JP2006235570A - Magneto-optical material - Google Patents

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泰明 栄長
Tasuku Takahashi
翼 高橋
Rie Mikami
理恵 三上
Michiyuki Suda
理行 須田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new magneto-optical material capable of controlling its magnetism under light as a complex of organic molecules and an inorganic substance. <P>SOLUTION: The magneto-optical material is a complex of spiropyran-based photochromic molecules and inorganic magnetic particles or a complex of azobenzene-based photochromic molecules and ferromagnetic alloy particles. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、スイッチング素子、記憶素子、表示機器等に有用な、光の照射によって磁性を変化することのできる新しい光磁性材に関するものである。   The present invention relates to a new magneto-optical material that is useful for a switching element, a memory element, a display device, and the like and that can change magnetism by light irradiation.

光の照射の制御、すなわち照射と遮断、あるいは照射強度や波長等の条件の変更によって磁性を制御することのできる光磁性材が注目されており、このような光磁性材をスイッチング素子や記憶素子、表示機器等に応用可能とすることが期待されている。   Magneto-optical materials that can control magnetism by controlling light irradiation, that is, irradiation and blocking, or changing conditions such as irradiation intensity and wavelength, have attracted attention. Such magneto-optical materials are used as switching elements and memory elements. It is expected to be applicable to display devices and the like.

このような光磁性材については、有機物、特にフォトクロミック分子と無機物とを複合することによって、光で磁性を制御することのできる光磁性材も検討されており、本発明者らも、酸化鉄ナノ微粒子とアゾベンゼン系フォトクロミック分子とが複合された光磁性材を開発し、これを提案してもいる(非特許文献1)。   As such a magneto-optical material, a magneto-optical material capable of controlling magnetism with light by combining an organic substance, particularly a photochromic molecule and an inorganic substance, has been studied. A magneto-optical material in which fine particles and azobenzene-based photochromic molecules are combined has been developed and proposed (Non-Patent Document 1).

しかしながら、有機物と無機物とを複合した光磁性材については、その将来の産業的応用への大きな期待にもかかわらず、ほとんどの検討が具体的な結果を得ていないのが実情である。さらには、室温において光照射による磁化の可逆的な制御を可能とすることも大きな課題であった。
Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43, 6135-6139
However, with regard to the magneto-optical material that is a composite of organic and inorganic materials, the fact is that most of the studies have not obtained specific results, despite great expectations for future industrial applications. Furthermore, it has been a big problem to enable reversible control of magnetization by light irradiation at room temperature.
Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43, 6135-6139

本発明は、上記のとおりの背景から、発明者のこれまでの検討を踏まえて、有機分子と無機物との複合体として光により磁性を制御することのできる新しい光磁性材を提供することを課題としている。さらには、室温において光により磁性を制御することのできる、有機分子と無機物との複合体としての光磁性材を提供することをも課題としている。   The present invention is based on the background as described above, and provides a new magneto-optical material capable of controlling magnetism by light as a complex of organic molecules and inorganic substances based on the inventors' previous studies. It is said. Furthermore, another object of the present invention is to provide a magneto-optical material as a composite of an organic molecule and an inorganic substance that can control magnetism by light at room temperature.

本発明は、上記のとおりの課題を解決するものとして、以下のことを特徴としている。   The present invention is characterized by the following in order to solve the problems as described above.

第1:スピロピラン系フォトクロミック分子と無機磁性粒子とが複合されていることを特徴とする光磁性材。   1st: A magneto-optical material characterized in that spiropyran-based photochromic molecules and inorganic magnetic particles are combined.

第2:無機磁性粒子が酸化物粒子であることを特徴とする上記の光磁性材。   Second: The above-mentioned magneto-optical material, wherein the inorganic magnetic particles are oxide particles.

第3:酸化物粒子が酸化鉄粒子であることを特徴とする光磁性材。   Third: A magneto-optical material, wherein the oxide particles are iron oxide particles.

第4:スピロピラン系フォトクロミック分子が、次式   Fourth: Spiropyran-based photochromic molecule is

(式中のRは、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルキル(ポリオキシアルキレン)基、もしくはヒドロキシアルキル(ポリオキシアルキレン)基である)
で表わされるスピロピラン類であって、置換基を有していてもよいことを特徴とする上記の光磁性材。
(Wherein R is an alkyl group, a hydroxyalkyl group, an alkyl (polyoxyalkylene) group, or a hydroxyalkyl (polyoxyalkylene) group)
A spiropyran represented by the above, which may have a substituent.

第5:Rは、炭素数1〜12であることを特徴とする光磁性材。   Fifth: R is a magneto-optical material having 1 to 12 carbon atoms.

第6:アゾベンゼン系フォトクロミック分子と強磁性合金粒子とが複合されていることを特徴とする光磁性材。   6th: A magneto-optical material characterized in that azobenzene-based photochromic molecules and ferromagnetic alloy particles are combined.

第7:強磁性合金粒子はFePt微粒子であることを特徴とする光磁性材。   Seventh: A magneto-optical material, wherein the ferromagnetic alloy particles are FePt fine particles.

第8:FePt微粒子は、ポリオール化合物により鉄化合物および白金化合物を加熱還元反応させて合成されたものであることを特徴とする光磁性材。   Eighth: The magneto-optical material, wherein the FePt fine particles are synthesized by a heat reduction reaction of an iron compound and a platinum compound with a polyol compound.

第9:アゾベンゼン系フォトクロミック分子は、アミノ基もしくはカルボキシル基を分子の炭素鎖末端部位に有することを特徴とする光磁性材。   Ninth: The azobenzene photochromic molecule has an amino group or a carboxyl group at the end of the carbon chain of the molecule.

第10:炭素数6〜12の直鎖アルコールが共存されていることを特徴とする上記いずれかの光磁性材。   Tenth: Any one of the above magneto-optical materials, wherein a linear alcohol having 6 to 12 carbon atoms coexists.

第11:フィルム、シート、または基板上の薄膜、もしくは粉末(固体)として成形されていることを特徴とする上記いずれかの光磁性材。   Eleventh: Any one of the above magneto-optical materials, which is formed as a film, a sheet, a thin film on a substrate, or a powder (solid).

第12:フォトクロミック分子と溶媒分散液と無機磁性粒子の溶媒分散液とが混合された後にキャスト成形されたものであることを特徴とする上記いずれかの光磁性材。   Twelfth: Any one of the above magneto-optical materials, wherein the photochromic molecule, the solvent dispersion, and the solvent dispersion of inorganic magnetic particles are mixed and cast-molded.

第13:その磁力強度が色の変化により目視にて識別可能であることを特徴とする上記いずれかの光磁性材。   Thirteenth: Any one of the above magneto-optical materials, wherein the magnetic strength is distinguishable visually by a change in color.

上記のとおりの本発明によれば、有機分子と無機物との複合体として光により磁性を制御することのできる新しい光磁性材が提供され、このものは、スイッチング素子、記憶素子、表示機器等への応用が可能とされる。さらには室温においての光照射による磁性制御も可能とされる。   According to the present invention as described above, there is provided a new magneto-optical material capable of controlling magnetism by light as a complex of organic molecules and inorganic substances, which can be used for switching elements, memory elements, display devices, and the like. Can be applied. Furthermore, magnetic control by light irradiation at room temperature is also possible.

本発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。   The present invention has the features as described above, and an embodiment thereof will be described below.

本発明の光磁性材は、スピロピラン系フォトクロミック分子と無機磁性粒子とが複合されているものであることを特徴としている。この光磁性材を構成する無機磁性粒子としては、各種の磁性粒子であってよく、また、ナノサイズにおいて強磁性を示す各種の無機粒子であってもよい。酸化物、窒化物、金属、合金等であってよい。たとえば鉄、コバルト、ニッケル、貴金属元素、希土類元素、モリブデン、タングステン等に由来するものであってよい。なかでも、たとえば、酸化鉄粒子が、取扱い性、コスト、光磁性等の観点から好適なものの一つとして例示される。また、FePt系合金粒子、NdFe系合金粒子、CoSm系合金粒子等も好適なものとして挙げられる。   The magneto-optical material of the present invention is characterized in that spiropyran-based photochromic molecules and inorganic magnetic particles are combined. The inorganic magnetic particles constituting the photomagnetic material may be various magnetic particles, and may be various inorganic particles exhibiting ferromagnetism in the nano size. It may be an oxide, nitride, metal, alloy or the like. For example, it may be derived from iron, cobalt, nickel, noble metal elements, rare earth elements, molybdenum, tungsten and the like. Among these, for example, iron oxide particles are exemplified as one suitable from the viewpoints of handleability, cost, photomagnetism, and the like. Also suitable are FePt alloy particles, NdFe alloy particles, CoSm alloy particles and the like.

酸化鉄粒子をはじめとする無機磁性粒子は、その粒径ナノスケールにあることが好ましく、たとえば一般的には、50nm以下、さらには10nm以下の平均粒径であることが好適に考慮される。   The inorganic magnetic particles such as iron oxide particles are preferably in the nanoscale, and for example, it is generally considered that the average particle size is generally 50 nm or less, further 10 nm or less.

上記発明のうちのスピロピラン系フォトクロミック分子を用いる光磁性材においては、一方の構成成分であるスピロピラン系フォトクロミック分子としては、たとえば次式   In the magneto-optical material using the spiropyran-based photochromic molecule of the above invention, as the spiropyran-based photochromic molecule as one component, for example, the following formula

のように分子の異性化によるフォトクロミック特性を有するスピロピラン、もしくはその誘導体の各種のものであってよい。これらのスピロピラン系フォトクロミック分子は、上記の無機磁性粒子をキャッピング(Capping)して光による磁性制御を可能にすると考えられる。 As described above, spiropyran having photochromic properties by molecular isomerization, or various derivatives thereof may be used. These spiropyran-based photochromic molecules are considered to enable magnetic control by light by capping the above-described inorganic magnetic particles.

スピロピラン系フォトクロミック分子としては、より好適には、前記のとおりの次式   As the spiropyran-based photochromic molecule, more preferably, the following formula as described above:

で表わされるものが考慮される。ここで符号Rは、−(CH2)n−CH3のアルキル基、−(CH2)n−CH2OHのヒドロキシアルキル基、たとえば−(C24O)m−(CH2)n−CH3のアルキル(ポリオキシアルキレン)基、たとえば−(C24O)m−(CH2)n−CH2OHのアルキル(ポリオキシアルキレン)基である。 Is taken into account. Here, the symbol R represents an alkyl group of — (CH 2 ) n —CH 3, a hydroxyalkyl group of — (CH 2 ) n —CH 2 OH, such as — (C 2 H 4 O) m — (CH 2 ) n. An alkyl (polyoxyalkylene) group of —CH 3 , for example, an alkyl (polyoxyalkylene) group of — (C 2 H 4 O) m — (CH 2 ) n —CH 2 OH.

係数については、0〜11、nについては1〜5がたとえば好適な範囲として考慮される。Rとしての全炭素数は1〜12とすることも好適に考慮される。   For coefficients, 0-11, and for n 1-5 are considered as suitable ranges, for example. It is also suitably considered that the total number of carbons as R is 1-12.

さらにまた、上記のスピロピラン系フォトクロミック分子については、分子構造式には明示されていないものの、許容される各種の置換基を分子骨格に有していてもよい。異性化によるフォトクロミック特性が失われないことや、あるいはこれがさらに増強されるのであれば、溶媒への分散性や無機磁性粒子へのキャッピング強度の制御性等を考慮して各種の置換基を有するものとしてもよい。   Furthermore, the above spiropyran-based photochromic molecules may have various permissible substituents in the molecular skeleton, although they are not clearly shown in the molecular structural formula. Those that have various substituents in consideration of dispersibility in solvents and control of capping strength to inorganic magnetic particles, etc., if the photochromic properties due to isomerization are not lost or if this is further enhanced It is good.

一方、フォトクロミック分子としてアゾベンゼン系フォトクロミック分子を用いる上記発明においては、磁性粒子としては、強磁性合金粒子を用いる。この場合の、強磁性合金粒子としては、たとえばその代表例としてはFePt、NdFe、CoSm、あるいはこれを主とする合金の微粒子である。   On the other hand, in the above invention using azobenzene-based photochromic molecules as photochromic molecules, ferromagnetic alloy particles are used as magnetic particles. Examples of the ferromagnetic alloy particles in this case include FePt, NdFe, CoSm, or fine particles of an alloy mainly composed of FePt.

なかでも、本発明においてはFePt強磁性ナノ粒子が好適なものの一つとして例示される。このFePtナノ粒子は、通常、超常磁性を有するものとして知られているが、本発明では強磁性に転換されたFePt微粒子を用いる。超常磁性のfcc構造から強磁性のfct構造へ転換されたものとして使用することができる。FePtナノ粒子は、磁気記録媒体の構成として注目されていることから、本発明による強磁性FePtナノ粒子複合体としての光磁性材の実現には大きな価値がある。   Among them, in the present invention, FePt ferromagnetic nanoparticles are exemplified as one suitable. The FePt nanoparticles are generally known as having superparamagnetism, but in the present invention, FePt fine particles converted to ferromagnetism are used. It can be used as converted from a superparamagnetic fcc structure to a ferromagnetic fct structure. Since FePt nanoparticles are attracting attention as a configuration of a magnetic recording medium, realization of a magneto-optical material as a ferromagnetic FePt nanoparticle composite according to the present invention is of great value.

強磁性FePtへの転換はアニーリングによっても可能ではあるが、この場合には粒径の増大がともなうことから、より好適にはポリオール還元法により直接的に合成されたものを用いることが考慮される。   The conversion to ferromagnetic FePt is possible by annealing, but in this case, since the particle size increases, it is more preferable to use the one synthesized directly by the polyol reduction method. .

このポリオール還元法は、たとえばEG(エチレングリコール)、PEG(ポリエチレングリコール)等のポリオール化合物の存在下に、鉄化合物、白金化合物、たとえばこれらの錯体を、構造転位温度(280℃)以上に加熱することで実現される。   In this polyol reduction method, for example, an iron compound or a platinum compound, for example, a complex thereof is heated to a structural rearrangement temperature (280 ° C.) or higher in the presence of a polyol compound such as EG (ethylene glycol) or PEG (polyethylene glycol). This is realized.

たとえば以上のようなナノ強磁性粒子と複合化されるアゾベンゼン系フォトクロミック化合物としては、アゾベンゼン分子骨格を形成するベンゼン環に、たとえば、R1−、R1O−、NH2−R2−、R1−NH−、NH2−R2−NH−R3−、NH2−R2−O−、NH2−R2−NH2−R3−O−、HOOC−R2−O−、(式中のR1はアルキル基を、R2およびR3はアルキル鎖を示す)で表わされる各種の置換基を有していてよい。もちろん、これらに限定されることはない。 For example, the azobenzene-based photochromic compound combined with the nanoferromagnetic particles as described above may have, for example, R 1- , R 1 O-, NH 2 -R 2- , R on the benzene ring forming the azobenzene molecular skeleton. 1 -NH-, NH 2 -R 2 -NH -R 3 -, NH 2 -R 2 -O-, -O- NH 2 -R 2 -NH 2 -R 3, HOOC-R 2 -O -, ( R 1 in the formula may have an alkyl group, and R 2 and R 3 may have an alkyl chain). Of course, it is not limited to these.

より好適には、アルキル基、アルキレン鎖の炭素数は、たとえば3〜10程度が、また一方の炭素鎖末端にはアミノ基、あるいはカルボキシ基を有する化合物が考慮される。   More preferably, the number of carbon atoms of the alkyl group or alkylene chain is, for example, about 3 to 10, and a compound having an amino group or a carboxy group at one carbon chain end is considered.

また、アゾベンゼン分子骨格を形成するベンゼン環には上記以外の許容される各種の置換基を有していてもよいことは言うまでもない。   Further, it goes without saying that the benzene ring forming the azobenzene molecular skeleton may have various acceptable substituents other than those described above.

本発明の光磁性材は、以上のような無機磁性粒子の溶媒分散液とスピロピラン系フォトクロミック分子の溶媒分散液を混合攪拌し、これを基板上にキャスト、あるいはスピンコート等により展開して、フィルム、シート、あるいは基板上の薄膜、もしくは粉末(固体)として形成することができる。この場合の溶媒には、トルエン、ベンゼン、ヘキサン等の比較的極性の低い有機溶媒を用いることが好適に考慮される。もちろん本発明の光磁性材については以上の形成方法に限定されることはない。   The magneto-optical material of the present invention is a film obtained by mixing and stirring the solvent dispersion of inorganic magnetic particles as described above and the solvent dispersion of spiropyran-based photochromic molecules, and developing the film by casting or spin coating on a substrate. , A sheet, a thin film on a substrate, or a powder (solid). As the solvent in this case, it is preferable to use an organic solvent having a relatively low polarity such as toluene, benzene, hexane and the like. Of course, the magneto-optical material of the present invention is not limited to the above forming method.

また、本発明の光磁性材においては、無機磁性粒子とフォトクロミック分子とともに、炭素数6〜12の直鎖アルコールや直鎖アミン化合物を共存させることも有効である。   In the magneto-optical material of the present invention, it is also effective to allow a linear alcohol having 6 to 12 carbon atoms or a linear amine compound to coexist with inorganic magnetic particles and photochromic molecules.

以上の光磁性材は、その色の変化により磁力の強度が目視にて識別可能とされるものである。このような光磁性材はこれまでに実現されておらず本発明にてはじめて可能とされるものである。   The above magneto-optical material can be visually discriminated by the change in color of the magnetic force. Such a magneto-optical material has not been realized so far and can only be realized by the present invention.

そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって発明が限定されることはない。   Therefore, an example will be shown below and will be described in more detail. Of course, the invention is not limited by the following examples.

<参考例1>γ−Fe23の合成
1,2−プロパンジオールを溶媒として、FeCl3−6H2O、CH3COONa、H2O、n−オクチルアミンを混合し、5時間還流加熱した。その後、遠心分離して、平均粒径5nmのγ−Fe23粒子を得た。このものをトルエン中に、室温で15時間分散させた。
Reference Example 1 Synthesis of γ-Fe 2 O 3 Using 1,2-propanediol as a solvent, FeCl 3 -6H 2 O, CH 3 COONa, H 2 O, and n-octylamine are mixed and heated at reflux for 5 hours. did. Thereafter, the mixture was centrifuged to obtain γ-Fe 2 O 3 particles having an average particle diameter of 5 nm. This was dispersed in toluene at room temperature for 15 hours.

図1は、この鉄酸化物粒子のゼロ磁場冷却磁化測定の結果と磁化の磁場依存性を示したものである。なお、TB=16.07Kであった。
<実施例1>
参考例1によるγ−Fe23トルエン分散液と、次式のスピロピラン(SP1)
FIG. 1 shows the results of zero-field cooling magnetization measurement of this iron oxide particle and the magnetic field dependence of magnetization. Note that T B = 16.07K.
<Example 1>
Γ-Fe 2 O 3 toluene dispersion according to Reference Example 1 and spiropyran (SP1) of the following formula

の1mmolトルエン溶媒液とを1mlずつ混合し、暗室において30分間攪拌した。次いで、ガラス基板上にキャスト(展開)して薄膜(固体)とした。 1 ml of toluene solvent solution was mixed with 1 ml each and stirred in a dark room for 30 minutes. Subsequently, it was cast (developed) on a glass substrate to form a thin film (solid).

図2は、そのTEM像と、UV−visスペクトルを示したものである。   FIG. 2 shows the TEM image and UV-vis spectrum.

この薄膜(固体)について、磁化の磁場依存性を測定したところ図3の結果が得られた。保磁力300G、残留磁化2.6EMU/gの強磁性的特性を示すことが確認された。そこで、このものについて、光による磁化の変化を測定したところ、図4の結果が得られた。磁化はUV照射により増大し、vis照射により減少し、スイッチング幅は3.00%であることが確認された。
<実施例2>
スピロピラン系フォトクロミック分子として次式
When the magnetic field dependence of magnetization was measured for this thin film (solid), the result of FIG. 3 was obtained. It was confirmed that it exhibits a ferromagnetic characteristic with a coercive force of 300 G and a residual magnetization of 2.6 EMU / g. Therefore, when the change in magnetization due to light was measured for this product, the result of FIG. 4 was obtained. It was confirmed that the magnetization increased with UV irradiation and decreased with vis irradiation, and the switching width was 3.00%.
<Example 2>
As a spiropyran-based photochromic molecule,

のヒドロキシアルキル誘導体:SP−(CH2)2−OH 0.28g(8×10-4mol)、γ−Fe23 0.3ml、トルエン 3mlを用い、暗室において3日間攪拌した。一度トルエンで飛ばしてから得た固体を2−プロパノール中で遠心分離した。残った固体は1.0mlトルエンに溶解してからガラス基板にキャストした。 Of hydroxyalkyl derivative: 0.28 g (8 × 10 −4 mol) of SP— (CH 2 ) 2 —OH, 0.3 ml of γ-Fe 2 O 3 and 3 ml of toluene were stirred in a dark room for 3 days. The solid obtained after flying with toluene once was centrifuged in 2-propanol. The remaining solid was dissolved in 1.0 ml toluene and then cast on a glass substrate.

図5は、この場合の薄膜(固体)のUV−visスペクトルを、図6は、光照射による磁化の変化を示したものである。   FIG. 5 shows the UV-vis spectrum of the thin film (solid) in this case, and FIG. 6 shows the change in magnetization due to light irradiation.

スイッチング幅は9.97%であった。   The switching width was 9.97%.

また、この薄膜(固体)についてその色を観察すると、磁力が強いときには紫色、弱いときには茶色となることが観察され、目視によりその磁力の強度が識別可能であることが確認された。
<実施例3>
実施例2において、1−オクタノールを共存させて、γ−Fe23との複合を実施例2と同様に行った。SP−(CH2)2−OHと1−オクタノールとのモル比は1:1とした。
Further, when the color of the thin film (solid) was observed, it was observed that the color was purple when the magnetic force was strong, and the color was brown when the magnetic force was weak.
<Example 3>
In Example 2, 1-octanol was allowed to coexist and composite with γ-Fe 2 O 3 was carried out in the same manner as in Example 2. The molar ratio of SP- (CH 2 ) 2 —OH to 1-octanol was 1: 1.

図7には得られた薄膜(固体)のUV−visスペクトルを、図8には光照射による磁化の変化を示した。   FIG. 7 shows a UV-vis spectrum of the obtained thin film (solid), and FIG. 8 shows changes in magnetization due to light irradiation.

スイッチング幅は30.0%であった。   The switching width was 30.0%.

また、この薄膜(固体)についてその色を観察すると、磁力が強いときには紫色、弱いときには茶色となることが観察され、目視によりその磁力の強度が識別可能であることが確認された。
<参考例2>
テトラエチレングリコール(TEG)中、300℃の温度において、Fe(acac)3とPt(acac)2を3時間加熱してポリオール還元し、fct構造を有するFePtナノ粒子を合成した。図9は、このFePtナノ粒子のXRDパターンを示したものであって、超格子ピーク(001)、(110)、(201)、(112)の出現が確認される。また、図10は、磁化の磁場依存性を示した図であって、室温においてもヒステリシスが確認される。図中の測定温度は、A:5K、B:300Kである。
<実施例4>
参考例2において合成したFePtナノ粒子に次式
Further, when the color of this thin film (solid) was observed, it was observed that the color was purple when the magnetic force was strong, and the color was brown when the magnetic force was weak, and it was confirmed that the strength of the magnetic force could be identified visually.
<Reference Example 2>
Fe (acac) 3 and Pt (acac) 2 were heated for 3 hours in tetraethylene glycol (TEG) at a temperature of 300 ° C. for polyol reduction to synthesize FePt nanoparticles having an fct structure. FIG. 9 shows an XRD pattern of the FePt nanoparticles, and the appearance of superlattice peaks (001), (110), (201), and (112) is confirmed. FIG. 10 shows the magnetic field dependence of magnetization, and hysteresis is confirmed even at room temperature. The measured temperatures in the figure are A: 5K and B: 300K.
<Example 4>
The FePt nanoparticles synthesized in Reference Example 2 have the following formula:

とn−オクチルアミンを等量で混合し、TEGおよびトルエンの2層系において攪拌することで、アゾベンゼン配位子およびn−オクチルアミンがFePt表面に配位した複合ナノ粒子をトルエン層より抽出分離した。分取したトルエン層のエタノールによる沈浄分離、および精製により複合ナノ粒子を粉末として得た。 And n-octylamine are mixed in equal amounts and stirred in a two-layer system of TEG and toluene to extract and separate the composite nanoparticles in which the azobenzene ligand and n-octylamine are coordinated on the FePt surface from the toluene layer did. Composite nanoparticles were obtained as powder by separating and purifying the separated toluene layer with ethanol and purification.

図11は、この複合ナノ粒子のTEM像である。たとえばこの図11より、合成直後の凝集状態とは異なり、それぞれの粒子が均一な間隔を持って存在していることが確認される。このことから、FePtナノ粒子には、アゾベンゼン配位子及びn−octylamineが配位し、粒子表面に単分子膜が形成されていると考えられる。   FIG. 11 is a TEM image of this composite nanoparticle. For example, from FIG. 11, it is confirmed that the particles are present with a uniform interval, unlike the aggregated state immediately after the synthesis. From this, it is considered that the azobenzene ligand and n-octylamine are coordinated with the FePt nanoparticles, and a monomolecular film is formed on the particle surface.

また、図12に示したように、この複合ナノ粒子において、固体粉末状態であっても、紫外光の照射により340nm付近に見られるアゾベンゼンtrans体のπ−π遷移に帰属される吸収の減少、可視光の照射によりその増加が観測され、FePtナノ粒子表面におけるアゾベンゼンの可逆的な光異性化が観測された。 In addition, as shown in FIG. 12, in this composite nanoparticle, even in a solid powder state, a decrease in absorption attributed to the π-π * transition of the azobenzene trans body seen in the vicinity of 340 nm by irradiation with ultraviolet light. The increase was observed by irradiation with visible light, and reversible photoisomerization of azobenzene on the surface of FePt nanoparticles was observed.

更に、このアゾベンゼンの光異性化に伴い、紫外光の照射による複合ナノ粒子の磁化の増大、可視光の照射による磁化の減少を、図13に示したように、300Kの温度、10Gにおいて観測した。室温において光照射による磁化の可逆的な制御が可能とされた。これは、アゾベンゼンの光異性化によるダイポールモーメントの変化によりFePtナノ粒子の表面の荷電状態の変化が誘起され、FePtナノ粒子の自由電子の遍歴に影響を与えたことによるものと考えられる。   Furthermore, along with the photoisomerization of azobenzene, an increase in the magnetization of the composite nanoparticles by irradiation with ultraviolet light and a decrease in the magnetization by irradiation with visible light were observed at a temperature of 300 K and 10 G as shown in FIG. . It was possible to reversibly control the magnetization by light irradiation at room temperature. This is presumably because the change in the charge state of the surface of the FePt nanoparticles was induced by the change in the dipole moment due to the photoisomerization of azobenzene, which affected the itinerant of free electrons in the FePt nanoparticles.

γ−Fe23のゼロ磁場冷却磁化測定の結果と磁化の磁場依存性を示した図である。It is a diagram showing the magnetic field dependence of the result and the magnetization of the zero-field cooling magnetization measurements γ-Fe 2 O 3. SP1の光磁性材のTEM像とUV−visスペクトル図である。It is the TEM image and UV-vis spectrum figure of the magnetooptical material of SP1. SP1の光磁性材の磁化の磁場依存性を示した図である。It is the figure which showed the magnetic field dependence of magnetization of the magnetooptical material of SP1. SP1の光磁性材の光照射による磁化の変化を示した図である。It is the figure which showed the change of the magnetization by light irradiation of the magnetooptical material of SP1. SP1−(CH2)2−OHの光磁性材のUV−visスペクトル図である。SP1- (CH 2) a UV-vis spectrum of light magnetic material 2 -OH. SP1−(CH2)2−OHの光磁性材の光照射による磁化の変化を示した図である。SP1- (CH 2) is a diagram showing a change in magnetization by light irradiation of the light magnetic material 2 -OH. SP1−(CH2)2−OH:1−オクタノール光磁性材のUV−visスペクトル図である。SP1- (CH 2) 2 -OH: a UV-vis spectrum of 1-octanol light magnetic material. SP1−(CH2)2−OH:1−オクタノール光磁性材の光磁性材の光照射による磁化の変化を示した図である。SP1- (CH 2) 2 -OH: is a diagram showing a change in magnetization by light irradiation of the light magnetic material octanol light magnetic material. FePtナノ粒子のXRDパターンを示した図である。It is the figure which showed the XRD pattern of the FePt nanoparticle. FePtナノ粒子の磁化の磁場依存性を示した図である。It is the figure which showed the magnetic field dependence of the magnetization of a FePt nanoparticle. FePt複合ナノ粒子のTEM像である。2 is a TEM image of FePt composite nanoparticles. FePt複合ナノ粒子のUV−visスペクトル図である。It is a UV-vis spectrum figure of a FePt composite nanoparticle. FePt複合ナノ粒子の光照射による磁化の変化を示した図である。It is the figure which showed the change of the magnetization by the light irradiation of a FePt composite nanoparticle.

Claims (13)

スピロピラン系フォトクロミック分子と無機磁性粒子とが複合されていることを特徴とする光磁性材。   A magneto-optical material comprising a composite of spiropyran-based photochromic molecules and inorganic magnetic particles. 無機磁性粒子が酸化物粒子であることを特徴とする請求項1の光磁性材。   2. The magneto-optical material according to claim 1, wherein the inorganic magnetic particles are oxide particles. 酸化物粒子が酸化鉄粒子であることを特徴とする請求項2の光磁性材。   The photomagnetic material according to claim 2, wherein the oxide particles are iron oxide particles. スピロピラン系フォトクロミック分子が、次式
(式中のRは、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルキル(ポリオキシアルキレン)基、もしくはヒドロキシアルキル(ポリオキシアルキレン)基である)
で表わされるスピロピラン類であって、置換基を有していてもよいことを特徴とする請求項1から3のいずれかの光磁性材。
Spiropyran-based photochromic molecules have the following formula
(Wherein R is an alkyl group, a hydroxyalkyl group, an alkyl (polyoxyalkylene) group, or a hydroxyalkyl (polyoxyalkylene) group)
4. The magneto-optical material according to claim 1, which is a spiropyran represented by the formula (1), and may have a substituent.
Rは、炭素数1〜12であることを特徴とする請求項4の光磁性材。   The magneto-optical material according to claim 4, wherein R has 1 to 12 carbon atoms. アゾベンゼン系フォトクロミック分子と強磁性合金粒子とが複合されていることを特徴とする光磁性材。   A magneto-optical material comprising a composite of azobenzene photochromic molecules and ferromagnetic alloy particles. 強磁性合金粒子はFePt微粒子であることを特徴とする請求項6の光磁性材。   The magneto-optical material according to claim 6, wherein the ferromagnetic alloy particles are FePt fine particles. FePt微粒子は、ポリオール化合物により鉄化合物および白金化合物を加熱還元反応させて合成されたものであることを特徴とする請求項7の光磁性材。   The magneto-optical material according to claim 7, wherein the FePt fine particles are synthesized by a heat reduction reaction of an iron compound and a platinum compound with a polyol compound. アゾベンゼン系フォトクロミック分子は、アミノ基もしくはカルボキシル基を分子の炭素鎖末端部位に有することを特徴とする請求項6から8のいずれかの光磁性材。   The photomagnetic material according to any one of claims 6 to 8, wherein the azobenzene-based photochromic molecule has an amino group or a carboxyl group at a carbon chain terminal portion of the molecule. 炭素数6〜12の直鎖アルコール化合物または直鎖アミン化合物が共存されていることを特徴とする請求項1から9のいずれかの光磁性材。   The photomagnetic material according to any one of claims 1 to 9, wherein a linear alcohol compound or a linear amine compound having 6 to 12 carbon atoms coexists. フィルム、シート、または基板上の薄膜、もしくは粉末(固体)として成形されていることを特徴とする請求項1から10のいずれかの光磁性材。   11. The magneto-optical material according to claim 1, wherein the magneto-optical material is formed as a film, a sheet, a thin film on a substrate, or a powder (solid). フォトクロミック分子と溶媒分散液と無機磁性粒子の溶媒分散液とが混合された後にキャスト成形されたものであることを特徴とする請求項11の光磁性材。   12. The photomagnetic material according to claim 11, wherein the photochromic material is cast-molded after the photochromic molecule, the solvent dispersion, and the solvent dispersion of the inorganic magnetic particles are mixed. その磁力強度が色の変化により目視にて識別可能であることを特徴とする請求項1から8のいずれかの光磁性材。   The magneto-optical material according to any one of claims 1 to 8, wherein the magnetic strength can be visually identified by a change in color.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015105349A (en) * 2013-11-29 2015-06-08 国立研究開発法人理化学研究所 Photoisomeric material, method of producing photoisomeric material and use thereof

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