(57)【要約】【課題】試料の大きさがマイクロスケール程度に小さく、磁気力が有効に作用しないような場でも、試料配向制御を境界面における磁化率勾配を用いて制御することができる反応方法を提供することを目的とする。【解決手段】均一磁場にあって、反応が起こる相の磁化率を変えることにより、相の境界面に磁化率勾配が生成した状態で反応を行う。相の境界面が薄膜により隔てられているてもよい。その反応が、不均一相の化学反応であったり、結晶成長であることもある。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
均一磁場にあって、反応が起こる相の磁化率を変えることにより、相の境界面に磁化率勾配が生成した状態で反応を行うことを特徴とする反応方法。
【請求項２】
相の境界面が薄膜により隔てられていることを特徴とする請求項１に記載の反応方法。
【請求項３】
請求項１に記載の反応が、不均一相の化学反応であることを特徴とする反応方法。
【請求項４】
請求項１に記載の反応が、結晶成長であることを特徴とする反応方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常の磁気力が作用しない条件でも境界面の存在だけで磁気力を作用させ、反応をさせる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学反応や結晶成長では、磁気エネルギーは、自由エネルギーに比べて非常に小さいため、磁場勾配がないと磁気力を有効に作用させることができないとされていた。このため不均一な磁場下のもとで磁気力を発生させていた。
【０００３】
例えば特許文献１では、強い磁界を与えた磁気アルキメデス効果を利用した結晶成長方法が示されている。
【特許文献１】特開平１１−３３５２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、試料の大きさがマイクロスケールまで小さくなると、磁場勾配の寄与が減少し、磁気力が有効に作用しなくなる。このようなことから、磁場条件に左右されず、微小試料でも磁気力が有効に作用する方法が望まれていた。
【０００５】
本発明者は、均一な磁場下でも磁気力が有効に作用する方法を鋭意研究した。その結果、大きな磁場勾配を用いた磁気力による反応方向の制御および、平衡状態ではなく非平衡状態の化学反応に対して制御できるほどの摂動をあたえられる可能性があることがわかった。
【０００６】
その理論的背景となったものは以下のとおりである。
【０００７】
通常の磁気力（Fm）は磁気エネルギーの勾配であり、 
【０００８】
【数１】
2007090259.tif 000002
の式で表されるものである。ここで、μ0は透磁率、χVは体積磁化率、Vは試料体積、gradは勾配（グラジアント）である。これを解くと以下の式になる。
【０００９】
【数２】
2007090259.tif 000003
【００１０】
ここで、右辺の第一項は磁場勾配による磁気力を表し、磁場勾配があるところで有効に作用する。第二項は磁化率勾配による磁気力を表し、均一磁場でも有効に力が作用することがわかる。ここで第一項目を「磁場勾配力」、第二項目を「磁化率勾配力」という。
【００１１】
微小試料のときは試料に印加される磁場は均一磁場となってしまうため、磁気力（磁場勾配力）は有効に作用しない。しかし、境界面で磁化率勾配をつくることにより、磁化率勾配力を発生させることができる。
【００１２】
磁化率勾配力は、（１）均一磁場中で作用する、（２）力の向きは磁化率χの正負には依存せず、磁化率の差dχの符号のみに依存する、（３）境界面で、磁化率χが急激に変化するところで有効に作用する。
【００１３】
磁化率勾配力Fmsgを磁化率勾配力の作用する領域の断面積Sを使って書き直すと以下の式になる。
【００１４】
【数３】
2007090259.tif 000004
【００１５】
さらに単位面積あたりの力を磁化率勾配圧力Pとすると以下の式になる。
【００１６】
【数４】
2007090259.tif 000005
【００１７】
式（３）、（４）から磁化率勾配力および磁化率勾配圧力は磁化率差dVと磁場強度Hの2乗に依存し、磁場勾配には依存しない。このことから境界面で磁化率差を生じさせることにより、磁化率勾配力を発生させることができる。
【００１８】
以上の知見の下に、試料の大きさがマイクロスケール程度に小さく、磁気力が有効に作用しないような場でも、試料配向制御を境界面における磁化率勾配を用いて制御することができる反応方法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】
【００１９】
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された発明は、均一磁場にあって、反応が起こる相の磁化率を変えることにより、相の境界面に磁化率勾配が生成した状態で反応を行うことを特徴とする反応方法である。
【００２０】
同じく請求項２に記載された発明は、相の境界面が薄膜により隔てられていることを特徴とする請求項１に記載の反応方法である。
【００２１】
請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の反応が、不均一相の化学反応であることを特徴とする反応方法である。
【００２２】
請求項４に記載された発明は、請求項１に記載の反応が、結晶成長であることを特徴とする反応方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の反応方法の磁化率勾配は、均一磁場中、あるいはナノコンパウンド、コロイド、ミセルのように対象が小さくて磁場勾配をかけられないところで、境界面（界面）への磁気力を作用させる。または混合溶液中の対流の制御ができる。そのため磁場勾配がなくても、磁化率勾配さえあればよい。媒体と媒質との磁化率の差を変えることにより、磁化率勾配を変えられる。磁場の方向、磁化率の異方性には左右されない。媒体と媒質との磁化率の差を変えることにより、磁化率勾配の大きさおよび向きを変えられる。そのため、汎用性があり、装置に対する制約も小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この出願の発明は、上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下
にその実施の形態について説明する。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。基本的な酸化還元反応である金属樹の成長パターンが、磁場によって結晶が配向することから、この具体例を記載する。
【００２６】
図１のように0.05 mol/dm3の硝酸銀水溶液と0.025 mol/dm3の硝酸銅水溶液が薄膜を介して接しているとする。このとき、この薄膜を境界面として磁化率が大きく変化することになる。図２に図1の系の磁化率変化を示す。境界面で磁化率が急激に変化することがわかる。この勾配により磁化率勾配力が作用する。
【００２７】
この系を１５Ｔの磁場中に置いたとき、断面積１ｃｍ２の境界面に作用する磁化率勾配圧力Pを求める。dzを1 μmとすると、硝酸銀および硝酸銅のモル磁化率はそれぞれ、-4.67 × 10 -4 JT-2mol-1、1.57 10 -2 JT-2mol-1であるので、式（４）より2.34 × 10 -5 N/cm2となる。
【００２８】
力の向きは硝酸銀水溶液側から硝酸銅水溶液側になる。比較のためにdz = 1 μmの部分に作用する重力は断面積1 cm2あたり0.98× 10 -5 N/cm2となり、磁化率勾配力は重力の2倍以上の大きさとなることがわかる。 
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】磁化率がことなる二つの物質（硝酸銀水溶液と硝酸銅水溶液）が境界面で接している状態の概念図である。
【図２】磁化率と水平方向の位置座標zの関係を示すグラフである。
【図１】
2007090259.tif 000006
【図２】
2007090259.tif 000007