小川 智之

現存磁性材料で最高の飽和磁化を有し、Nd系永久磁石代替材料として期待される窒化鉄ナノ磁性粒子を世界で初めて単相分離・生成に東北大学と戸田工業が成功した。ただナノサイズの磁性粒子をバルク体として加工する技術は世界に存在せず、今後下記の技術課題克服が必須となる。即ち、窒化鉄ナノ磁性粒子を用いて、ナノ磁性粉末の分散、非磁性層被覆、高密度化、高い配向性・磁気異方性の発現のための技術研究開発を行う。

現存磁性材料で最高の飽和磁化を有し、Nd系永久磁石代替材料として期待される窒化鉄ナノ磁性粒子を世界で初めて単相分離・生成に東北大学と戸田工業が成功した。ただナノサイズの磁性粒子をバルク体として加工する技術は世界に存在せず、今後下記の技術課題克服が必須となる。即ち、窒化鉄ナノ磁性粒子を用いて、ナノ磁性粉末の分散、非磁性層被覆、高密度化、高い配向性・磁気異方性の発現のための技術研究開発を行う。

既存の永久磁石材料の磁気特性に優り、かつ、レアアースを必要としない新規磁石用材料への応用を念頭に、ごくありふれた元素である鉄と窒素で構成され高飽和磁化を有する窒化鉄ナノマグネットの高配向集合体の実現を図る。これまで構築した合成技術を基盤とした表面修飾技術、大量合成技術ならびに高配向集合体形成技術を、構造および物性評価技術を駆使し、段階的に構築する。

資源枯渇に脅かされない至極ありふれた元素である鉄と窒素を主原料として構成することにより脱希少金属化を可能とし、現行のNd-Fe-B系磁石の特性を凌駕するポテンシャルを有する鉄－窒素系化合物として、純２元素のFe16N2相窒化鉄に着目し、モータ用途への応用展開をにらみつつ、ナノレベルの微細構造・形成解析および磁気特性評価を通して、窒化鉄ナノ粒子の大量合成技術の獲得とバルク化技術の構築を図る。

大容量情報通信家電に必要な低消費電力の高周波・広帯域通信用アンテナ部材の開発を、世界で唯一、高純度強磁性窒化鉄の粉末合成に成功している東北大学・高橋教授と手を組み行う。強磁性窒化鉄はα-Feの飽和磁化値よりも１割程度大きく、高周波・広帯域対応小型アンテナ部材が得られる可能性が高い。強磁性窒化鉄の粒子サイズ・形状・凝集粒子径等の各パラメータ起因の磁気共鳴周波数への影響を実験的および理論的に比較検討し、定常使用可能な準マイクロ波帯域においてεr’×μr’が20以上、誘電率と透磁率それぞれのTanδが0.01以下となる高周波・広帯域対応小型アンテナ部材の開発指針を得る研究開発を行う。

資源枯渇に脅かされない至極ありふれた元素である鉄と窒素を主原料とすることにより脱希少金属化を可能とさせ、現行のNd-Fe-B系磁石の特性を凌駕するポテンシャルを持つ高飽和磁束・高磁気異方性新規磁石材料の探索を行う。鉄－窒素系化合物として窒化鉄系材料と希土類(R)-Fe-Nに着目し、モータ用途への応用展開をにらみつつ、ナノレベルの微細構造・形成解析と磁気特性評価を通し、窒化鉄の所望相の合成技術指針の獲得とR-Fe-Nのバルク化技術の構築を図る。

粒径分散値の小さい均一粒径を有するナノ粒子材料の一つとしてフラーレン、ならびに原子内包フラーレンに着目し、Ｘ線回折(XRD)や電子スピン共鳴法(ESR)、TOF-MS法を駆使し、原子内包フラーレンやフラーレン集合体の構造評価を中心に行う。

リチウム内包フラーレンLi@C60の単離精製物の単離証明と品質保証法開発

本研究では、ナノサイズ化することで発現する新たな材料物性・磁気物性の解明を念頭として、①3ｄ遷移金属を中心とした磁性金属ナノ粒子および磁性酸化物ナノ粒子の化学的合成手法の構築、②ナノ粒子の2次元的あるいは3次元的に分散させた集合体の形成技術の構築、および③作製したナノ粒子の構造評価技術および磁気物性評価技術の構築を行う。また、④磁性金属ナノ粒子・磁性酸化物ナノ粒子集合体を用いて、将来の高周波デバイスを中心とした電子デバイス用材料や永久磁石用材料としての応用展開の可能性を検討する。

GHz帯域に対応したワイドバンド／マルチバンドな小型アンテナ材料への応用を念頭に、Fe、Coおよびそれらの合金、Co-貴金属合金を中心とした均一粒径超常磁性金属ナノ粒子の液相合成プロセスの確立を行うとともに、誘電体中に超常磁性金属ナノ粒子を高密度かつ均一に分散させた超常磁性金属ナノ粒子／誘電体の新規ハイブリッド磁性誘電部材の作製手法を確立する。最終的に、これらハイブリッド磁性誘電部材を用いてアンテナの試作を行い、高周波帯域における特性評価を行うことで実用化に向けた材料設計指針ならびにデバイス設計指針を得る。

ユビキタスネットワーク社会に対応した、GHzバンドの高周波帯域において低消費電力化および広帯域化を兼ね備えた電子デバイスの実現が不可欠であり、それを実現するための新たな材料の開発が急務である。本提案では、磁性材料のナノサイズ化することにより初めて発現する超常磁性に着目し、その高い透磁率ならびに磁気的等方性を用いた次世代プリント基板、高周波対応アンテナの応用を念頭に、化学合成法で作製した磁性ナノ粒子および自己組織化法で作製した磁性ナノ粒子／誘電体複合材料の構造・物性評価を通し、高周波帯域での低消費電力化および広帯域化を可能にする従来にはない新概念の磁性体／誘電体複合材料の開発を行う。