研究者； 関西大学 システム理工学部
物理・応用物理学科
小笠原（学生）、稲田 貢、齊藤正
電気電子情報工学科 超高周波工学研究室
佐伯 拓、飯田幸雄
東大物性研
松尾 晶、金道浩一
キーワード； 金属、ナノ粒子、ナノ多結晶組織金属、超凝縮、磁化特性、超常磁性、強磁性、液相レーザーアブレーション法、レーザー焼成
金、白金，パラジウムなどの非磁性貴金属元素のナノ粒子が示す磁気的特性は広く研究されてきたが，コスト削減や省エネルギー化の観点から軽金属ナノ粒子の磁性材料としての利用が望まれている。アルミは貴金属と比べ低コストである。
従来、アルミは非磁性貴金属元素と考えられてきたが、我々が作成した焼成アルミナノ多結晶金属板は磁石に引き寄せられた。この焼成アルミナノ多結晶金属板の磁化特性をSQUID にて調べた結果、M-H 曲線には明瞭なヒステリシスが見られ，強磁性体であることがわかった。一方、原材料である調製した高純度アルミニウムナノ粒子の磁化曲線は、ほぼ超常磁性的であった。この焼成アルミナノ多結晶体の構造やM-T 測定によりキュリー温度等を調べた。現在、焼成アルミナノ多結晶金属板における磁性の起源等について研究を進めている。
我々はアルミ金属をナノ粒子のまま低温で焼成したアルミ板を作成することに世界で初めて成功した。この焼成アルミナノ多結晶金属は、平均粒径が10数nmの微小金属結晶から構成されている。見かけ上は通常のアルミの板と変わらない。高純度アルミナ微粉末を液相レーザーアブレーション法により還元・ナノ粒子化し、その後、ペースト化して焼成を行った。ホットプレートにより250度でアルミナノペーストを焼成し、焼成アルミニウム板を得る。近赤外レーザー光による高速焼成でも焼成アルミニウム板を得ることに成功している。
応用先：スピントロ二クス材料、磁気メモリー材料
現在、実験で上記と同様の効果（強磁性）を確認できた材料
マグネシウム、銅、シリコン等
銀は効果がわずか
図１、焼成アルミナノ多結晶金属板
図２、4.2K における 焼成アルミナノ多結晶金属のM-H 曲線
参考文献
焼成金属板について
1) T. Saiki, T. Okada, K. Nakamura, T. Karita, Y. Nishikawa, Y. Iida, "Air Cells Using Negative Metal Electrodes Fabricated by Sintering Pastes with Base Metal Nanoparticles for Efficient Utilization of Solar Energy", Int. J. of Energy Science, Vol. 2 Iss. 6 Dec. (2012) pp.228-234.
強磁性の発現
2）稲田貢，佐伯拓，松尾晶，金道浩一，飯田幸雄，齊藤正，
"液相レーザーアブレーション法を利用して作成した超凝集アルミニウムの磁化特性"
第６１回応用物理学会春期学術講演会、神奈川 相模原、青山学院大学、３月１７日 17a-F10-4.
Mitsuru Inada, Taku Saiki, Akira Matsuo, Koichi Kindo,Yukio Iida1, and Tadashi Saitoh,
"Magnetic properties of aluminum condensate prepared by laser ablation in liquid.",
The 61st JSAP AutumnMeeting (2014), 17a-F10-4 17 Mar. Aoyamagakuin Univ., Japan
3) T. Saiki, Y. Iida, S. Masuda,
“Fabrication of Core Inductor Using Sintered Aluminum Nano-paste with Aluminum Nano-polycrystalline structure”,
The 5th Advanced Lasers and Photon Sources (ALPS’16), Yokohama, Japan, May 19th, 2016. ALPSp14-14.
4)T. Saiki, Y. Iida,
,"Application of Sintered Si Nanopaste with Si Nano-polycrystalline to Magnetic Materials and Vanishing of Resistance at Local High Frequency",
The 6th Advanced Lasers and Photon Sources (ALPS’17), Yokohama, Japan, May, 2017, APLSp14-5.
5) S. Masuda, T. Saiki, M. Inada, T. Teramachi, Y. Iida,
,"Frequency Characteristics of Core Inductors Using Sintered Metal Nano-paste with a Metal Nano-polycrystalline Structure",
The 6th Advanced Lasers and Photon Sources (ALPS’17), Yokohama, Japan, May, 2017, APLSp14-7.
6) S. Masuda, T. Saiki, Y. Iida, M. Inada,
“High Frequency Core Inductor Using Sintered Aluminum Nano-paste with Aluminum Nano-polycrystalline Structure”, Conference on the Lasers and Electro-Optics (CLEO) (2017) , Sanjose, CA, USA, STh1J.
7) Mitsuru INADA, Yukio IIDA, Taku SAIKI, Shinichirou MASUDA, “Aluminum Nano-polycrystalline Substance with Ferromagnetics and Application to High-Frequency Core Inductor”, J. of Electrical and Electronic Engineering, Vol. 5(3), June (2017) pp.98-103.
レーザー焼成に関して
T. Saiki, Y. Iida, K. Ri, M. Yoshida, Y. Koga,
"Electrical propety of laser-sintered nanopastes with reduced metal nanoparticles prepared by laser ablation in liquids",
Advances in Materials, Vol. 3 No. 6 Dec. (2014) pp.75-88.
Al core indoctor
アルミナノ多結晶体を用いたコア付きインダクターの試作