(57)【要約】【課題】実用に足る炭素層被覆遷移金属ナノ構造体を提供する。【解決手段】ＭＣｌ２（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ）なる一般式で表される無水塩化物及びカルシウムカーバイド微粉末を、アセトニトリル溶媒中で加熱（第１の熱処理）し、Ｍ−Ｃ２−Ｍ結合を有するとともに正方晶形骨格構造を呈し、ＭＣ２なる一般式で表される遷移金属アセチリド化合物(Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ)からなるナノ粉末を作製する。次いで、前記ナノ粉末を前記第１の熱処理における加熱温度以上に加熱して第２の熱処理を行い、Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉの遷移金属からなる金属コア及び前記金属コアの周囲を覆うようにして形成された炭素層を有する炭素層被覆遷移金属ナノ構造体を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＣｌ２（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ）なる一般式で表される無水塩化物を無水アセトニトリル溶媒中に溶解し、塩化物−アセトニトリル溶液を作製する工程と、
前記塩化物−アセトニトリル溶液中に、カルシウムカーバイド微粉末を、前記無水塩化物に対して当モル量又は１モル％〜３０モル％少ない割合で添加し、分散させて、反応溶液を作製する工程と、
前記反応溶液を所定温度に加熱して第１の熱処理を行い、前記反応溶液中で前記無水塩化物と前記カルシウムカーバイドとを化学的に反応させて、Ｍ−Ｃ２−Ｍ結合を有するとともに正方晶形骨格構造を呈し、ＭＣ２なる一般式で表される遷移金属アセチリド化合物(Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ)からなるナノ粉末を形成する工程と、
前記ナノ粉末を前記第１の熱処理における加熱温度以上に加熱して第２の熱処理を行い、Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉの遷移金属からなる金属コア及び前記金属コアの周囲を覆うようにして形成された炭素層を有する炭素層被覆遷移金属ナノ構造体を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の製造方法。
【請求項２】
前記無水塩化物はＦｅＣｌ２であって、前記第１の熱処理における加熱温度が７５℃〜２００℃であり、前記第２の熱処理における加熱温度が２００℃以上であることを特徴とする、請求項１に記載の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の製造方法。
【請求項３】
前記無水塩化物はＣｏＣｌ２であって、前記第１の熱処理における加熱温度が７５℃〜２００℃であり、前記第２の熱処理における加熱温度が２００℃以上であることを特徴とする、請求項１に記載の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の製造方法。
【請求項４】
前記無水塩化物はＮｉＣｌ２であって、前記第１の熱処理における加熱温度が７５℃〜１６０℃であり、前記第２の熱処理における加熱温度が１６０℃以上であることを特徴とする、請求項１に記載の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の製造方法。
【請求項５】
ＭＣｌ２（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ）なる一般式で表される無水塩化物を無水アセトニトリル溶媒中に溶解し、塩化物−アセトニトリル溶液を作製する工程と、
前記塩化物−アセトニトリル溶液中に、カルシウムカーバイド微粉末を、前記無水塩化物に対して当モル量又は１モル％〜３０モル％少ない割合で添加し、分散させて、反応溶液を作製する工程と、
前記反応溶液を所定温度に加熱し、前記反応溶液中で前記無水塩化物と前記カルシウムカーバイドとを化学的に反応させて、Ｍ−Ｃ２−Ｍ結合を有するとともに正方晶形骨格構造を呈し、ＭＣ２なる一般式で表される遷移金属アセチリド化合物(Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ)からなるナノ粉末を形成する工程と、
前記ナノ粉末に対して電子線又は電磁波を照射し、Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉの遷移金属からなる金属コア及び前記金属コアの周囲を覆うようにして形成された炭素層を有する炭素層被覆遷移金属ナノ構造体を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の製造方法。
【請求項６】
前記遷移金属アセチリドは鉄アセチリド又はコバルトアセチリドであって、単結晶ドメインの直径が５ｎｍ〜３００ｎｍの範囲において、室温で強磁性を呈することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の炭素層被覆金属ナノ構造体の製造方法。
【請求項７】
前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体は、室温において超常磁性を呈することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の炭素層被覆金属ナノ構造体の製造方法。
【請求項８】
前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体は、室温において２００ガウス以上の保磁力を有することを特徴とする、請求項６に記載の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の製造方法。
【請求項９】
前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の粒径が、２００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記炭素層の厚さが３ｎｍ〜２０ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一に記載の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の製造方法。
【請求項１１】
ＭＣｌ２（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ）なる一般式で表される無水塩化物を無水アセトニトリル溶媒中に溶解し、塩化物−アセトニトリル溶液を作製する工程と、
前記塩化物−アセトニトリル溶液中に、カルシウムカーバイド微粉末を、前記無水塩化物に対して当モル量又は１モル％〜３０モル％少ない割合で添加し、分散させて、反応溶液を作製する工程と、
前記反応溶液を所定温度に加熱し、前記反応溶液中で前記無水塩化物と前記カルシウムカーバイドとを化学的に反応させて、Ｍ−Ｃ２−Ｍ結合を有するとともに正方晶形骨格構造を呈し、ＭＣ２なる一般式で表される遷移金属アセチリド化合物(Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ)からなるナノ粉末を形成する工程と、
前記ナノ粉末を加工して前記遷移金属アセチリド化合物からなる層を形成するとともに、前記層に対して電子線又は電磁波をスポット状に照射し、Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉの遷移金属からなる金属コア及び前記金属コアの周囲を覆うようにして形成された炭素層を有する炭素層被覆遷移金属ナノ構造体がマトリックス状に配置されてなる炭素層被覆遷移金属ナノ構造体パターンを形成する工程と、
を具えることを特徴とする、炭素層被覆遷移金属ナノ構造体パターンの製造方法。
【請求項１２】
前記層の、前記炭素層被覆遷移金属構造体を除く残部を除去する工程を具えることを特徴とする、請求項１１に記載の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体パターンの製造方法。
【請求項１３】
Ｆｅ又はＣｏの遷移金属からなる金属コア、及び前記金属コアの周囲を覆うようにして形成された炭素層を有し、室温で強磁性を呈することを特徴とする、炭素層被覆遷移金属ナノ構造体。
【請求項１４】
Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉの遷移金属からなる金属コア、及び前記金属コアの周囲を覆うようにして形成された炭素層を有し、室温において超常磁性を呈することを特徴とする、炭素層被覆金属ナノ構造体。
【請求項１５】
前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体は、室温において２００ガウス以上の保磁力を有することを特徴とする、請求項１４に記載の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体。
【請求項１６】
前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の粒径が、２００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一に記載の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体。
【請求項１７】
前記炭素層の厚さが３ｎｍ〜２０ｎｍであることを特徴とする、請求項１３〜１６のいずれか一に記載の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体。
【請求項１８】
Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉの遷移金属からなる金属コア、及び前記金属コアの周囲を覆うようにして形成された炭素層を有する炭素層被覆遷移金属ナノ構造体を、マトリックス状に配列してなることを特徴とする、炭素層被覆遷移金属ナノ構造体パターン。
【請求項１９】
前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体間に超常磁性部材を配置し、隣接する前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体間の磁気双極子相互作用を打ち消すようにしたことを特徴とする、請求項１８に記載の炭素層被覆遷移金属ナノ構造パターン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の製造方法、炭素層被覆遷移金属ナノ構造体パターンの製造方法、炭素層被覆遷移金属ナノ構造体、及び炭素層被覆遷移金属ナノ構造体パターンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記録媒体として、強磁性的性質を呈するγ−Ｆｅ２Ｏ３からなる酸化物ナノ粉末が注目されている。しかしながら、前記酸化物ナノ粉末の粒径を均一に揃えることは困難であり、さらに環境条件によっては前記酸化物ナノ粉末の組成が、強磁性的性質を呈するγ−Ｆｅ２Ｏ３から常磁性的性質を呈するα−Ｆｅ２Ｏ３に経時的に変化する場合が生じる。この結果、前記酸化物ナノ粉末を高密度磁気記録媒体として実用に供することは困難である。また、放電加工法による炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の生成例もあるが、大量の副産物による汚染と低収量などの欠点を有している。
【０００３】
このような観点より、遷移金属ナノ粉末の周囲を炭素層で被覆した炭素層被覆遷移金属ナノ構造体のクリーンで高収量の合成が必要とされている。この構造体によれば、強磁性的性質を呈する遷移金属ナノ粉末は炭素層で被覆されているので、前記遷移金属ナノ粉末は、その強磁性的性質を保持したまま長時間安定的に存在することができるようになる。
【０００４】
しかしながら、前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の製造法は今だ確立されておらず、
粒径制御などの点においてさまざまな問題がある。この結果、実用に足る炭素層被覆遷移金属ナノ構造体は未だ得られていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、実用に足る炭素層被覆遷移金属ナノ構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明は、
ＭＣｌ２（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ）なる一般式で表される無水塩化物を無水アセトニトリル溶媒中に溶解し、塩化物−アセトニトリル溶液を作製する工程と、
前記塩化物−アセトニトリル溶液中に、カルシウムカーバイド微粉末を、前記無水塩化物に対して当モル量又は１モル％〜３０モル％少ない割合で添加し、分散させて、反応溶液を作製する工程と、
前記反応溶液を所定温度に加熱して第１の熱処理を行い、前記反応溶液中で前記無水塩化物と前記カルシウムカーバイドとを化学的に反応させて、Ｍ−Ｃ２−Ｍ結合を有するとともに正方晶形骨格構造を呈し、ＭＣ２なる一般式で表される遷移金属アセチリド化合物(Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ)からなるナノ粉末を形成する工程と、
前記ナノ粉末を前記第１の熱処理における加熱温度以上に加熱して第２の熱処理を行い、Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉの遷移金属からなる金属コア及び前記金属コアの周囲を覆うようにして形成された炭素層を有する炭素層被覆遷移金属ナノ構造体を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の製造方法（第１の製造方法）に関する。
【０００７】
また、本発明は、
ＭＣｌ２（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ）なる一般式で表される無水塩化物を無水アセトニトリル溶媒中に溶解し、塩化物−アセトニトリル溶液を作製する工程と、
前記塩化物−アセトニトリル溶液中に、カルシウムカーバイド微粉末を、前記無水塩化物に対して当モル量又は１モル％〜３０モル％少ない割合で添加し、分散させて、反応溶液を作製する工程と、
前記反応溶液を所定温度に加熱し、前記反応溶液中で前記無水塩化物と前記カルシウムカーバイドとを化学的に反応させて、Ｍ−Ｃ２−Ｍ結合を有するとともに正方晶形骨格構造を呈し、ＭＣ２なる一般式で表される遷移金属アセチリド化合物(Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ)からなるナノ粉末を形成する工程と、
前記ナノ粉末に対して電子線又は電磁波を照射し、Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉの遷移金属からなる金属コア及び前記金属コアの周囲を覆うようにして形成された炭素層を有する炭素層被覆遷移金属ナノ構造体を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の製造方法（第２の製造方法）に関する。
【０００８】
本発明者らは、目的とする炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の原料となるべく遷移金属アセチリド化合物の開発に成功した。この化合物は、ＣａＣ２あるいはＭｇＣ２などと類似の正方晶骨格構造を有し、遷移金属陽イオン（Ｍ２＋）と炭素分子陰イオン（Ｃ２２−）とから構成される。前記炭素分子陰イオンは還元力が大変強く、例えば２００℃以上の温度において、前記遷移金属陽イオンを中性に還元して金属原子とし、自らも中性の炭素ラジカル（Ｃ２ラジカル）となる。前記金属原子は隣接する同じ金属原子と結合し、前記炭素ラジカルは隣接する同じ炭素ラジカルと結合するようになる。
【０００９】
したがって、上述した遷移金属アセチリド化合物からなるナノ粉末を、例えば２００℃以上に加熱した場合において、金属原子の結合によって金属コアが形成されるとともに、炭素ラジカルの結合によって炭素シェル（炭素層）が形成され、目的とする炭素被覆遷移金属ナノ構造体を得ることができるようになる。
【００１０】
前記ナノ粉末は以下に詳述する製造方法に起因して粒径制御が容易となる。一方、前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体は、上述したように、例えば前記ナノ粉末を加熱することによって製造できるので、前記ナノ粉末の粒径制御の容易性を反映して、前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の粒径制御も容易となる。
【００１１】
なお、前記ナノ粉末を加熱するための手段は、本発明の第１の製造方法で規定されているような直接的な加熱手段のみならず、本発明の第２の製造方法で規定されているような電子線照射又は光などの電磁波照射による間接的な加熱手段も含む。
【００１２】
なお、本発明の遷移金属アセチリド化合物から作製した前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体は、微細な粒子として存在するために、上述した磁気記録媒体の構成材料（記録素子単位）として用いることができる他、電子伝達ワイヤや複写機用磁気トナー、磁性流体、高解像磁性印刷インク、磁気共鳴像撮影におけるコントラスト増強剤などとして用いることができ、さらに希土類元素を含有させることにより、水素吸蔵ナノ粒子として使用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、実用に足る炭素層被覆遷移金属ナノ構造体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の原料となる遷移金属アセチリド化合物ナノ粉末の製造装置の一例を示す構成図である。図１に示す製造装置１０は、所定の反応溶液を保持するためのガラス容器１１と、このガラス容器１１の外周に設けられたステンレス製の耐圧容器１２とを具えている。耐圧容器１２の外周にはヒータ１３が設けられ、ガラス容器１１の底部には回転子１４及び温度センサ１５が配置されている。また、耐圧容器１２にはガス導入排気口１６及び圧力計１７が設けられている。
【００１６】
本発明においては、最初に、ＭＣｌ２（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉ）なる一般式で表される無水塩化物を準備し、これを図１に示すガラス容器１１内の無水アセトニトリル溶媒中に溶解して、塩化物−アセトニトリル溶液を作製する。次いで、ガラス容器１１内の前記塩化物−アセトニトリル溶液中に、カルシウムカーバイド微粉末を、前記無水塩化物に対して当モル量又は１モル％〜３０モル％少ない割合で添加し、分散させて、反応溶液を作製する。
【００１７】
なお、前記カルシウムカーバイド微粉末は、乳鉢などを用いて機械的に数μｍあるいはそれ以下の粒度にまで微粉末化する。また、前記反応溶液は、ガラス容器１１内で直接的に作製することなく、別に設けた容器中で予め作製した後にガラス容器１１内に注入するようにすることもできる。
【００１８】
次いで、ヒータ１３によって前記反応溶液を回転子１４で撹拌しながら所定温度まで加熱し、前記反応溶液中で前記無水塩化物と前記カルシウムカーバイドとを化学的に反応させる（第１の熱処理）。このとき、ガラス容器１１内には酸素及び水が極力混入しないようにすることが必要であり、このため、ガラス容器１１内にはガス導入排気口１６より不活性ガスを導入し、前述した加熱処理を不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【００１９】
なお、前記加熱処理中における前記反応溶液の温度は温度センサ１３でモニタリングするとともに、ガラス容器１１内の圧力は圧力計１７でモニタリングする。
【００２０】
所定の反応時間が経過した後、得られた遷移金属アセチリド化合物の黒色微粉末を無水メタノール及び無水ジクロロメタンで十分に洗浄し、イオン種や残留カルシウムカーバイドを除去する。以上のような工程を経ることによって目的とする遷移金属アセチリド化合物からなるナノ粉末を得ることができる。
【００２１】
次いで、本発明の第１の製造方法においては、ガラス容器１１中の前記ナノ粉末を、ヒータ１３を用いて前記第１の熱処理における加熱温度以上に加熱する（第２の熱処理）。このとき、前記ナノ粉末を構成する炭素分子陰イオン（Ｃ２２−イオン）は、前記ナノ粉末を構成する遷移金属陽イオンを中性に還元して金属原子とし、自らも中性の炭素ラジカル（Ｃ２ラジカル）となる。前記金属原子は隣接する同じ金属原子と結合し、前記炭素ラジカルは隣接する同じ炭素ラジカルと結合するようになる。この結果、前記金属原子の結合によって金属コアが形成されるとともに、前記炭素ラジカルの結合によって炭素シェル（炭素層）が形成され、目的とする炭素被覆遷移金属ナノ構造体の黒色微粉末を得ることができる。
【００２２】
なお、前記第２の熱処理中においても、前記ナノ粉末が充填されたガラス容器１１内は、酸素及び水の混入を防止すべく、高真空中、または不活性ガス雰囲気にすることが好ましい。
【００２３】
前記微粉末は、無水メタノール及び無水ジクロロメタンなどで洗浄し、溶媒縮合物やイオン種、残留カルシウムカーバイドなどを十分に除去し、磁石によって非磁性沈殿物と分離し、さらに超音波などによって有機物を除去した後に、実用に供される。なお、このような精製工程は通常数回繰り返される。
【００２４】
なお、前記無水塩化物がＦｅＣｌ２であって、炭素層被覆鉄ナノ構造体を製造する場合においては、前記第１の熱処理における加熱温度を７５℃〜２００℃とし、前記第２の熱処理における加熱温度を２００℃以上とすることが好ましい。
【００２５】
また、前記無水塩化物がＣｏＣｌ２であって、炭素層被覆コバルトナノ構造体を製造する場合においては、前記第１の熱処理における加熱温度を７５℃〜２００℃とし、前記第２の熱処理における加熱温度を２００℃以上とすることが好ましい。この場合、得られたナノ粉末はさらに水洗することが好ましい。
【００２６】
さらに、前記無水塩化物がＮｉＣｌ２であって、炭素被覆ニッケルナノ構造体を製造する場合においては、前記第１の熱処理における加熱温度を７５℃〜１６０℃とし、前記第２の熱処理における加熱温度を１６０℃以上とすることが好ましい。
【００２７】
上述した好ましい加熱温度設定に従えば、微細な炭素層被覆遷移金属ナノ構造体を簡易かつ効率的に製造することができる。
【００２８】
なお、上記いずれの場合においても、第１の熱処理における加熱温度を１００℃以上にした場合、溶媒の縮合反応が起こり副生成物の生成度合いが増大する。また、前記加熱温度を１５０℃以上にした場合、得られるナノ粉末の粒径が、例えば１０ｎｍを越えて増大する場合がある。したがって、１０ｎｍ以下の極微細なナノ粉末を得るためには、前記加熱温度をより好ましくは１５０℃以下とし、さらに副生成物の生成を抑制するためには、前記加熱温度を１００℃以下とする。
【００２９】
また、第２の熱処理における加熱温度を２５０℃以上にした場合、副反応が活性化して余分な副反応物が生成されるようになる。さらに、前記加熱温度を３００℃以上にした場合、得られる炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の粒径が増大する。しかしながら、このような粒径増大により、前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の保磁力は増大する。したがって、前記第２の熱処理における加熱温度の上限は、目的とする前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の粒径及びそれに伴う保磁力などの物理特性、並びに生成される副生成物の種類及び量を考慮して適宜に設定する。
【００３０】
なお、上述したように、本発明の第１の製造方法においては、前記第２の熱処理を前記ナノ粉末を製造する際に使用した図１に示す装置を用いる代わりに、別の加熱装置を用いることもできる。
【００３１】
本発明の第２の製造方法においては、上述したような第２の熱処理を行う代わりに、前記ナノ粉末に対して電子線照射又は電磁波照射を行うことによって、上述した炭素層被覆遷移金属ナノ構造体を製造することもできる。前述した熱処理においては、前記ナノ粉末をヒータ１３によって直接的に加熱して炭素分子陰イオン（Ｃ２２−イオン）による還元反応を誘起しているが、本例においては、前記ナノ粉末を前記電子線照射又は前記電磁波照射によって間接的に加熱して前記炭素分子陰イオン（Ｃ２２−イオン）による還元反応を誘起する。
【００３２】
したがって、電子線及び電磁波の照射強度は、前記ナノ粉末が前記炭素分子陰イオン（Ｃ２２−イオン）による還元反応が十分に生じるような温度まで加熱されるように決定する。
【００３３】
以上のようにして得た炭素層被覆遷移金属ナノ構造体は、第１の熱処理及び第２の熱処理の加熱温度などを適宜制御することによって、その粒径を２０ｎｍ以下にまですることができる。また、前記遷移金属アセチリドが鉄アセチリド又はコバルトアセチリドであって、単結晶ドメインの直径が５ｎｍ〜３００ｎｍの範囲である場合、室温で強磁性を呈するようになる。この場合、室温において、２００ガウス以上の保磁力を有することができる。
【００３４】
また、上記以外の条件において、前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体は、室温において超常磁性を呈する。
【００３５】
特に異方性の大きな炭素層被覆鉄ナノ構造体及び炭素層被覆コバルトナノ構造体においては、その粒径が１０ｎｍ〜２０ｎｍにまで微細化された場合においても、室温において２３０ガウス以上の保磁力を有することができる。また、得られた前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の、炭素層の厚さは３ｎｍ〜２０ｎｍの程度である。
【００３６】
図２は、本発明の製造方法の変形例を説明するための図である。本例においては、上述のようにして得たナノ粉末をバインダと混合した後、図２（ａ）に示すように所定の基板２１上に塗布し、加熱することによって前記バインダを分解除去し、前記ナノ粉末が集合してなる遷移金属アセチリドからなる層２２を形成する。次いで、図２（ｂ）に示すように、層２２に対して電子線を照射し、照射部分において上述した炭素分子陰イオン（Ｃ２２−イオン）による還元反応を誘起し、炭素層被覆遷移金属ナノ構造体２３を形成する。次いで、このような操作を複数回実行し、層２２上の異なる位置に複数の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体２３をマトリックス状に形成し、図２（ｃ）に示すような炭素層被覆金属ナノ構造体パターン２４を形成する。
【００３７】
図２（ｃ）に示す状態においては、炭素層被覆遷移金属ナノ構造体パターン２４の、隣接するナノ構造体２３間に、層２２を構成する遷移金属アセチリド化合物の残留物が存在するようになる。この場合、前記残留物は超常磁性的性質を呈するので、隣接するナノ構造体２３間の磁気双極子相互作用を打ち消すことができる。
【００３８】
なお、前記残留物を酸洗浄することによって除去し、図２（ｄ）に示すように、基板２１上において炭素層被覆遷移金属ナノ構造体パターン２４のみが存在するようにしても良い。
【００３９】
また、図２（ｃ）に示す状態で加熱処理を行い、下層に前記遷移金属アセチリド化合物からなる金属バルク層を形成し、上層に前記炭素層被覆遷移金属ナノ構造体パターン２４を含む炭素層を形成するようにすることもできる。
【実施例】
【００４０】
上述した第１の製造方法における操作手順に従って、炭素層被覆鉄ナノ構造体を製造した。なお、第１の熱処理における加熱温度を７５℃〜８５℃とし、第２の熱処理における加熱温度を２５０℃とした。なお、いずれの加熱時間も４８時間とした。得られたナノ構造体の粒径は６０ｎｍであり、炭素層の厚さは３．５ｎｍであった。
【００４１】
図３は、得られたナノ構造体のヒステリシス曲線の温度変化を示すグラフである。図３から明らかなように、前記ナノ構造体は強磁性的なヒステリシス曲線を呈し、前記ナノ構造体が強磁性的性質を呈することが確認された。
【００４２】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の原料となる遷移金属アセチリド化合物ナノ粉末の製造装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体の変形例を説明するための工程図である。
【図３】本発明の炭素層被覆遷移金属ナノ構造体のヒステリシス曲線の温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ナノ粉末の製造装置
１１  ガラス容器
１２  耐圧容器
１３  ヒータ
１４  回転子
１５  温度センサ
１６  ガス導入排気口
１７  圧力計
【図１】
2005223001.tif 000003
【図２】
2005223001.tif 000004
【図３】
2005223001.tif 000005