Permanent Magnetic Material with Rare Earth Element Free - (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi and T. Ogawa
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG 2012)
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis and magnetic characterization of alpha”-Fe16N2 Interstitial Compound - New Candidate for Permanent Magnetic Material with Rare Earth Element Free - (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG 2012)
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 招待講演
• [学会発表] Iron-Nitride Compound as a New Candidate for Futured Permanent Magnetic Material, - From Thin Film to Bulk - (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa
  • 学会等名: The 13th Japanese-American Frontiers of Science (JAFoS) Symposium
  • 発表場所: Irvine, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis and magnetic characterization of alpha”-Fe16N2 Interstitial Compound - New Candidate for Permanent Magnetic Material with Rare Earth Element Free -; (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi
  • 学会等名: Annual Conference of Korean Magnetics Society (KMS2012)
  • 発表場所: Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Effect of directionally oriented magnetic dipole field on static and dynamic magnetic properties of Fe nanoparticle needle-shaped assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kura
  • 学会等名: International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies (ICAUMS2012)
  • 発表場所: Nara, Japan
• [学会発表] Effect of Pt Addition on Structure and Magnetic Properties of alpha’-Fe16N2 Thin Film (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa
  • 学会等名: International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies (ICAUMS2012)
  • 発表場所: Nara, Japan
• [学会発表] Fe_<16>N_2 Interstitial Compound-New Candidate for Permanent Magnetic Material with Rare Earth Element Free- (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Takahashi
  • 学会等名: 56^<th> Annual Conference on Magnetism and Magnetic Material (MMM)
  • 発表場所: Scottsdale, USA(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-30
• [学会発表] Fe_<16>N_2 Interstitial Compound - New Candidate for Permanent Magnetic Material with Rare Earth Element Free - (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi and T. Ogawa
  • 学会等名: 56^<th> Annual Conference on Magnetism and Magnetic Material (MMM)
  • 発表場所: Scottsdale, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Development of High Performance Magnetic Materials with Rare Earth Element (REE) Less/Free (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Ogawa
  • 学会等名: U.S.-Japan Roundtable Discussion on Rare Earth Elements Research and Development for Clean Energy Technologies
  • 発表場所: リバモア(アメリカ合衆国)
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] Development of High Performance Magnetic Materials with Rare Earth Element (REE) Less/Free (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa
  • 学会等名: U.S. - Japan Roundtable Discussion on Rare Earth Elements Research and Development for Clean Energy Technologies
  • 発表場所: U.S. Department of Energy, Lawrence Livermore National Laboratory
  • 招待講演
• [学会発表] Fast frequency magnetic response of Fe-based magnetic nanoparticle assembly for high frequency devices (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Takahashi
  • 学会等名: India-Japan Workshop On Biomolecular Electronics & Organic Nanotechnology for Environment Preservation(IJBEONEP2009)
  • 発表場所: ニューデリー(インド)
  • 年月日: 2009-12-17
• [学会発表] Fast frequency magnetic response of Fe-based magnetic nanoparticle assembly for high frequency devices (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi and T. Ogawa
  • 学会等名: India-Japan Workshop On Biomolecular Electronics & Organic Nanotechnology for Environment Preservation (IJBEONEP2009)
  • 発表場所: New Delhi, India
  • 招待講演
• [図書] 薄膜工学[第2版] (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋研, 他多数
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] 「テラビット対応自己組織化ナノ粒子配列型磁気記録媒体」、自己組織化ハンドブック (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋研、小川智之
  • 出版者: ㈱エヌ・ティー・エス