JPH1032111A - 分子混合磁性材料 - Google Patents

分子混合磁性材料

Info

Publication number
JPH1032111A
JPH1032111A JP8185228A JP18522896A JPH1032111A JP H1032111 A JPH1032111 A JP H1032111A JP 8185228 A JP8185228 A JP 8185228A JP 18522896 A JP18522896 A JP 18522896A JP H1032111 A JPH1032111 A JP H1032111A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
molecular
magnetic material
magnetization
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8185228A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Ogoshi
慎一 大越
Akira Fujishima
昭 藤嶋
Kazuhito Hashimoto
和仁 橋本
Tomokazu Yada
智一 彌田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanagawa Academy of Science and Technology
Original Assignee
Kanagawa Academy of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kanagawa Academy of Science and Technology filed Critical Kanagawa Academy of Science and Technology
Priority to JP8185228A priority Critical patent/JPH1032111A/ja
Priority to PCT/JP1996/002925 priority patent/WO1997036824A1/ja
Priority to DE69626317T priority patent/DE69626317D1/de
Priority to EP96932846A priority patent/EP0891949B1/en
Publication of JPH1032111A publication Critical patent/JPH1032111A/ja
Priority to US10/091,480 priority patent/US20020125457A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/0036Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
    • H01F1/0045Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分子磁性材料の磁気特性を制御する。 【解決手段】 フェロ磁性を示す分子磁性材料の磁性イ
オン単位とフェリ磁性を示す分子磁性材料の磁性イオン
単位とを各々少くとも1種以上有する分子磁性材料であ
って、光照射により磁気特性が可変な分子混合磁性材料
を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は分子混合磁性材料
に関するものである。さらに詳しくは、多様な磁性特性
を制御、設計することが可能で、磁気デバイス、磁気シ
ールド、センサー、さらにはモーター等々の各種の機能
材料として有用な新規な分子磁性材料に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来より、鉄等の金属または
フェライト等の金属酸化物に代表される磁性材料が各種
の分野において用いられており、近年では、これらの磁
性材料に代わって、より高度な機能を発現する可能性の
あるものとして、分子レベルから設計可能な、いわゆる
分子磁性材料が注目されている。
【0003】このことは、分子材料においては、多様な
構造の設計が可能であって、電子機能、あるいは光機能
への着目ともあいまって、分子磁性材料の期待が大きな
ものであることを示している。しかしながら、これまで
の検討では、この分子磁性材料についてまさに端初につ
いたばかりの状況であり、これら材料の特性、構造につ
いてはほとんど未知のままである。
【0004】そこで、この発明は、以上のようなこれま
での技術的限界を克服し、分子磁性材料への大きな期待
に沿ってなされたものであって、優れた磁気特性ととも
に、新しい機能を持つ分子磁性材料を提供することを目
的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記のとお
りの課題を解決するものとして、フェロ磁性を示す分子
磁性材料の磁性イオン単位とフェリ磁性を示す分子磁性
材料の磁性イオン単位とを各々少くとも1種以上有する
分子磁性材料であって、光照射により磁気特性が可変な
ことを特徴とする分子混合磁性材料を提供する。
【0006】また、この発明は、強磁性体と反強磁性体
とに可変な分子混合磁性材料をはじめ、飽和磁化、保磁
力、残留磁化、磁気的相転移点等の磁気特性が可変な分
子混合磁性材料や、磁性イオン単位が遷移金属である分
子混合磁性材料、そして、少くとも磁性イオンとして、 M1 −B−M2 (M1 ,M2 およびBは磁性イオンで、M1 およびM2
は、各々、Bとの間の交換相互作用(J)が、Bに対し
てJ>0並びにJ<0である)を有し、磁性イオンM1
およびM2 の存在比が制御される分子混合磁性材料や、
温度によって磁気特性は可変で、磁極が反転する分子混
合磁性材料等のその一つの態様として提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明は、以上のとおり、これ
まで全く知られていない分子混合磁性材料を提供するも
のである。さらに詳しく説明すると、通常の磁性体の場
合、キューリー点(Tc)以下の磁化は温度の下降とと
もに単調に増加する。これに対して、ネールによって、
フェリ磁性体の理論の中で、ある特定の温度(補償点)
で磁化の符号が逆になるような磁性体があることを予言
され、これまでにもNiFe2-x x 4 など負の磁化
を示す磁性材料などが見出されている。
【0008】その後、この発明の発明者らは、金属間の
超交換相互作用が正のものと負のものを組み合わせると
いう新しい方法論、つまり、強磁性的相互作用(J>
0)と反磁性的相互作用(J<0)を混合することによ
って、自発磁化、キューリー温度、ワイス温度、保磁力
などの制御が可能な分子磁性材料を見出し、新たな技術
展開を可能としている。
【0009】たとえば、(Nix Mn1-x 1.5 Cr
(CN)6 の系ではいろいろな磁化の温度依存性を得る
ことができ、分子磁場理論によりそれを設計できること
や、特に、(Ni0.38Mn0.621.5 Cr(CN)
6 は、39K以下では磁極が反転して磁化すること等を
見いだしている。そしてこのようなことは、MnII副格
子の負の磁化とNiIIとCrIII 副格子の正の磁化の温
度依存性が異なることによるものであることも確認され
ている。
【0010】つまり、その本質的な特徴は、正および負
のスピン間の交換相互作用が混在し、磁気特性が可変と
されていることである。そこで、この発明では、以上の
とおりの知見を踏まえ、この正および負のスピン間の交
換相互作用について注目している。すなわち、光照射に
よって電子移動かスピンクロスオーバーがフェローフェ
リ混合磁性単結晶のフェロ部分がフェリ部分のどちらか
で起これば、副格子磁化のバランスが崩れて磁気特性が
変化すると考えられる。たとえば(A1x A21-x
1.5 B(CN)6 のフェロ部分のA1サイトあるいはフ
ェリ部分のA2において可視光でスピンクロスオーバー
が起こり、A1,A2,Bのスピン量子数は1,2,
1.5とすると、A1においてA1(S=1)からA1
(S=0)へスピンクロスーバーする場合、全磁化(M
total )はA1の正の磁化が減少することにより、負の
値へシフトする。一方、A2(S=2)からA2(S=
0)へスピンクロスオーバーする場合、全磁化(M
total )はA2の負の磁化が減少することにより、正の
値へシフトすることになる。
【0011】添付した図面の図1は、このような(A1
x A21-x 1.5 B(CN)のモデルの光照射前後の磁
化温度曲線を示したものである。この発明においては、
以上のように、磁気特性が光照射によって可変とされて
いるのである。なお「スピン」の語句について補足する
と、この発明において、前記のとおり「磁性イオン単
位」という語句を用いている理由は、フェロ磁性とはス
ピンが平行である(J>0)ために強磁性をもたらし、
フェリ磁性とはスピンが反平行である(J<0)である
が、その大きさが違うために差し引きで磁化が残ること
によって強磁性体をもたらすものであって、2種類のス
ピンがないと存在しない概念であることから、磁性イオ
ンの組合せとしての「磁性イオン単位」とすることにあ
る。
【0012】また、この発明においての「反強磁性体」
という語句は、通常の意味での「反強磁性」、すなわ
ち、同種あるいはおなじ大きさのスピンが反平行的に並
んでいる状態、つまり磁石にならないということを意味
してはいない。この発明のフェロ・フェリ混合磁性材料
では、大きさの異なる上向きスピンと下向きスピンとが
相互にキャンセルして全体としてみると磁石にならない
という意味で「反強磁性体」と表記している。
【0013】この発明の光照射により磁気特性が可変な
分子混合磁性材料は、特にその構成元素や分子種に限定
はないことは言うまでもない。光照射に相応して磁気特
性可変な組成としてこの発明の分子混合磁性材料が構成
されることになる。分子磁性の理論としてもその構成は
設計されることになる。たとえば、その組成が
【0014】
【化1】
【0015】で示されるもの等が例示される。また、こ
の発明の分子混合磁性材料の製造方法も適宜に考慮され
る。以下、実施例を示し、この例に沿って、この発明の
実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【0016】
【実施例】まず光誘起で磁化が減少を示すCN架橋金属
錯体としてのFe1.5 Cr(CN)6 について説明す
る。試料のFe1.5 Cr(CN)6 は、FeCl2 とK
3 Cr(CN)6 の水溶液を混合して得た。元素分析の
結果から、組成式はFe1.5 Cr(CN)6 ・7.5H
2 Oであることが確認された。X線粉末回折の結果か
ら、構造は面心立方格子で格子定数は10,616Aで
ある。また、磁気測定はSQUIDを用いて行なった。
磁化vs温度曲線から、Tcは21K、ワイス温度は2
7Kで、この錯体は強磁性体であることを示している。
5T(テスラー)における磁化は式量当たり、6.6μ
Bであった。この錯体は可視領域(λmax =454n
m)に金属(FeII)−金属(CrIII )間電子移動吸
収帯を示した。
【0017】外部磁場を10Gにして5Kで数時間光照
射を行ったところ、Fe1.5 Cr(CN)6 ・7.5H
2 Oの磁化は減少した。この効果は5Kで数日間保持さ
れた。この場合、高圧水銀灯を光磁気効果を調べる光源
として使用した。光は光ファイバーを通してSQUID
の中に取り込み、試料に照射した。粉末の試料は市販の
セロハンテープに挾み、光ファイバーの先につけた。
【0018】添付した図面の図2は、光照射前後のFe
1.5 Cr(CN)6 ・7.5H2 Oの温度と飽和磁化の
関係を示したものである。試料を70Kまでアニーリン
グしたところ、磁化は照射前の値に戻った。これは、光
によって減少した磁化が熱的に照射前の磁化に復元した
ことを示している。
【0019】次に、この系を用いたCN架橋金属錯体に
おいて磁極反転を起こさせることを試みた。ここで、F
1.5 Cr(CN)6 はフェロ磁性体なので、Mn1.5
Cr(CN)6 ・7.5H2 O(Tc=67K)をフェ
ローフェリ混合磁性体のフェリ部分に選んだ。Mn1.5
Cr(CN)6 ・7.5H2 Oは可視領域に吸収がな
く、光によりその磁化は変化しない。理論的にはフェロ
ーフェリ混合磁性体(Fex Mn1-x 1.5 Cr(C
N)6 では、CrIII とFeII あるいはMnIIIが一
つ置きにつながっているため、平行スピン(CrIII
FeII)と反平行スピン(MnII)が混合比で相殺し
て、飽和磁化はx=1/3で消滅し、さらに、x=1/
3付近の錯体では負の磁化を示すことが期待される。
【0020】この予測に基いて、(Fex Mn1-x
1.5 Cr(CN)6 の合成を行った。Tcはxの増加に
ともない67Kから21Kへと上昇する。5Kにおける
飽和磁化もxにより系統的に変化する。x=0からx=
0.38の間では磁化が減少し、x=0.38より大き
い時には増加する。x=0.38付近が極小点で、ほぼ
ゼロとなる。
【0021】図3は、(Fe0.4 Mn0.6 1.5 Cr
(CN)6 の温度と飽和磁化の関係を示したものであ
る。この図3に示したように、x=0.40の材料は低
温で、負の磁化を示した。この錯体に15Kで水銀灯を
数時間照射したところ、15Kで負であった磁化が正に
反転した。
【0022】図4は、光照射前後の(Fe0.4
0.6 1.5 Cr(CN)6 の温度と飽和磁化の関係を
示したものである。この磁極反転はフェロ部分の(Fe
・Crサイト)の磁化が減少したため、フェロ部分とフ
ェリ部分の比が変化することにより生じた。さらに、こ
の材料の磁化は80Kまで温度を上げることにより回復
した。
【0023】光により反転した磁極は熱的に戻り、その
繰り返しも可能であることが確認された。図5は、(F
0.4 Mn0.6 1.5 Cr(CN)6 の磁極反転の繰り
返しの様子を示したものである。
【0024】
【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明したと
おり、優れた磁気特性とともに、光可逆磁気反転特定等
の制御された磁気特性を有する分子混合磁性材料を提供
することができる。さらに、この発明により、その一つ
の態様としての磁極反転材料により、マイクロマシー
ン、医療用材料、新規太陽光発電等に応用される光分子
モーターを提供することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A1x A21-x 1.6 B(CN)6 のモデル
の光照射前後の磁化温度曲線を示した図である。
【図2】光照射前後のFe1.5 Cr(CN)6 ・7.5
2 Oの温度と外部磁場が10Gでの磁化の関係を示し
た図である。
【図3】(Fe0.4 Mn0.6 1.5 Cr(CN)6 の温
度と外部磁場が10Gでの磁化の関係を示した図であ
る。
【図4】光照射前後の(Fe0.4 Mn0.6 1.5 Cr
(CN)6 の温度と外部磁場が10Gでの磁化の関係を
示した図である。
【図5】(Fe0.4 Mn0.6 1.5 Cr(CN)6 の磁
極反転の繰り返しの様子を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 彌田 智一 神奈川県厚木市森の里3丁目12番地 ベル ブリーズ森の里2号棟301号

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェロ磁性を示す分子磁性材料の磁性イ
    オン単位とフェリ磁性を示す分子磁性材料の磁性イオン
    単位を各々少くとも1種以上有する分子磁性材料であっ
    て、光照射により磁気特性が可変なことを特徴とする分
    子混合磁性材料。
  2. 【請求項2】 強磁性体と反強磁性体とに可変な請求項
    1の分子混合磁性材料。
  3. 【請求項3】 飽和磁化、保磁力、残留磁化、磁気的相
    転移点等の磁気特性が可変な請求項1の分子混合磁性材
    料。
  4. 【請求項4】 磁性イオン単位が遷移金属である多元系
    金属錯体からなる請求項1ないし3のいずれかの分子混
    合磁性材料。
  5. 【請求項5】 少くとも磁性イオンとして、 M1 −B−M2 (M1 ,M2 およびBは磁性イオンで、M1 およびM2
    は、各々、Bとの間の交換相互作用(J)が、Bに対し
    てJ>0並びにJ<0である)を有し、磁性イオンM1
    およびM2 の存在比が制御されている請求項4の分子混
    合磁性材料。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかの磁性材料
    であって、温度により磁気特性が可変な分子混合磁性材
    料。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかの磁性材料
    であって、磁極が反転可能とされている分子混合磁性材
    料。
JP8185228A 1996-04-03 1996-07-15 分子混合磁性材料 Pending JPH1032111A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8185228A JPH1032111A (ja) 1996-07-15 1996-07-15 分子混合磁性材料
PCT/JP1996/002925 WO1997036824A1 (fr) 1996-04-03 1996-10-08 Melange moleculaire magnetique
DE69626317T DE69626317D1 (de) 1996-04-03 1996-10-08 Magnetische molukulare mischung
EP96932846A EP0891949B1 (en) 1996-04-03 1996-10-08 Magnetic molecular mixture
US10/091,480 US20020125457A1 (en) 1996-04-03 2002-03-07 Molecule mixed magnetic material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8185228A JPH1032111A (ja) 1996-07-15 1996-07-15 分子混合磁性材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1032111A true JPH1032111A (ja) 1998-02-03

Family

ID=16167125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8185228A Pending JPH1032111A (ja) 1996-04-03 1996-07-15 分子混合磁性材料

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1032111A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6355820B1 (en) 2000-02-21 2002-03-12 Okazaki National Research Institutes Chiral molecular magnet and manufacturing method of the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6355820B1 (en) 2000-02-21 2002-03-12 Okazaki National Research Institutes Chiral molecular magnet and manufacturing method of the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Buschow Permanent magnet materials based on 3d-rich ternary compounds
Skomski et al. Anisotropy of rare-earth magnets
Coey Permanent magnetism
Hirosawa et al. The dependence of coercivity on anisotropy field in sintered R-Fe-B permanent magnets
Hirosawa et al. Magnetization and magnetic anisotropy of R2Co14B and Nd2 (Fe1− x Co x) 14B measured on single crystals
Banda et al. Crystalline electric field of Ce in trigonal symmetry: CeIr 3 Ge 7 as a model case
Ding et al. Structure and magnetic properties of mechanically alloyed SmxCo1− x
Tian et al. In situ observation of domain wall pinning in Sm (Co, Fe, Cu, Zr) z magnet by Lorentz microscopy
Coey Comparison of the intrinsic magnetic properties of R2Fe14B and R (Fe11Ti); R= rare earth
Rebouillat et al. Magnetic structures and properties of the amorphous alloys DyT3; T= Fe, Co, Ni
Nagai et al. A soft-hard-tunable molecule-based magnet via photo-induced spin-flopping transition in a MnTEtOPP-TCNE charge transfer salt
Ray et al. Magnetic properties of rare earth-cobalt phases R 5 Co 19
Oesterreicher et al. Magnetic investigations on Tb0. 25Fe0. 75− x Al x and Tb0. 105Fe0. 895− x Al x
Norlidah et al. A study of the LaMn2− xCuxGe2 (0≤ x≤ 1) solid solution by magnetization and neutron diffraction measurements
Han et al. Crystallographic and magnetic properties of (R= Y, Ce, Nd, Sm, Gd, Tb, and Dy)
Sinnecker et al. Magnetic properties of Ga substituted Nd Fe B composite
EP0891949B1 (en) Magnetic molecular mixture
US20020125457A1 (en) Molecule mixed magnetic material
Liu et al. Temperature dependence of coercivity in Sm/sub 2/TM/sub 17/magnets and domain wall motion in magnetic materials
Cable et al. Magnetic moment distribution in FeNiV and FeCoV alloys
Fuquan et al. Formation and magnetic properties of Nd3Fe29− xTix (x= 1.3–2.0) compounds
Han et al. Magnetohistory effects and spin reorientations of Nd3Fe29− x T x and Nd3Fe29− x T x N4 (T= V and Cr) compounds
Constantinescu et al. Magnetic Materials, Thin Films and Nanostructures. Magnetochemistry 2023, 9, 133
Watanabe et al. Anomalous antiferromagnetic state in Nd2Co12P7
Sood et al. Compositional disorder and interband transitions in Pb1− xCdxS alloys