| 研究課題/領域番号 |
18206030
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| 研究機関 | 東北大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
小川 智之 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50372305)
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| キーワード | 磁性ナノ粒子 / 超常磁性 / 化学合成 / ドライプロセス / グラニュラ構造 / 自己組織化 / ナノ粒子超格子 / 高周波デバイス応用 |
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| 研究概要 |
3d系遷移金属をナノ粒子化(スピンナノクラスター)し、誘電体中にスピンナノクラスターを分散させたスピンナノクラスター/誘電体複合材料を用いてGHz帯域に対応した低損失配線ボード基板材料を実現するためには、1. 均一粒径スピンナノクラスターの合成技術の確立、2. スピンナノクラスターを凝集なく均一に誘電体中に分散し、3. 結晶軸方位のばらつきを極力低減することが必須となる。本年度は、鉄スピンナノクラスターにおいて、合成段階における粒子成長過程と飽和磁化値との相関を詳細に検討した。熱分解法における粒子成長過程は、高速な時間スケールで起こる初期核生成とその初期核に対して緩やかな時間スケールで起こる表面析出型成長の二段階であることを突き止めた。粒径の小さい領域において生じる飽和磁化の低減は、初期核の飽和磁化が非常に小さいことに由来し、今後、原材料の最適化などにより初期核径の低減を図ることで改善できることを見出した。また、自己組織化的に最密充填したスピンナノクラスターを想定し、数値計算手法を用いてスピンナノクラスター粒径および充填率を変化させたとき集合体正味の透磁率について検討した。その結果、スピンナノクラスター粒径ならびに充填率の増大と共に透磁率は増大するものの、スピンナノクラスター問で働く磁気双極子相互作用が強くなるため集合体全体として磁束が閉じた磁気構造となり、透磁率に上限があることを見出した。このとき、磁気的共鳴周波数は磁気双極子相互作用磁界によって決まり、バルクの結晶磁気異方性磁界に比べ大きく、結果として磁気的相互作用を含むスピンナノクラスター集合体がGHz帯域まで動作可能な高周波材料となることを見出した。
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