| 研究課題/領域番号 |
16K14431
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
杉本 諭 東北大学, 工学研究科, 教授 (10171175)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ナノ粒子 / ナノコンポジット / 水素プラズマ金属反応法 / アークプラズマ蒸着法 |
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| 研究実績の概要 |
【目的】本研究では、水素プラズマ金属反応法（HPMR）によって数十nmのソフト磁性ナノ粒子を作製し、その上にアークプラズマ蒸着法（APD）によって数nmのハード磁性ナノ粒子を担持させたコアシェル構造を有するナノ磁石粉末の作製方法の構築を目的としている。平成28年度はHPMRで磁化の高いソフト磁性を示すFe系合金ナノ粒子を作製し、その磁気特性と組織を調べ、安定して作製できる条件を確立することを目的とした。
【実験方法】高周波溶解でFe合金を溶解しインゴットを作製し、HPMRのアーク電圧、導入水素厚などの条件を変化させてナノ粒子を作製した。得られたナノ粒子をアルゴンガス雰囲気中で熱処理した。磁気特性の測定にはVSM、組織観察にはSEM、TEM、相の同定にはXRDを用いた。
【結果】得られた結果をまとめると以下のようになる。１．TEM観察により、HPMRで作製したFe粒子の一次粒径は10～200 nm 程度で、球状であることが分かった。２．さらに、一次粒子同士が隣接する粒子と結合・凝集し、二次粒子を形成している部分もみられた。３．複数のTEM 像から、330 個のFe粒子について一次粒子径を評価し、その平均粒径(d50)を算出した結果，そのd50は43 nmであった。４．HPMR 法にて作製したFe ナノ粒子の磁気特性を測定したところ、飽和重量磁化は212 Am2kg-1、保磁力(Hc)は38.2 kAm-1 と、ソフト磁性であることが確認された。５．以上より、HPMRによってコアとなるナノ粒子の作製が可能であることが判明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度の成果において、作製したFeナノ粒子が飽和重量磁化212 Am2kg-1、保磁力(Hc)38.2 kAm-1 なる磁気特性を有し、ソフト磁性を示すこと、TEM観察によって一次粒径が10～200 nm 程度で球状のナノ粒子であること、などから、目的とするサイズと磁性を有したナノ粒子が作製できている。これは当初の年次目標を達成していることから、概ね研究は順調に進展している判断される。ただ、一次粒子同士が隣接する粒子と結合・凝集し、二次粒子を形成している部分もみられているので、分散性の改善を図っていく必要があると考えられ、その改善も含めて次年度は検討していく予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
【研究方針】平成28年度にコア層となるFe系ナノ粒子をHPMRによって作製することに成功したので、次年度の平成29年度には、アークプラズマ蒸着法（APD）でシェル層となる保磁力の高いハード磁性のナノ粒子を作製して、その磁気特性と組織を調べ、安定して作製できる条件を確立する。
【実験方法】(1)候補材料としてFePt、FePd、MnBiなどを考え、APD用のターゲット材料を高周波溶解にて作製する。(2)バッファ層を敷いたSi基板を用い、APDの電圧、ショット数を制御して成膜速度を求めるとともにTEM観察によって粒子径を求める。(3)得られた薄膜を熱処理し、磁気特性を測定する。(4)一方、市販の非磁性ナノ粒子上にこれらの候補材料のナノ粒子が担持されるかどうかを検討する。(5)得られたナノ粒子の組織をTEMで観察し、シェル構造が形成されているか確認するとともに磁気特性を測定する。(6)以上の結果をもとに、作製条件と磁気特性、組織との関係を明確化する。
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