特開 2015-212415 コア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ２／ＭｎＢｉナノ粒子を調製する方法、およびコア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ２／ＭｎＢｉナノ粒子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-212415(P2015-212415A)

(43)【公開日】2015年11月26日

(54)【発明の名称】コア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ２／ＭｎＢｉナノ粒子を調製する方法、およびコア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ２／ＭｎＢｉナノ粒子

(51)【国際特許分類】

   B22F 1/02 20060101AFI20151030BHJP

   B22F 9/24 20060101ALI20151030BHJP

   H01F 1/06 20060101ALI20151030BHJP

   H01F 1/24 20060101ALI20151030BHJP

【ＦＩ】

   B22F1/02 E

   B22F9/24 A

   H01F1/06 Z

   H01F1/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-89290(P2015-89290)

(22)【出願日】2015年4月24日

(31)【優先権主張番号】14/270,752

(32)【優先日】2014年5月6日

(33)【優先権主張国】US

(71)【出願人】

【識別番号】507342261

【氏名又は名称】トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マイケル・ポール・ロー

(72)【発明者】

【氏名】リャン・ダニエル・デソーテルズ

【テーマコード（参考）】

4K017

4K018

5E040

5E041

【Ｆターム（参考）】

4K017AA04

4K017BA03

4K017BA06

4K017BB06

4K017CA08

4K017DA04

4K017EJ01

4K018BA04

4K018BA16

4K018BB05

4K018BC01

4K018BC24

4K018BC28

4K018BD01

5E040AA11

5E040AA14

5E040AA19

5E040AA20

5E040CA01

5E040HB14

5E040HB17

5E041AA05

5E041AA19

5E041AA20

5E041AC05

5E041BC01

5E041CA10

5E041HB14

5E041HB17

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ネオジウム鉄ホウ酸に必敵する磁性を有するナノ粒子粉末を調製するための方法の提供。
【解決手段】ａ）共通の溶液からＦｅイオン、Ｃｏイオンを還元して、ＦｅＣｏ合金のナノ粒子を生成する工程１と、ｂ）ＦｅＣｏ合金ナノ粒子上にシリカコーティングを形成する工程２と、ｃ）シリカシェル上へのＭｎＢｉコーティングの形成する工程３と、を備え、工程３は印加される５０〜８００ガウスの磁場内で行われる、コア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂／ＭｎＢｉナノ粒子を調製する方法。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂／ＭｎＢｉナノ粒子を調製する方法であって、
ａ） 共通の溶液から鉄イオンおよびコバルトイオンをともに還元することと、
ＦｅＣｏ合金ナノ粒子を共沈することと、
前記ＦｅＣｏ合金ナノ粒子を還元混合物から単離することと、
ｂ） 前記ＦｅＣｏ合金ナノ粒子上にシリカコーティングを形成してコア−シェルナノ粒子を得ることと、
ｃ） シリカシェル上へのＭｎＢｉ合金としての溶液からの沈澱とともに、Ｍｎ水素化ホウ素リチウム錯体によるＢｉイオンの還元によって、前記コア−シェルナノ粒子上にＭｎＢｉ合金ナノコーティングを形成することとを備え、
前記ＭｎＢｉ合金ナノコーティングの形成ｃ）は、５０〜８００ガウスの磁場内で行なわれる、方法。

【請求項2】

前記磁場は、永久磁石に近接して反応混合物を置くことによって得られる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記磁場は、反応混合物をソレノイド内に置くことによって得られる、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法によって得られるコア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂／ＭｎＢｉナノ粒子。

【請求項5】

請求項１の方法によって得られるコア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂／ＭｎＢｉナノ粒子であって、ＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂コア−シェルナノ粒子上のＭｎＢｉのシェル形態ナノ構造の会合は、印加される磁場によって駆動される、コア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂／ＭｎＢｉナノ粒子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明の背景
発明の分野
本発明は、印加される磁場内でのナノ粒子合成によって得られる、変更された形態を有する、鉄コバルト合金コア、中間シリカシェル、およびシリカシェル上にマンガンビスマス合金表面層を有する磁性コア−シェル−シェルナノ粒子を調製する方法に関する。この方法は、特定的な性質を有するように適合され得る磁性ナノ粒子を調製するより一層の機会を与え、したがって、標準的なネオジム鉄ホウ酸永久磁石材料の代替として、希土類元素を含有しない永久磁石の調製に好適なナノ粒子材料を提供する。

【背景技術】

【0002】

背景の考察
発明者らは、湿式化学合成プロセスから得られるナノ粒子材料を用いて得られる軟磁性および硬磁性材料の両方を調査する研究プログラムを実施している。このように、２０１３年９月１２日に出願された特許文献１は、硬磁性材料の源として、粒子径が５〜２００ｎｍであるＭｎＢｉナノ粒子を開示する。加えて、２０１４年４月１４日に出願された特許文献２は、軟磁性材料の源として、シリカシェルおよび金属ケイ酸塩界面を有する、２００ｎｍ未満の鉄コバルトナノ粒子コアを有するコア−シェルナノ粒子を開示する。両方の出願の開示はここにその全体が引用により援用される。さらに、２０１４年５月６日に出願された特許文献３で、発明者らは、鉄コバルト合金の軟磁性ナノ粒子コア、コア上のシリカの第１のシェル、およびマンガンビスマス合金のさらなる硬磁性ナノコーティングを有するコア−シェル−シェルナノ粒子を開示している。特許文献３はここにその全体が引用により援用される。

【0003】

磁性材料は一般的に、永久的に磁化され得る硬磁性物質、または低い印加される場で磁性が反転することがある軟磁性材料として指定される２つのクラスに分類される。軟磁性材料においては、通常は「磁心損失」と称されるエネルギ損失が最小限に保たれることが重要である一方で、硬磁性材料においては、磁性の変化に対して耐性を有することが好ましい。したがって、高い磁心損失は永久磁性材料の特性であり、軟磁性材料においては望ましくない。

【0004】

今日の進化している技術の多くは、デバイス構造の基本構成要素として、効率的かつ強力な硬磁石を要件とする。そのようなデバイスは、携帯電話から高性能電気モータの範囲に及び、現在の要件を満たすだけでなく、効率的で、より安価で、かつ容易に生産される硬磁石材料に対するますます高まりつつある要求も満たす材料を見出すための大規模な取組みが業界を通して進んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国出願第１４／０２５，０３３号

【特許文献2】米国出願第１４／２５２，０３６号

【特許文献3】米国出願第１４／２７０，６１９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来、最も強力で最も性能のよい利用可能な硬磁石材料の１つとしてネオジム鉄ホウ酸が一般的に認識されている。しかしながら、この材料は希土類元素であるネオジム系であるため高価であり、利用可能な供給が安定しないことがしばしばである。したがって、硬磁石としてネオジム鉄ホウ酸と同等またはそれ以上に機能するが、容易に利用可能でより安価な成分材料系の材料に対する必要性が存在する。

【0007】

磁気デバイスの部品は、粉末を規定された形状に成形し、次に成形体を２００℃以上の温度で焼結することによって粉末から構築される。粒子同士の間の結合およびしたがって強度を与えることによって部品の良好な機械的性質を達成するのに、成形に引続く部品の焼結が必要である。

【0008】

通信および発電の分野のすべての局面での技術的進歩は、経済的かつ容易に入手可能な、誂えられた磁性部品の生産を可能にする制御可能なまたは適合可能な磁性を有するますます強力な磁性粉末を要件とする。

【0009】

このように、本発明の目的は、方法の制御可能変数に従って適合可能な磁性を有するナノ粒子粉末を調製するための方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

発明の要約
このおよび他の目的は本発明に従って達成され、その第１の実施形態はコア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂／ＭｎＢｉナノ粒子を調製する方法を含み、方法は、
ａ） 共通の溶液から鉄イオンおよびコバルトイオンをともに還元することと、
ＦｅＣｏ合金ナノ粒子を共沈させることと、
ＦｅＣｏ合金ナノ粒子を還元混合物から単離することと、
ｂ） ＦｅＣｏ合金ナノ粒子上にシリカコーティングを形成してコア−シェルナノ粒子を得ることと、
ｃ） シリカシェル上へのＭｎＢｉ合金としての溶液からの沈澱のためにＭｎ試薬を用いたＢｉの還元により、コア−シェルナノ粒子上にＭｎＢｉ合金ナノコーティングを形成することとを備え、ＭｎＢｉ合金ナノコーティングの形成ｃ）は、５０〜８００ガウスの磁場内で行なわれる。

【0011】

別の実施形態では、本発明は、第１の実施形態の方法に従って得られるコア−シェル−シェルナノ粒子を含む。

【0012】

この実施形態の局面では、ＭｎＢｉコーティングの幅は０．５〜２００ｎｍであってもよい。

【0013】

以上の段落は一般的な導入のために与えられており、以下の請求項の範囲を限定することを意図しない。現在好ましい実施形態は、さらなる利点とともに、添付の図面と関連した以下の詳細な説明を参照することによって最良に理解される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実験例で調製されるコア−シェル−シェルナノ粒子のＴＥＭ画像の図である。

【図2】実験例で調製されるコア−シェル−シェルナノ粒子についてのＤＳＣおよびＭ（Ｔ）データのスキャンを示す図である。

【図3】実験例で調製されるコア−シェル−シェルナノ粒子のＺコントラストＴＥＭ画像の図である。

【図4】実験例Ｉで得られるコア−シェル−シェルナノ粒子との、実験例ＩＩで得られるコア−シェル−シェルナノ粒子のＺコントラストＴＥＭ画像の比較の図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

発明の詳細な説明
この記載を通じて、記載されるすべての範囲は、他に示されなければ、そのすべての範囲およびその部分範囲を含む。

【0016】

加えて、不定冠詞「ａ」または「an」は、他に示されなければ、記載を通じて「１つ以上」の意味を持つ。

【0017】

磁性材料および特にナノ粒子磁性材料の進行中の研究において、本発明者は、永久磁石の製造用のネオジム鉄ホウ酸の代わりに、潜在的な有用性を有する材料として、ナノ粒子形態のマンガンビスマス合金を同定した。ＭｎＢｉナノ粒子は、４Ｔ程度の高い保磁力を発現することが予測された。２０１３年９月１２日に出願された特許文献１に開示される発明がその仕事のいくつかの結果を開示する。

【0018】

発明者らは、２０１４年４月１４日に出願された特許文献２に開示されるものなどの、軟磁性ナノ粒子材料を用いた進行中の研究も行なっており、ここでは、シリカシェルおよび金属ケイ酸塩界面を有する、２００ｎｍ未満の鉄コバルトナノ粒子コアを有するコア−シェルナノ粒子が開示されている。

【0019】

これらおよび他の系の進行中の研究で、発明者らは驚くべきことに、マンガンビスマスナノコーティングをＦｅＣｏ合金コアシリカコーティングコア−シェルナノ粒子に塗布することによって得られるコア−シェル−シェルナノ粒子が、コア−シェル−シェル構成要素の各々の相対的な大きさおよび性質に従って高度に適合可能な磁性を有する材料を提供することを発見した。１つのナノ粒子内の軟磁性および硬磁性成分のそのような複雑な組合せは新規であり、新たな磁性材料およびデバイスの発見および開発の多くの機会を与える。

【0020】

第１の実施形態では、本発明は、コア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂／ＭｎＢｉナノ粒子を調製する方法を含む。方法は、
ａ） 共通の溶液から鉄イオンおよびコバルトイオンをともに還元することと、
ＦｅＣｏ合金ナノ粒子を共沈させることと、
ＦｅＣｏナノ粒子を還元混合物から単離することと、
ｂ） ＦｅＣｏナノ粒子上にシリカコーティングを形成してコア−シェルナノ粒子を得ることと、
ｃ） シリカシェル上へのＭｎＢｉ合金としての溶液からの沈澱のためにＭｎ試薬を用いたＢｉの還元により、コア−シェルナノ粒子上にＭｎＢｉ合金ナノコーティングを形成することとを備え、ＭｎＢｉ合金ナノコーティングの形成ｃ）は、５０〜８００ガウスの磁場内で行なわれる。

【0021】

発明者らは、さまざまな厚みのシリカシェルで被覆された個々のＦｅＣｏ合金ナノ粒子の形成を、拡張性のある湿式化学的プロセスを介して達成し得ることを発見した。驚くべきことに、発明者らは、界面金属ケイ酸塩の形成がこれらの超高表面積ＦｅＣｏ合金ナノ粒子系におけるナノ磁性を大きく変えることがあることを発見した。金属ケイ酸塩の界面層が形成されたという証拠は、ＦｅおよびＣｏの２ｐ遷移にわたって集められたＸ線光電子スペクトルにおいて観察された。（シリカ反応の持続時間を変更することによって）シリカシェルの厚みが増すにつれてより厚い界面金属ケイ酸塩層が形成され、上昇したブロッキング温度および変更された保磁力によって証明されるように、ナノ粒子の全体的な磁気異方性を増大させた。このように、発明者らは驚くべきことに、湿式合成処理時間の度合いを異ならせてシリカシェル中に封入される超常磁性鉄コバルト合金ナノ粒子を作製することによって、異なるナノ磁性を有するコアシェルＦｅＣｏナノ粒子が得られることがあることを発見した。ある実施形態では、鉄コバルト合金ナノ粒子コアの直径は１００ｎｍ未満であり、さらなる実施形態では、鉄コバルト合金ナノ粒子コアの直径は２ｎｍ〜５０ｎｍである。

【0022】

発明に従うと、鉄コバルト合金ナノ粒子の粒は、鉄コバルト合金の単一の粒子磁区の大きさであるかまたはそれに近づいており、したがって超常磁性である。理論に拘束されないが、発明者らは、粒径をほぼ粒子磁区の大きさに制御することが、本発明に従う磁心の低減された履歴現象に寄与する要因であると考えている。さらに、コア粒周りの絶縁シリカシェルの存在が、本発明に従う磁心の低い渦電流形成に寄与する要因である。

【0023】

単一磁区粒子が超常磁性を呈する粒子径の範囲が粒子の化学的組成の上側境界特性を有することは従来から公知である。

【0024】

発明者らは、二酸化ケイ素シェルの合成の間に、金属ケイ酸塩薄層界面が偶然に一致して形成されることを発見した。金属ケイ酸塩の界面層が形成されたという証拠は、ＦｅおよびＣｏの２ｐ遷移にわたって集められたＸ線光電子スペクトルにおいて観察された。（シリカ反応の持続時間を変更することによって）シリカシェルの厚みが増すにつれてより厚い界面金属ケイ酸塩層が形成され、上昇したブロッキング温度および変更された保磁力によって証明されるように、ナノ粒子の全体的な磁気異方性を増大させた。発明者らは、磁性を制御するこの界面金属ケイ酸塩層の効果の理解が、低損失変圧器鉄芯としての適用例でのこれらの材料の効果的な有用性についての重要な要素であることを認識した。

【0025】

ＦｅＣｏ合金コアシェルナノ粒子の研究において、発明者らは、二酸化ケイ素シェルコーティング合成の際に形成される界面金属ケイ酸塩が、剥き出しのＦｅＣｏナノ粒子と比較して、ナノ粒子の「磁気的に活性の容積」を増大させるように働くＦｅおよびＣｏ系ケイ酸塩の組合せであるより高い異方性相としてのナノ粒子の全体的な磁気異方性を変更することを発見した。

【0026】

二元合金ＦｅＣｏ単一磁区ナノ粒子試料を合成した（実施例を参照）。例外は、ＳｉＯ₂の反応時間の持続時間を変更したことであるが、これにより、異なる厚みのＳｉＯ₂シェルができた。すなわち、１分の反応時間で３ｎｍ厚のシェルが作製され、１０分の反応時間で４ｎｍ厚のシェルが作製され、２０分の反応時間で６ｎｍ厚のシェルが作製された。平均的なＦｅＣｏナノ粒子径およびＳｉＯ₂シェル厚みを測定し、すべての３つのコア／シェルナノ粒子試料（ＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂（３ｎｍ）、ＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂（４ｎｍ）、およびＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂（６ｎｍ））について、平均のＦｅＣｏコア径が４±１ｎｍであるとわかり、このことはナノ粒子コア合成における高度な再現性を示した。同様にシリカシェルの厚みを測定し、それぞれＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂（３ｎｍ）、ＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂（４ｎｍ）、およびＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂（６ｎｍ）の試料について、３±１ｎｍ、４±１ｎｍ、および６±１ｎｍであるとわかった。ＴＥＭ画像から、ＦｅＣｏコアがシリカシェルで完全に被覆されていると観察された。Ｘ線回折パターンの分析は、ＦｅおよびＣｏケイ酸塩の両者の存在を示した。しかしながら、相対的な比率は可変であると思われ、理論に拘束されることを望まないが、発明者らは、金属ケイ酸塩含有量が金属ケイ酸塩の形成の熱力学的エネルギに関係しているかもしれないと考えている。研究は、合成プロセスの際にＦｅ−およびＣｏ−ケイ酸塩がＦｅＣｏナノ粒子コアとＳｉＯ₂シェルとの間の界面に形成したと示した。しかしながら、異なるコア／シェルナノ粒子系のＦｅ⁰およびＣｏ⁰金属性ピークの相対的な積分面積は、Ｆｅ−ケイ酸塩がＣｏ−ケイ酸塩よりも優先的に形成されることがあることを示した。

【0027】

水酸化ナトリウムおよび臭化テトラオクチルアンモニウムの溶液中で二塩化鉄および二塩化コバルトと水素化ホウ素ナトリウムとをエタノール反応させることによって、Ｆｅ−Ｃｏ／ＳｉＯ₂のナノ粒子を合成してもよい。得られたナノ粒子を、塩基触媒としてトリエチルアミンを用いて水エタノール混合物中でテトラエチルオルトシリケートで処理して、シリカシェルを形成してもよい。次に、これらの粒子を、水性エタノールでの濯ぎを用いて清浄してもよい。

【0028】

示されるように、Ｆｅ−Ｃｏナノ粒子の処理の長さによって二酸化ケイ素コーティングの幅が決まり、対応して金属ケイ酸塩層の幅が決まる。処理時間が長くなるほど、コーティングの量もより大きくなり、金属ケイ酸塩層の幅がより大きくなる。

【0029】

合成は、０．５〜２０ｎｍ、好ましくは０．８〜１０ｎｍ、および最も好ましくは１．０〜８ｎｍの金属ケイ酸塩層を調製するのに必要な時間の間行なってもよい。

【0030】

発明に従うと、印加される磁場の影響下で、ＦｅＣｏシリカコアシェルナノ粒子上にマンガン−ビスマスコーティングが形成される。磁場の強さは、１０〜１０００ガウス、好ましくは２５〜９００ガウス、および最も好ましくは５０〜８００ガウスであってもよい。磁場の源は限定されず、たとえば、２つの永久磁石の間に、電磁石に隣接して、１つの永久磁石の隣に反応混合物を置くことによって、または反応混合物をソレノイド内に置くことによって磁場の源が形成されてもよい。

【0031】

マンガン−ビスマス合金コーティングは、ＦｅＣｏシリカコアシェルナノ粒子の存在下で、水素化物還元剤とともにＭｎ粉末をボールミリングすることと、攪拌を伴なって長鎖カルボン酸塩のビスマス塩およびアルキルアミンの溶液をエーテル溶媒中のＭｎ−水素化物還元剤に加えることと、ビスマス塩溶液の添加が完了すると、攪拌を継続してコア−シェル−シェルＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂／ＭｎＢｉナノ粒子を形成することとを備える方法によって形成されてもよい。

【0032】

水素化物処理用のエーテル溶媒は、水素化物反応条件と両立する任意のエーテルであってもよい。好適なエーテル溶媒は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチル−テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、１，４−ジオキサン、ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、およびメチルｔｅｒｔ−ブチルエーテルを含む。ＴＨＦが好ましい溶媒であってもよい。

【0033】

水素化物還元剤は、マンガンと反応することができる任意の材料であってもよく、ＮａＨ、ＬｉＨ、ＣａＨ₂、ＬｉＡｌＨ₄、およびＬｉＢＨ₄を含んでもよい。ＬｉＢＨ₄が好ましい水素化物処理剤であってもよい。発明に従うと、好ましい水素化物は、マンガンとＬｉＢＨ₄との間で試薬錯体を形成するものであってもよい。

【0034】

水素化物処理は、４時間の１５０〜４００ｒｐｍでのプラネタリーボールミル中での水素化ホウ素リチウム粉末とマンガン粉末とのボールミリングを備えてもよい。理想的なマンガンおよび水素化ホウ素リチウム錯体を適切に生じるように、これらの条件の変更を最適化してもよい。

【0035】

加えて、Ｍｎに対する水素化物の化学量論比は１／１〜１００／１に異なってもよい。
ビスマスは任意のエーテル可溶性塩の形態で添加されてもよく、好ましくは長鎖カルボン酸の塩として添加される。好ましい実施形態では、ビスマスネオデカノエートとしてＢｉが添加される。Ｍｎに対するＢｉのモル比は０．８／１〜１．２／１に異なってもよい。好ましくは、Ｂｉ／Ｍｎの比は０．９／１〜１．１／１であり、最も好ましくはＢｉ／Ｍｎの比は１／１である。ビスマス化合物の添加時間は、ＭｎＢｉコーティングの大きさおよび性質を最適化しかつ修正するように変更してもよい。コーティングの幅は０．５〜２００ｎｍ、好ましくは１．０〜１００ｎｍ、および最も好ましくは２〜２０ｎｍであってもよい。好ましくは、添加時間は１時間未満であり、好ましい実施形態では添加時間は約２０分である。

【0036】

ビスマス化合物の添加とともに、有機アミン、好ましくは６〜１２個の炭素の炭素鎖を有する１級アミン、をオプションで反応混合物に添加して、被覆されたコア−シェル−シェルナノ粒子のより小さな大きさを実現してもよい。結果的に得られる固体を反応母液から除去して、可溶性の不純物がなくなるように水で洗浄してもよい。

【0037】

図２に示されるように、発明のコア−シェル−シェルナノ粒子がアニールプロセスで熱処理されると、軟質相ＦｅＣｏおよび硬質相ＭｎＢｉの両方がそれぞれＦｅＣｏおよびＭｎＢｉの特徴的な温度でアニールする。

【0038】

この発明を一般的に記載したが、本明細書中に例示のみの目的で与えられかつ他に示されなければ限定的であることを意図されないある具体例を参照することによって、一層の理解を得ることができる。当業者は、電池としての本発明のデバイスの有用性および本明細書中に記載の電解質系の一般的な有用性を認識するであろう。

【実施例】

【0039】

Ｉ．磁場を印加しない、コア−シェル−シェル鉄−コバルト／シリカ／マンガンビスマスナノ粒子の調製
ａ） ０．４８９ｇの水酸化ナトリウム、１２．８９２ｇの臭化テトラオクチルアンモニウム、１０．９２２ｇの塩化鉄（ＩＩ）四水和物、および１２．０４２ｇの塩化コバルト六水和物を２５０ｍＬのエタノールに溶解し、アルゴン下に置いた。次に４５０ｍＬのエタノールに溶解した１２．２５８ｇの水素化ホウ素ナトリウムの溶液を鉄コバルト混合物に添加した。水素化ホウ素の添加が完了すると、反応混合物を１００ｍＬの水で希釈した。次に、生成物であるＦｅＣｏナノ粒子を７０％水／３０％エタノールで洗浄した。

【0040】

ｂ） 次に、ＦｅＣｏナノ粒子を６２５ｍＬの水および２ｍＬのトリエチルアミンの混合物中に懸濁した。次に３９０ｍＬのエタノール中０．５ｍＬのテトラエチルオルトシリケートの溶液をＦｅＣｏ懸濁液に添加し、得られた混合物を１５分間反応させて、シリカで被覆されたナノ粒子を得た。次に被覆されたナノ粒子をエタノールで洗浄した。

【0041】

ｃ） シリカで被覆されたＦｅＣｏナノ粒子（０．２７ｇ）を２００ｍＬのＴＨＦ中に懸濁した。０．１５２ｇのヘプチルシアニド、０．００８ｇの水素化ホウ素リチウム、および０．０１２ｇのＭｎ（ＬｉＢＨ₄）₂をＦｅＣｏナノ粒子懸濁液に添加した。次に１５ｍＬのＴＨＦ中０．０８２ｇのビスマスネオデカノエートの溶液を１滴ずつ攪拌懸濁液に添加した。最終的に生成物をＴＨＦで洗浄した。

【0042】

調製されたコア−シェル−シェルナノ粒子のＴＥＭ画像を図１に示す。
図３のＺコントラストＴＥＭ画像は、ＭｎＢｉ相がどのようにＦｅＣｏ／ＳｉＯ₂のあちこちにアイランド状に分布しているかを示す。

【0043】

図２は、温度にわたるＤＳＣおよびＭ（Ｔ）データがＦｅＣｏおよびＭｎＢｉナノ相についての起因可能なアニール特徴を示すのを示す。

【0044】

ＩＩ．磁場を印加した、コア−シェル−シェル鉄−コバルト／シリカ／マンガンビスマスナノ粒子の調製
シリカで被覆されたＦｅＣｏナノ粒子を実験例Ｉのａ）およびｂ）に従って調製した。

【0045】

次に、段階ｃ）で、シリカで被覆されたＦｅＣｏナノ粒子（０．２７ｇ）を２００ｍＬのＴＨＦ中に懸濁した。０．１５２ｇのヘプチルシアニド、０．００８ｇの水素化ホウ素リチウム、および０．０１２ｇのＭｎ（ＬｉＢＨ₄）₂をＦｅＣｏナノ粒子懸濁液に添加した。懸濁液を含有する反応フラスコを複数の永久磁石内に置いて、混合物に５５０ガウスの磁場を印加した。次に、１５ｍＬのＴＨＦ中０．０８２ｇのビスマスネオデカノエートの溶液を１滴ずつ磁場内の攪拌懸濁液に添加した。結果的に得られた生成物を実験例ＩのようにＴＨＦで洗浄した。

【0046】

実験例Ｉで得られたナノ粒子のＺコントラストＴＥＭ画像との、図４に示される実験例ＩＩで得られたナノ粒子のＺコントラストＴＥＭ画像の比較は、磁場内でＭｎＢｉコーティングを行なうことによって生じたＭｎＢｉ合金の分布の劇的な差を示した。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】