DE69729761T2 - Magnetische Zusammensetzung - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft Zusammensetzungen und Verfahren, die eine magnetisierbare Vorrichtung erzeugen können, welche eine magnetische Schicht aufweist, die aus durch Domänen aufgeteilte ferromagnetische Partikel im Nanobereich (bspw. 1 bis 100 nm) zusammengesetzt ist. Die magnetisierbare Vorrichtung kann als magnetische Speichervorrichtung verwendet werden, welche verbesserte Datenspeicherungseigenschaften aufweist: Insbesondere können die Zusammensetzungen und Verfahren der Erfindung magnetische Speichermedien schaffen, welche einheitliche ferromagnetische Partikel im Nanobereich (bspw. 1 bis 100 nm) in einzelnen und abgetrennten Domänen aufweisen, welche in einer regelmäßigen 2-D-gepackten Anordnung gruppiert sein können, die beim Speichern von Information nützlich ist.
  • Unter den möglichen Wegen zu ultrahochdichten magnetischen Medien (>= 1 Gbit/in2) gibt es die Verwendung von Partikeln im Nanobereich (1 bis 100 nm). Eine Anzahl an Verfahren des Fabrizierens von Partikeln im Nanobereich sind offenbart. Die US 4425261 und EP 0686448 offenbaren die Produktion von in oberflächenaktive Stoffe eingekapselten magnetischen Materialien durch Mischen von Metallen oder Metallsalzen in Mikroemulsionen. In der US 5491219 ist die Produktion von magnetischen Partikeln mit dem Protein Apoferritin beschrieben. Neben den Standarderfordernissen für magnetische Medien sollte ein brauchbares partikelförmiges Medium eine geringe Standardabweichung bezüglich der Partikelgröße aufweisen, und die Partikel sollen durch Austausch entkoppelt sein. Diese Erfordernisse sind notwendig, um nachteilige Mediengeräusche zu vermeiden. Gegenwärtige Verfahren des Herstellens von Partikeln im Nanobereich, bspw. Glühbogenentladung oder Ionenstrahlzerstäubung mit mehrern Targets, konnten diese beiden Erfordernisse nicht vollständig befriedigen. Darüber hinaus kann, wenn die einheitlichen Partikel in einer geordneten Anordnung gruppiert sind, jedes Partikel ein Informations-"Bit" an einer vorhersagbaren Stelle repräsentieren, wodurch die Effizienz des Mediums weiter erhöht wird. Gemäß der Erfindung sind Verfahren zum Herstellen teilchenförmiger Medien angegeben, welche diese Erfordernisse zur Aufzeichnung mit ultrahoher Dichte erfüllen. Die Erfindung betrifft auch ein offenes System, welches die Herstellung einer Vielzahl magnetischer Materialien ermöglicht, so dass die Medien verschiedenen Anwendungen angepasst werden können.
  • Insbesondere gibt die Erfindung die Verwendung eines Eisenspeicherungsproteins, Ferritin, an, dessen innerer Hohraum dazu verwendet wird, die Partikel im Nanobreich zu erzeugen. Ferritin wird bei lebenden Organismen für den Eisenstoffwechsel verwendet und seine Struktur ist bei diesen stark konserviert. Es besteht aus 24 Untereinheiten, welche so angeordnet sind, dass sie eine hohle Hülle bilden, deren Durchmesser etwa 8 nm beträgt. Der Hohlraum speichert normalerweise 4500 Eisen (III) Atome in Form von paramagnetischem Ferrihydrit. Jedoch kann dieses Ferrihydrit entfernt werden (ein Ferritin ohne Ferrihydrit wird "Apoferritin" genannt), und es können andere Materialien eingelagert werden. Beispiele hierfür umfassen Keramiken, superparamagnetischen Magnetit, Acetaminaphen und sogar den Süssstoff Aspartam. Um den Erfordernissen magnetischer Medien zu genügen, beinhaltet die Erfindung ferromagnetisch geordnete Materialien.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Zusammensetzung angegeben, die eine Anzahl ferri- oder ferromagnetischer Metalllegierungspartikel einheitlicher Größe, von denen jedes in einem organischen Makromolekül eingekapselt oder teilweise eingekapselt ist und von denen jedes eine größte Abmessung von nicht mehr als 100 nm aufweist, umfasst.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Zusammensetzung angegeben, welche eine Anzahl ferri- oder ferromagnetischer Metalllegierungspartikel einheitlicher Größe aufweist, von denen jedes innerhalb des Hohlraums eines Apoferritinprotein-Makromoleküls ausgebildet ist.
  • Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen ferri- oder ferromagnetischer Metalllegierungspartikel einheitlicher Größe angegeben, von denen jedes eine größte Abmessung von nicht mehr als 100 nm aufweist, welches Verfahren den Schritt des Ausbildens der Partikel innerhalb eines organischen Makromoleküls umfasst.
  • Der erste, der zweite und der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung können beim Herstellen einer magnetisierbaren Vorrichtung verwendet werden, die eine magnetische Schicht umfasst, welche auf ferromagnetischen Partikeln in abgetrennten Domänen zusammengesetzt ist, wobei jedes der Partikel eine größte Abmessung von nicht mehr als 100 nm aufweist.
  • Diese Aspekte können auch dazu verwendet werden, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium anzugeben, das eine magnetisierbare Schicht umfasst, wobei die magnetisierbare Schicht eine Anzahl ferromagnetischer Partikel aufweist, von denen jedes eine größte Abmessung von nicht mehr als 100 nm aufweist, wobei jedes der Partikel eine separate ferromagnetische Domäne darstellt. Die magnetisierbare Schicht wird vorzugsweise von einem nicht magnetischen Substrat getragen.
  • Der dritte Aspekt der Erfindung kann dazu verwendet werden, eine magnetische Zusammensetzung anzugeben, welche eine Anzahl ferromagnetischer Partikel aufweist, von denen jedes an ein organisches Makromolekül gebunden ist und von denen jedes eine größte Abmessung von nicht mehr als 100 nm aufweist. Es ist vorzuziehen, dass das organische Makromolekül Ferritin ist, von dem das normale Kern-Ferrihydrit entfernt und durch ein ferromagnetisches Teilchen ersetzt wurde.
  • In der hierin verwendeten Bezeichnung umfasst der Ausdruck "ferromagnetisch" Materialien, welche entweder "ferromagnetisch" oder "ferrimagnetisch" sind. Eine solche Sprachbezeichnung ist auf dem Gebiet der Elektroingenieurtechnik üblich.
  • Die erfindungsgemäß verwendeten ferromagnetischen Partikel sollten aus einem solchen Material und von einer solchen Größe sein, dass sie bei Umgebungstemperaturen (bspw. 15°C bis 30°C) ferromagnetische Eigenschaften aufweisen.
  • Vorzugsweise hat jedes der ferromagnetischen Partikel eine größte Abmessung von nicht mehr als 50 nm, stärker bevorzugt ist ein Bereich von weniger als 25 nm und am stärksten bevorzugt der Bereich von weniger als 15 nm. Die größte Abmessung der ferromagnetischen Partikel sollte nicht so klein sein, dass das Partikel seine ferromagnetische Eigenschaft verliert und bei der gewünschten Betriebstemperatur des Aufzeichnungsmediums superparamagnetisch wird. Typischerweise bedeutet dies für den Einsatz bei Umgebungstemperaturen, dass die magnetischen Partikel bezüglich ihres größten Durchmessers normalerweise nicht kleiner sind als etwa 3 nm.
  • Bei der magnetisierbaren Vorrichtung und dem magnetisierbaren Aufzeichnungsmedium, die unter Einsatz des ersten, zweiten und dritten Aspekts der Erfindung hergestellt werden können, ist der Abstand zwischen benachbarten ferromagnetischen Domänen vorzugsweise so gering wie möglich, um die maximale Anzahl diskreter Domänen in einem gegebenen Bereich zu ermöglichen und die maximale Speicherkapazität für das Aufzeichnungsmedium zu gewährleisten. Die tatsächliche untere Grenze wird für verschiedene Materialien und andere Bedingungen, bspw. die Temperatur, bei der das Aufzeichnungsmedium verwendet werden soll, variieren. Die Schlüsselforderung besteht jedoch darin, dass benachbarte Domänen nicht magnetisch miteinander in einem solchen Ausmaß wechselwirken können sollten, dass die magnetische Ausrichtung einer Domäne durch benachbarte Domänen verändert werden kann. Typischerweise beträgt die untere Grenze bezüglich des Abstands der Domänen etwa 2 nm. Der Abstand zwischen benachbarten Domänen wird durch die erforderliche Dichte der diskreten Domänen bestimmt. Typischerweise wird jedoch der Abstand zwischen benachbarten Domänen nicht größer als 10 nm sein, um den Vorteil der Miniaturisierungsmöglichkeiten, die durch die Erfindung gegeben werden, auszunutzen.
  • Allgemein wird die Größe der Partikel einheitlich sein, womit gemeint ist, dass die Partikel bezüglich ihres größten Durchmessers um nicht mehr als etwa 5% variieren. Einer der Vorteile der Verwendung eines organischen Makromoleküls gemäß der Erfindung, dass ein magnetisches Partikel durch Umgeben desselben bindet, besteht darin, das dieses dazu verwendet werden kann, Partikel einer einheitlichen Größe zu auszuwählen.
  • Im Fall, dass die Partikel kugelförmig sind, darf der Durchmesser der Partikel nicht mehr als 100 nm betragen.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen aller Aspekte dieser Erfindung ist jedes ferromagnetische Partikel innerhalb eines organischen Makromoleküls eingeschlossen oder teilweise eingeschlossen. Der Ausdruck "Makromolekül" bezeichnet ein Molekül oder eine Einheit von Molekülen, die ein Molekulargewicht von bis zu 1500 kD aufweisen können, typischerweise weniger als 500 kD. Ferritin hat ein Molekulargewicht von 400 kD.
  • Das Makromolekül sollte das magnetische Partikel durch Umhüllen oder Gliedern des magnetischen Partikels auf andere Art binden können und kann deshalb einen geeigneten Hohlraum aufweisen, der das Teilchen enthalten kann. Der Hohlraum ist normalerweise vollständig innerhalb des Makromoleküls eingeschlossen. Alternativ dazu kann das Makromolekül eine geeignete Öffnung umfassen, die nicht vollständig umschlossen ist, jedoch trotzdem das magnetische Teilchen aufnehmen und tragen kann, bspw. kann die Öffnung durch einen Ring im Makromolekül definiert sein. Geeignete Makromoleküle für die Verwendung gemäß der Erfindung sind Proteine, bspw. das Protein Aproferritin (dies ist ein Ferritin, bei dem der Hohlraum leer ist), L-P-Flagellenringe, Zyklodextrine, selbsgruppierende zyklische Peptide. Als Alternative zum Umhüllen der magnetischen Partikel innerhalb des Makromoleküls können sie auf dem Makromolekül angeordnet sein, bspw. auf einer bakteriellen S-Schicht.
  • Das gegenwärtig bevorzugte Makromolekül zur Verwendung mit der Erfindung ist das Aproferritin-Protein, das einen Hohlraum in der Größenordnung des Durchmessers von 8 nm aufweist. Die ferri- oder ferromagnetischen Partikel, die innerhalb dieses Proteins aufzunehmen sind, sollten einen Durchmesser von nicht mehr als 8 nm aufweisen.
  • Die gebundenen Partikel dieses Aspekts der Erfindung weisen einen Überzug auf, welcher die Aggregation und Oxidation inhibiert und ihnen auch hilft, bezüglich der Domänen getrennt zu sein.
  • Bei der magnetisierbaren Vorrichtung und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium, die unter Einsatz des ersten, zweiten und dritten Aspekts der Erfindung hergestellt werden können, sind die Partikel vorzugsweise in einer 2-D-Anordnung gruppiert, wodurch ein magnetisches Medium mit ultrahoher Dichte geschaffen wird.
  • Das ferromagnetische Material kann eine Metalllegierung sein, bspw. eine Legierung die Aluminium, Barium, Wismut, Cer, Chrom, Kobalt, Kupfer, Eisen, Mangan, Molybdän, Neodym, Nickel, Niob, Platin, Praseodym, Samarium, Strontium, Titan, Vanadium, Ytterbium, Yttrium oder eine Mischung derselben enthält.
  • Beim Erzeugen von Partikeln im Nanobereich ist es ein Hauptanliegen, dass die erzeugten Partikel nicht superparamagnetisch sind. Superparamagnetische Partikel sind diejenigen, welche permanente magnetische Dipolmomente aufweisen, wobei jedoch die momentanen Ausrichtungen in Bezug auf die kristallographischen Achsen zeitlich fluktuieren. Dies ist für ein praktisches magnetisches Speicherungsmedium nicht nützlich. Superparamagnetismus hängt vom Volumen, der Temperatur und der Anisotropie der Partikel ab. Über Energiebetrachtungen kann eine Gleichung abgeleitet werden, welche diese Größen in Relation setzt. Das Volumen (Vp), bei dem ein Partikel superparamagnetisch wird, ist durch folgende Gleichung gegeben: Vp = 25 kT/K, wobei k die Boltzmankonstante ist, T die Temperatur des Partikels in Grad Kelvin und K die Anisotropiekonstante des Materials. Unter Einsatz dieser Formel ist es möglich, die Temperatur zu bestimmen, bei der ein Partikel für ein gegebenes Material bei einen feststehenden Volumen superparamagnetisch wird (die "Sperrtemperatur"). In unserem spezifischen Fall beträgt das feststehende Volumen 8 nm in Ferritin. Wenn ein Kobaltmetallteilchen mit nur kristalliner Anisotropie (wobei das Volumen 45 × 105 beträgt) eine Kugel mit einem Durchmesser von 8 nm ist, beträgt die Sperrtemperatur 353 Grad Kelvin. Dies liegt innerhalb des Bereichs der Temperaturen, die in einem Festplattenlaufwerk auftreten, und die Kobaltpartikel können sich als brauchbares Speichermedium erweisen. Offensichtlich gibt es andere Betrachtungen, bspw. die Koerzitivität, das Moment, die Septigungsmagnetisierung und die Relaxationszeit des Materials. Durch Anspassen der Materialien, die in das Ferritin eingelagert werden, kann dem jedoch begegnet werden.
  • Ferritin wird beim Eisenstoffwechsel bei lebenden Arten verwendet und seine Struktur ist bei diesen stark konserviert. Es besteht aus 24 Untereinheiten, die in einer 432-Symmetrie angeordnet sind, was zu einer hohlen Schale eines Durchmessers von etwa 8 nm führt. Der Hohlraum speichert normalerweise 4500 Eisen (III)-Atome in Form von paramagnetischem Ferrihydrit. Jedoch kann dieses Ferrihydrit entfernt werden (ein Ferritin ohne Ferrihydrit wird "Apoferritin" genannt), und andere Materialien können eingegliedert werden. Die Untereinheiten im Ferritin sind dicht gepackt, wobei jedoch Kanäle in den Hohlraum bei den 3-fachen und 4-fachen Achsen bestehen. Die Auskleidungen der 3-fachen Kanäle sind Residuen, die Metalle binden, bspw. Kadium, Zink und Kalzium. Durch Einführen solcher divalenten Ionen können potentiell Ferritinmoleküle aneinander gebunden werden oder zumindest ihre benachbarte Anordnung gefördert werden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer 2-D-gepackten Anordnung ferromagnetisch ausgerichteter Partikel einheitlicher Größe von bis zu 8 nm umfasst das Entfernen des Ferrihydritkerns vom ursprünglichen Ferritin in wässriger Lösung, das Einfügen ferromagnetisch tisch geordneter Kobaltmetallpartikel durch Reduktion der wässrigen Co(II)-Lösung durch Sodium-Borhydrid in die Ferritin-Hohlräume, die Erzeugung einer engen Größenverteilung durch Ultrazentrifugierung, die Injektion von Partikeln in eine MES/Glukose-Subphasenlösung, worauf sich die 2-D-Anordnung und die Übertragung der 2-D-Anordnung auf ein Substrat, das dann mit Kohlenstoff überzogen wird. Gemäß diesem Verfahren kann die Ferritinquelle ein Wirbeltier, ein wirbelloses Tier, eine Pflanze, Pilze, Hefe, Bakterien oder eine Quelle, die durch Rekombinationstechniken erzeugt wurde, sein.
  • Bei dem beschriebenen Verfahren kann ein Metalllegierungskern durch Reduktion eines wasserlöslichen Metallsalzes mit Sodium-Borhydrid erzeugt werden. Andere Reduktionsverfahren verwenden Kohlenstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoff oder Hydrazin-Hydratlösung.
  • Gemäß diesem Verfahren können andere Methoden des Auswählens einer engen Größenverteilung eingesetzt werden, bspw. Verfahren der Miniskusabreicherung bei langer Säule oder Magnetfeldabscheidung.
  • Darüber hinaus können gemäß dem Verfahren divalente Metallsalze, die Cadium, Calzium oder Zink enthalten, in die Subphasenlösung gegeben werden, um die Partikelanordnung zu unterstützen.
  • Darüber hinaus können andere Verfahren des Anordnens der Partikel in eine 2-D-Anordnung eingesetzt werden, bspw. Verdampfung einer Lösung auf ein Feststoffsubstrat.
  • Darüber hinaus kann gemäß dem Verfahren die 2-D-Anordnung mit auf Kohlenstoff basierenden Filmen überzogen werden, bspw. hydrogenisierter oder mit Stickstoff dotierter diamantartiger Kohlenstoff, oder mit auf Silikon basierenden Filmen, bspw. Silikondioxid.
  • Erfindungsgemäß kann Ferritin dazu verwendet werden, ein ferromagnetisches Partikel einzuschließen, dessen größte Abmessung durch den Innendurchmesser des Ferritins von 8 nm begrenzt ist. Die Partikel werden erzeugt, indem zunächst der Ferrihydritkern entfernt wird, um Aproferritin zu liefern. Dies wird durch Dialyse gegen eine gepufferte Sodiumazetatlösung unter Stickstoffströmung durchgeführt. Reduktive Chelatbildung unter Einsatz von Thioglycolsäure wird dazu verwendet, den Ferrihydritkern zu ent fernen. Hierauf folgt eine wiederholte Dialyse gegen eine Sodiumchloridlösung, um den reduzierten Ferrihydritkern vollständig aus der Lösung zu entfernen. Sobald das Aproferritin erzeugt worden ist, werden ferri- oder ferromagnetische Partikel auf die folgenden Arten eingebracht. Die erste liegt darin, eine Metallsalzlösung unter Anwesenheit von Aproferritin zu reduzieren. Dies wird in einer inerten Atmosphäre ausgeführt, um die Metallpartikel gegen Oxidation zu schützen, welche ihre magnetische Eignung verringern würde. Eine Kombination von Metallsalzen in Lösung kann auch reduziert werden, um Legierungen und Legierungsvorläufer zu erzeugen. Das Sintern oder Härten in einem Magnetfeld kann notwendig sein, um die nützlichen magnetischen Legierungen zu erzeugen. Die Metallsalze, welche günstig sind, umfassen Salz aus Aluminium, Barium, Wismut, Cer, Chrom, Cobalt, Kupfer, Eisen, Mangan, Molybdän, Neodym, Nickel, Nob, Platin, Praseodym, Samarium, Strontium, Titan, Vanadium, Ytterbium und Yttrium.
  • Eine enge Größenverteilung von Partikeln ist notwendig, um Mediumrauschen zu vermeiden. Eine solche Verteilung kann durch eine Vielzahl von Verfahren erhalten werden, einschließlich Dichtegradientenzentrifugierung oder Magnetfeldabscheidung, wobei dies keine Beschränkung darstellt.
  • Obwohl bei dem detailliert angegebenen Produktionsverfahren natürliches Ferritin aus Pferdemilz eingesetzt wurde, sollte die Erfindung nicht als auf diese Quelle beschränkt gesehen werden. Ferritin kann bei Wirbeltieren, wirbellosen Tieren, Pflanzen, Pilzen, Hefen, Bakterien gefunden oder sogar durch Rekombinationstechniken erzeugt werden. Durch Schaffen von mutierten Aproferritinen, welchen die divalente Bindungsseite fehlt, wurde durch Dritte herausgefunden, dass sich die mutierten Proteine in schräge Anordnungen zusammenfügen, die der üblichen dicht gepackten hexagonalen Anordnung entgegenstehen.
  • Obwohl Ferritin ein ideales System zum Erzeugen von Partikeln im Nanobereich zu sein scheint, ist es nicht das einzige erhältliche System. Bspw. sind L-P-Flagellenrringe röhrenförmige Proteine mit einem Innendurchmesser von 13 nm. Durch Schaffen einer 2-D-Anordnung dieser Proteine können Metallfilme in den Röhrenzentren abgeschieden werden, um senkrechte Stäbe aus magnetischem Material zu erzeugen.
  • Schließlich ist eine geordnete Anordnung der Partikel erwünscht. Eine Art, dies zu verwirklichen, besteht in der Injektion einer wässrigen Lösung von Partikeln in eine MES/Glukose-Subphasenlösung, die in einem Teflontrog enthalten ist. Die Partikel verteilen sich an ihrer Luft-Subphasenschnittstelle, und ein Teil denaturiert, um einen Monoschichtfilm zu bilden. Die 2-D-Anordnung eingeschlossener Partikel tritt unterhalb dieser Monoschicht auf. Nach 10 Minuten bei Zimmertemperatur werden die Anordnung und die Monoschicht auf ein Substrat übertragen, indem das Substrat für 5 Minuten direkt auf der Monoschicht angeordnet wird. Nach dem Zurückziehen des Substrats ist die angehängte Anordnung mit einer dünnen Kohlenstoffschicht zum Schutz überzogen. Andere Verfahren, bspw. Verdampfung einer Lösung auf ein Feststoffsubstrat, können ebenfalls 2-D-Anordnungen liefern, und die Erfindung sollte nicht als auf besondere Anordnungsverfahren beschränkt angesehen werden.
  • Beispiel 1
  • Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung von Aproferritin aus Ferritin aus Pferdemilz. Apoferritin wurde aus cadmiumfreiem natürlichen Ferritin aus Pferdemilz (CalBiochem, 100 mg/ml) durch Dialyse (molekulare Gewichtsabscheidung von 10–14 kDalton) gegen Sodiumacetatlösung (0,2 M), gepuffert bei pH 5,5, unter einer Stickstoffströmung mit reduktiver Chelatbildung unter Einsatz von Thiogycolsäure (0,3 M) hergestellt, um den Ferrihydritkern zu entfernen. Hierauf folgte eine wiederholte Dialyse gegen Sodiumchloridlösung (0,15 M), um den reduzierten Ferrthydritkern vollständig aus der Lösung zu entfernen.
  • Beispiel 2
  • Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung einer Metalllegierung, bpsw. Yttriumcobalt (YCo5) innerhalb von Apoferritin. Das Apoprotein wird einer entlüfteten TES/Sodiumchloridlösung (0,1/0,4 M), die bei pH 7,5 gepuffert wurde, hinzugefügt, um eine Arbeitslösung des Proteins von etwa 1 mg/ml zu erhalten. Eine entlüftete Lösung (1 mg/ml) aus Yttrium(III) : Cobalt(II)(bspw. als das Acetatsalz) im Verhältnis von 1 : 5 wurde schrittweise hinzugefügt, so dass die Gesamtzahl an hinzugefügten Atomen etwa 500 Atome/Apoproteinmoleküle betrug. Dies wurde über einen Tag bei Zimmertemperatur in einer inerten Atmosphäre gerührt. Hierauf folgte die Reduktion des Cobalt(II)-Salzes mit Sodiumborhydrid zum Metallcobalt(0). Das Endprodukt lieferte eine Lösung an Yttriumcobaltpartikeln, von denen jedes durch eine Ferritinhülle umgeben war.
  • Beispiel 3
  • Dieses Beispiel veranschaulicht die 2-D-Anordnung von in Ferritin eingeschlossenen Magnetpartikeln. Eine wässrige Lösung von Partikeln (aus Beispiel 2, deren einheitliche Größe ausgewählt wurde) wurde in eine MES/Glucose-Subphasenlösung (0,01 M/2%) injiziert, welche in einem Teflontrog enthalten war. Die Partikel verteilten sich an der Luft-Subphasenschnittstelle, und ein Anteil denaturierte, um einen Monoschichtfilt zu bilden. Die 2-D-Anordnung der eingeschlossenen Partikel trat unterhalb dieser Monoschicht auf. Nach 10 Minuten bei Zimmertemperatur wurde die Anordnung und die Monoschicht auf ein Substrat übertragen, in dem das Substrat direkt für 5 Minuten auf der Monoschicht angeordnet wurde. Nach Abziehen des Substrats wurde die angehängte Anordnung mit einer dünnen Schicht aus Kohlenstoff zum Schutz beschichtet.

Claims (14)

  1. Zusammensetzung, aufweisend eine Anzahl ferri- oder ferromagnetischer Metalllegierungspartikel einheitlicher Größe, von denen jedes in einem organischen Makromolekül eingekapselt oder teilweise eingekapselt ist und von denen jedes eine größte Abmessung von nicht mehr als 100 nm aufweist.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei sich die ferri- oder ferromagnetischen Partikel in ihrer größten Abmessung um nicht mehr als 5% unterscheiden.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das organische Makromolekül ein Protein umfasst.
  4. Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei das organische Makromolekül Apoferritin ist.
  5. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Partikel kugelförmig sind.
  6. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Metalllegierung Aluminium, Barium, Wismut, Cer, Chrom, Kobalt, Kupfer, Eisen, Mangan, Molybdän, Neodym, Nickel, Niob, Platin, Praseodym, Samarium, Strontium, Titan, Vanadium, Ytterbium, Yttrium oder Mischungen derselben enthält.
  7. Zusammensetzung, aufweisend eine Anzahl ferri- oder ferromagnetischer Metalllegierungspartikel einheitlicher Größe, von denen jedes innerhalb des Hohlraums eines Apoferritinprotein-Makromoleküls ausgebildet ist.
  8. Verfahren zum Herstellen ferri- oder ferromagnetischer Metalllegierungspartikel mit einheitlicher Größe, von denen jedes eine größte Abmessung von nicht mehr als 100 nm aufweist, welches Verfahren den Schritt des Ausbildens der Partikel innerhalb eines organischen Makromoleküls umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei sich die ferri- oder ferromagnetischen Partikel bezüglich ihrer größten Abmessung um nicht mehr als 5% unterscheiden.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Partikel kugelförmig sind.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei das organische Makromolekül ein Protein ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das organische Makromolekül Apoferritin ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Metalllegierungspartikel ausgebildet werden, indem eine Kombination von Metallsalzen in Lösung unter Anwesenheit von Apoferritin reduziert wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Metalllegierungspartikel in einem magnetischen Feld geglüht werden.
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