(57)【要約】【課題】熱分解法によって合成するＦｅナノ粒子の飽和磁化を向上させ、磁性材料の高周波透磁率特性を改善する。【解決手段】  Ｆｅ源としてＦｅ（ＣＯ）５、界面活性剤としてオレイルアミンを使用し、溶媒として凍結乾燥法により溶解酸素及び水分を除去したオクチルエーテル，ケロシン及びそれらの混合物を用い、熱分解法によりＦｅナノ粒子を作製した。反応系中の酸素量の減少とともに、飽和磁化Ｍｓは増加しており、溶媒がオクチルエーテルのみの場合Ｍｓが１１５ｅｍｕ／ｇ，ケロシンのみの場合で１５３ｅｍｕ／ｇとなった。この結果から、酸素／鉄モル比が１０より大きい範囲では、溶媒の分子構造中の酸素によるＭｓの低下が見られるが、酸素／鉄モル比を１０以下にすることにより、酸素の影響を低減できることが分かる。このため、磁性材料の飽和磁化を向上させ、高周波透磁率特性の改善を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
あらかじめ溶媒中の溶解酸素及び水分を除去し、かつ、反応系中の酸素と鉄のモル比が１０以下となる溶媒を選択し、熱分解法によりＦｅナノ粒子を合成することを特徴とする磁性材料の製造方法。
【請求項２】
凍結乾燥によって前記溶媒中の溶解酸素及び水分を除去することを特徴とする請求項１記載の磁性材料の製造方法。
【請求項３】
前記溶媒が、分子中に酸素を含有する溶媒と、分子中に酸素を含有しない溶媒との混合溶媒であることを特徴とする請求項１又は２記載の磁性材料の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法によって製造したことを特徴とする磁性材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性材料及びその製造方法に関し、更に具体的には、Ｆｅナノ粒子の飽和磁化ひいては高周波透磁率特性の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで高周波用磁性材料として、ＮｉＺｎＣｕフェライトなどのフェライト材料が使用されてきた。しかしながら、電子機器の使用周波数の高周波化により、フェライト材料で追従できなくなりつつある。また、薄膜材料による高周波化も検討されているが、異方性を持つことが問題とされている。そこで、新規な磁性材料の開発が求められている。ここで、磁性材料の透磁率を高周波化させる方法として、磁性粒子の微細化による超常磁性を用いた技術がある（例えば、下記特許文献１）。超常磁性の利用により、強磁性共鳴周波数を超える周波数領域まで透磁率を維持することが可能となり、高周波での磁性体の使用が可能となる。このようなナノ粒子を作製する方法としては、気相合成や液相合成などが知られている。
【０００３】
ところで、超常磁性体の透磁率の共鳴周波数（ブロッキング共鳴周波数ｆｂ）は、ｆｂ＝ｆ０ｅｘｐ（−ＫｕＶ／ｋＢＴ）で示される。ｆ０は定数，Ｋｕは材料の磁気異方性定数，Ｖはナノ粒子体積，Ｔは温度である。この式より、粒子径を特定の粒径以外にすると、強磁性共鳴周波数を超えるｆｂが得られることが分かる。デバイスとしての使用を考えた場合、このｆｂの分散が小さく、透磁率μ′が大きいことが望ましい。これは、透磁率の虚数成分μ″の分布が狭ければ、損失が小さくより高周波での使用が可能となるためである。ｆｂ及びμ″の分散を小さくするためには、粒子体積つまりは粒径の分布が小さいことが望ましい。
【特許文献１】特開２００６−３１０３６９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、磁性ナノ粒子の合成法としては、上述したように気相合成法や液相合成法等が用いられるが、粒径分散が良好な粒子の作製方法としては、鉄錯体を原料とした熱分解法が知られている。ここで、材料の透磁率μ′は、飽和磁化Ｍｓに比例するため、用いる材料はＦｅのようなＭｓの大きい材料である必要がある。しかしながら、熱分解法で作製したＦｅ粒子のＭｓは、他の作製法によるＦｅ粒子のＭｓよりも小さいため、透磁率向上の妨げとなっている。
【０００５】
例えば、有機溶媒中で塩化鉄をスーパーハイドライドで還元する還元法によって得たＦｅ粒子のＭｓは１９０ｅｍｕ／ｇであるが、熱分解法により作製したＦｅナノ粒子のＭｓは１１０ｅｍｕ／ｇ程度であり、還元法の６割に満たない。このような熱分解法によるＦｅのＭｓ低下の理由としては、合成時のナノ粒子の酸化が考えられる。従って、酸化に寄与する合成中の酸素に着目し、熱分解法による粒子の飽和磁化を改善することができれば好都合である。
【０００６】
本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、熱分解法によって合成するＦｅナノ粒子の飽和磁化を向上し、磁性材料の高周波透磁率特性を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明の磁性材料の製造方法は、あらかじめ溶媒中の溶解酸素及び水分を除去し、かつ、反応系中の酸素と鉄のモル比が１０以下となる溶媒を選択し、熱分解法によりＦｅナノ粒子を合成することを特徴とする。主要な形態の一つは、凍結乾燥によって前記溶媒中の溶解酸素及び水分を除去することを特徴とする。他の形態は、前記溶媒が、分子中に酸素を含有する溶媒と、分子中に酸素を含有しない溶媒との混合溶媒であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の磁性材料は、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法によって製造したことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、あらかじめ凍結乾燥などによって溶媒中の溶解酸素及び水分を除去し、かつ、反応系中の酸素と鉄のモル比が１０以下となる溶媒を選択し、熱分解法によりＦｅナノ粒子を合成することで、酸素の影響を低減して磁性材料（Ｆｅ粒子）の飽和磁化を向上させ、高周波透磁率特性を改善できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
最初に、図１を参照しながら本発明の実施例１を説明する。液相合成の一種である熱分解法によって磁性ナノ粒子を合成した際のＭｓ（飽和磁化）の低下原因として、反応溶媒中の酸素による磁性粒子の酸化がある。例えば、Ｆｅの場合、金属でのＭｓは２１９ｅｍｕ／ｇであるが、代表的な酸化物であるＦｅ３Ｏ４では９８ｅｍｕ／ｇであり、Ｍｓの値は半分以下である。そこで、本発明では、分子構造中に含まれる酸素原子の量を調整することにより、磁性粒子の酸化を抑制してＭｓの低下を防ぐこととした。
【００１２】
まず、試験サンプルとなるＦｅナノ粒子を熱分解法により合成した。Ｆｅ源としてＦｅ（ＣＯ）５、界面活性剤としてオレイルアミンを使用し、溶媒として凍結乾燥法により溶解酸素及び水分を除去したオクチルエーテル，ケロシン及びそれらの混合物を用いた。酸素及び水分濃度が１ｐｐｍ以下のグローブボックス内において、前記溶媒及び界面活性剤をフラスコに入れ、撹拌しながら１８０℃まで昇温した。昇温後、Ｆｅ（ＣＯ）５を前記フラスコ内に注入し、１８０℃で一時間保持することによりＦｅ粒子を合成した。その後、室温まで冷却してアセトンを加え、遠心分離機で洗浄することにより未反応物を除去した。これらの粒子をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察したところ、粒子径Ｄは８．７〜９．５ｎｍ，粒度分布σ／Ｄは０．１２〜０．１７であり、溶媒の分子構造中の酸素と飽和磁化Ｍｓの関係は見られなかった。
【００１３】
図１には、溶媒であるオクチルエーテル及びケロシンの混合量を変化させた時のＭｓの変化が示されている。同図において、横軸は反応系中の酸素と鉄のモル比を表し、縦軸は飽和磁化Ｍｓ（ｅｍｕ／ｇ）を表している。なお、ＭｓはＳＱＵＩＤ(超伝導量子干渉素子)を用いて測定を行い、分散溶液中のＦｅ粒子重量はＸＲＦ（Ｘ線分析）から算出した。前記図１に示すように、含有酸素量の減少とともにＭｓは増加し、溶媒がオクチルエーテルのみの場合Ｍｓが１１５ｅｍｕ／ｇ，ケロシンのみの場合で１５３ｅｍｕ／ｇとなっている。この結果から、酸素／鉄モル比が１０より大きい範囲では、溶媒の分子構造中の酸素によるＭｓの低下が見られるが、酸素／鉄モル比を１０以下にすることにより、酸素の影響をなくすことができることが分かる。
【００１４】
このように、実施例１によれば、あらかじめ凍結乾燥によって溶媒中の溶解酸素及び水分を除去し、かつ、反応系中の酸素と鉄のモル比が１０以下となる溶媒を選択し、熱分解法によりＦｅナノ粒子を合成することとした。このため、酸素の影響を低減して磁性材料（Ｆｅ粒子）の飽和磁化を向上し、磁性材料の高周波透磁率特性を改善することができる。
【００１５】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した溶媒は一例であり、ケロシンに限らず、オクタン，ノナン，デカン，ウンデカン，ドデカン等の炭化水素を用いることができる。また、反応系中の酸素と鉄のモル比が１０以下ならば、エーテルなどの酸素を含有する溶媒を使用してもよい。
(2)界面活性剤も一例であり、オレイルアミンに限定されるものではなく、合成温度で分解しない他の公知の各種の油溶性界面活性剤を用いてよい。
(3)合成温度，反応時間，原材料比についても一例であり、求めるＦｅ粒子の粒子径や粒子数に応じて任意に変化させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明によれば、あらかじめ凍結乾燥などによって溶媒中の溶解酸素及び水分を除去し、かつ、反応系中の酸素と鉄のモル比が１０以下となる溶媒を選択して熱分解法によりＦｅナノ粒子を合成し、磁性材料の飽和磁化を改善することとしたので、高周波帯域で利用される磁性材料の用途に適用できる。また、前記磁性材料を非磁性材料と複合化することにより、磁性ナノ粒子複合体と導体コイルを有する高周波数インダクタ，磁性ナノ複合体を有する高周波用アンテナなどの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例の反応系中の酸素と鉄のモル比と飽和磁化の関係を示す図である。
【図１】
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