JP2023012279A - 磁性粒子粉末及び磁性粒子分散液 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い磁力を発揮することのできる複数の微細な磁性粒子を含む磁性粒子粉末を提供する。【解決手段】ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ～５０ｍ2／ｇであり、メジアン径（Ｄ５０）が０．５μｍ～１０μｍであり、飽和磁化（Ｍｓ）が５０ｅｍｕ／ｇ以上である磁性粒子粉末。【選択図】なし
Description
本発明は磁性粒子粉末に関する。また、本発明は磁性粒子分散液に関する。
磁性粒子は、外部磁場の操作によって、移動させたり、発熱させたり、周囲の磁場を変化させたりすることができる。これらの特徴を生かして、ＤＮＡ、ＲＮＡ等の核酸、抗体、ウイルス及びタンパク質等の生体物質の検出・分離・精製・濃縮等を行う方法に従来利用されている。例えば、磁性粒子に目的の生体物質を吸着させた後、磁場を与えることにより磁性粒子を回収することで、生体物質を検出等することができる。磁性粒子は、薬物輸送、温熱療法、細胞操作、磁気検出等への応用も期待されており、バイオ・医療分野における磁性粒子を利用した技術開発が進展している。更に、磁性粒子は磁気シールド材及び電波吸収体としての応用も期待される。
磁性粒子としてはコア－シェル型のものが従来知られている。
特許文献１（特開２０００－２５６３８８号公報）では、多磁区からなる金属又は金属酸化物よりなる複数の芯微粒子が、珪素酸化物よりなる被膜又は微粒子によって覆われてなる核酸結合用磁性シリカ粒子が開示されている。
特許文献２（特開２０１６－１０５０６６号公報）では、平均粒子径が１～１５ｎｍの超常磁性金属酸化物粒子（Ａ）を６０～９５重量％含有するシリカ粒子であるコア層（Ｐ）と、前記コア層（Ｐ）の表面上に形成された平均厚みが３～３０００ｎｍのシリカ層であるシェル層（Ｑ）とから構成されるコア－シェル型状の粒子である磁性シリカ粒子（Ｃ）が開示されている。
特許文献３（特開２０１８－１０４３９８号公報）には、有機ポリマー等の非磁性体からなる核粒子と、該核粒子の表面に設けられた超常磁性微粒子の２次凝集体層（磁性体層）とを含む母粒子の表面に、ポリマー層を有する磁性粒子が開示されている。
特許文献１（特開２０００－２５６３８８号公報）では、多磁区からなる金属又は金属酸化物よりなる複数の芯微粒子が、珪素酸化物よりなる被膜又は微粒子によって覆われてなる核酸結合用磁性シリカ粒子が開示されている。
特許文献２（特開２０１６－１０５０６６号公報）では、平均粒子径が１～１５ｎｍの超常磁性金属酸化物粒子（Ａ）を６０～９５重量％含有するシリカ粒子であるコア層（Ｐ）と、前記コア層（Ｐ）の表面上に形成された平均厚みが３～３０００ｎｍのシリカ層であるシェル層（Ｑ）とから構成されるコア－シェル型状の粒子である磁性シリカ粒子（Ｃ）が開示されている。
特許文献３（特開２０１８－１０４３９８号公報）には、有機ポリマー等の非磁性体からなる核粒子と、該核粒子の表面に設けられた超常磁性微粒子の２次凝集体層（磁性体層）とを含む母粒子の表面に、ポリマー層を有する磁性粒子が開示されている。
しかしながら、従来のコア－シェル型の磁性粒子はその構造及び磁性材組成により単位体積当たり又は単位質量当たりの磁力が十分ではなかった。そのため、例えば、磁性粒子を用いて生体物質の検出・分離・精製・濃縮等を行う方法を実施する際、生体物質を磁性粒子に結合させた後に試験管に外部磁石を近接させて反応生成物を集めるいわゆる集磁工程を迅速に行うことができなかった。また、磁気シールド及び電波吸収体に使用する場合にも、所望の特性を得るためには使用量を増やして体積を大きくする必要があった。
一方で、磁性粒子の表面積を大きくして生体物質に結合させる際の反応速度を高める観点から、磁性粒子は微細な方が望ましい。磁性粒子を磁気シールド材及び電波吸収体に使用する場合にも、基体表面を隙間なく被覆しやすく、優れたシールド特性を少量の磁性粒子で発現できるという観点から磁性粒子は微細な方が望ましい。加えて、三次元状の基体表面を覆う場合には、板材や箔材よりも微細な粒子を塗布する方が加工時間短縮及び軽量化には望ましく、この観点からも磁性粒子は微細な方が望ましい。
本発明は上記事情に鑑みて創作されたものであり、一実施形態において、高い磁力を発揮することのできる複数の微細な磁性粒子を含む磁性粒子粉末を提供することを課題とする。また、本発明は別の一実施形態において、高い磁力を発揮することのできる複数の微細な磁性粒子を含む磁性粒子分散液を提供することを課題とする。
本発明の一側面によれば、以下に規定する所定のＢＥＴ比表面積、メジアン径（Ｄ５０）、及び飽和磁化（Ｍｓ）を兼備する磁性粒子粉末が提供される。また、本発明の別の一側面によれば、以下に規定する所定のＢＥＴ比表面積、メジアン径（Ｄ５０）、及び飽和磁化（Ｍｓ）を兼備する複数の磁性粒子が分散している磁性粒子分散液が提供される。
［１］
ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ～５０ｍ2／ｇであり、メジアン径（Ｄ５０）が０．５μｍ～１０μｍであり、飽和磁化（Ｍｓ）が５０ｅｍｕ／ｇ以上である磁性粒子粉末。
［２］
磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む［１］に記載の磁性粒子粉末。
［３］
磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属に加えてＣｒ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＰｄから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む［２］に記載の磁性粒子粉末。
［４］
磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属の窒化物及び酸化物の少なくとも一種を含有する［１］～［３］の何れか一項に記載の磁性粒子粉末。
［５］
飽和磁化（Ｍｓ）が１３０ｅｍｕ／ｇ以上である［１］～［４］の何れか一項に記載の磁性粒子粉末。
［６］
積算９０％径（Ｄ９０）とメジアン径（Ｄ５０）の差が１０μｍ以下である［１］～［５］の何れか一項に記載の磁性粒子粉末。
［７］
積算１０％径（Ｄ１０）とメジアン径（Ｄ５０）の差が５μｍ以下である［１］～［６］の何れか一項に記載の磁性粒子粉末。
［８］
分散媒中で、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ～５０ｍ2／ｇ、メジアン径（Ｄ５０）が０．５μｍ～１０μｍであり、飽和磁化（Ｍｓ）が５０ｅｍｕ／ｇ以上である複数の磁性粒子が分散している磁性粒子分散液。
［９］
複数の磁性粒子は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む［８］に記載の磁性粒子分散液。
［１０］
複数の磁性粒子は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属に加えてＣｒ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＰｄから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む［９］に記載の磁性粒子分散液。
［１１］
複数の磁性粒子は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属の窒化物及び酸化物の少なくとも一種を含有する［８］～［１０］の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
［１２］
複数の磁性粒子の飽和磁化（Ｍｓ）が１３０ｅｍｕ／ｇ以上である［８］～［１１］の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
［１３］
複数の磁性粒子を５ｍｇ／ｍＬ～１００ｍｇ／ｍＬの濃度で含有する［８］～［１２］の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
［１４］
複数の磁性粒子の積算９０％径（Ｄ９０）とメジアン径（Ｄ５０）の差が１０μｍ以下である［８］～［１３］の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
［１５］
複数の磁性粒子の積算１０％径（Ｄ１０）とメジアン径（Ｄ５０）の差が５μｍ以下である［８］～［１４］の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ～５０ｍ2／ｇであり、メジアン径（Ｄ５０）が０．５μｍ～１０μｍであり、飽和磁化（Ｍｓ）が５０ｅｍｕ／ｇ以上である磁性粒子粉末。
［２］
磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む［１］に記載の磁性粒子粉末。
［３］
磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属に加えてＣｒ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＰｄから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む［２］に記載の磁性粒子粉末。
［４］
磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属の窒化物及び酸化物の少なくとも一種を含有する［１］～［３］の何れか一項に記載の磁性粒子粉末。
［５］
飽和磁化（Ｍｓ）が１３０ｅｍｕ／ｇ以上である［１］～［４］の何れか一項に記載の磁性粒子粉末。
［６］
積算９０％径（Ｄ９０）とメジアン径（Ｄ５０）の差が１０μｍ以下である［１］～［５］の何れか一項に記載の磁性粒子粉末。
［７］
積算１０％径（Ｄ１０）とメジアン径（Ｄ５０）の差が５μｍ以下である［１］～［６］の何れか一項に記載の磁性粒子粉末。
［８］
分散媒中で、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ～５０ｍ2／ｇ、メジアン径（Ｄ５０）が０．５μｍ～１０μｍであり、飽和磁化（Ｍｓ）が５０ｅｍｕ／ｇ以上である複数の磁性粒子が分散している磁性粒子分散液。
［９］
複数の磁性粒子は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む［８］に記載の磁性粒子分散液。
［１０］
複数の磁性粒子は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属に加えてＣｒ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＰｄから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む［９］に記載の磁性粒子分散液。
［１１］
複数の磁性粒子は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属の窒化物及び酸化物の少なくとも一種を含有する［８］～［１０］の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
［１２］
複数の磁性粒子の飽和磁化（Ｍｓ）が１３０ｅｍｕ／ｇ以上である［８］～［１１］の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
［１３］
複数の磁性粒子を５ｍｇ／ｍＬ～１００ｍｇ／ｍＬの濃度で含有する［８］～［１２］の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
［１４］
複数の磁性粒子の積算９０％径（Ｄ９０）とメジアン径（Ｄ５０）の差が１０μｍ以下である［８］～［１３］の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
［１５］
複数の磁性粒子の積算１０％径（Ｄ１０）とメジアン径（Ｄ５０）の差が５μｍ以下である［８］～［１４］の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
本発明の一実施形態によれば、高い磁力を発揮することのできる複数の微細な磁性粒子を含む磁性粒子粉末を提供することができる。また、本発明の別の一実施形態によれば、高い磁力を発揮することのできる複数の微細な磁性粒子が分散している磁性粒子分散液を提供することもできる。
＜１．磁性粒子粉末＞
（ＢＥＴ比表面積）
本発明に係る磁性粒子粉末は一実施形態において、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ～５０ｍ2／ｇである。磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ以上であることは、磁性粒子粉末を構成する磁性粒子の表面積が全体的に大きいことを意味する。これにより、例えば、磁性粒子を生体物質に結合させる際の反応速度を高めることができる。また、磁性粒子を磁気シールド材及び電波吸収体に使用する場合に、基体表面を隙間なく被覆しやすく、優れたシールド特性を少量の磁性粒子で発現できる。磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積は好ましくは１２ｍ2／ｇ以上であり、より好ましくは１５ｍ2／ｇ以上であり、更により好ましくは２０ｍ2／ｇ以上である。磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積について上限は特に設定されないが、取り扱いの容易性の観点から、通常は５０ｍ2／ｇ以下であり、典型的には４０ｍ2／ｇ以下であり、より典型的には３５ｍ2／ｇ以下である。
（ＢＥＴ比表面積）
本発明に係る磁性粒子粉末は一実施形態において、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ～５０ｍ2／ｇである。磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ以上であることは、磁性粒子粉末を構成する磁性粒子の表面積が全体的に大きいことを意味する。これにより、例えば、磁性粒子を生体物質に結合させる際の反応速度を高めることができる。また、磁性粒子を磁気シールド材及び電波吸収体に使用する場合に、基体表面を隙間なく被覆しやすく、優れたシールド特性を少量の磁性粒子で発現できる。磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積は好ましくは１２ｍ2／ｇ以上であり、より好ましくは１５ｍ2／ｇ以上であり、更により好ましくは２０ｍ2／ｇ以上である。磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積について上限は特に設定されないが、取り扱いの容易性の観点から、通常は５０ｍ2／ｇ以下であり、典型的には４０ｍ2／ｇ以下であり、より典型的には３５ｍ2／ｇ以下である。
本明細書において、磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積はＪＩＳ Ｚ８８３０：２０１３に準拠して求める。
本発明に係る磁性粒子粉末は典型的には、ナノレベルの超微細な一次粒子が適度に凝集した二次粒子（アグロメレート）の形態にあるところ、ＢＥＴ比表面積は一次粒子の大きさを評価する上で有用である。粉末を構成する各粒子が球形であると仮定すると、次式に基づいてＢＥＴ比表面積から一次粒子の平均径を算出できる。
ｄ＝６／（ρＳ）・・・（１）
式（１）中、ｄは平均径、ρは密度、ＳはＢＥＴ比表面積
式（１）に従えば、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ～５０ｍ2／ｇであることは、一次粒子径が数ｎｍ～数十ｎｍの範囲にあることを意味する。なお、このことは本発明においてすべての一次粒子が凝集して二次粒子を形成することを必須とするものではない。
ｄ＝６／（ρＳ）・・・（１）
式（１）中、ｄは平均径、ρは密度、ＳはＢＥＴ比表面積
式（１）に従えば、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ～５０ｍ2／ｇであることは、一次粒子径が数ｎｍ～数十ｎｍの範囲にあることを意味する。なお、このことは本発明においてすべての一次粒子が凝集して二次粒子を形成することを必須とするものではない。
（粒度分布）
ただし、一次粒子が微細でも凝集度合いが大きくなると二次粒子が粗大化し、上記反応速度が低下したり、シールド特性が低下したりし得る。従って、磁性粒子の特性を評価する上では一次粒子に加えて二次粒子の大きさも考慮するべきである。この点、本発明の一実施形態によれば、有利なことに磁性粒子粉末のメジアン径（Ｄ５０）を１０μｍ以下とすることができ、好ましくは６μｍ以下とすることができ、より好ましくは５μｍ以下とすることができ、更により好ましくは３μｍ以下とすることができ、更により好ましくは２μｍ以下とすることができる。磁性粒子粉末のメジアン径（Ｄ５０）に下限は特に設定されないが、製造容易性の観点から、通常は０．５μｍ以上であり、典型的には０．７μｍ以上であり、より典型的には０．９μｍ以上である。
ただし、一次粒子が微細でも凝集度合いが大きくなると二次粒子が粗大化し、上記反応速度が低下したり、シールド特性が低下したりし得る。従って、磁性粒子の特性を評価する上では一次粒子に加えて二次粒子の大きさも考慮するべきである。この点、本発明の一実施形態によれば、有利なことに磁性粒子粉末のメジアン径（Ｄ５０）を１０μｍ以下とすることができ、好ましくは６μｍ以下とすることができ、より好ましくは５μｍ以下とすることができ、更により好ましくは３μｍ以下とすることができ、更により好ましくは２μｍ以下とすることができる。磁性粒子粉末のメジアン径（Ｄ５０）に下限は特に設定されないが、製造容易性の観点から、通常は０．５μｍ以上であり、典型的には０．７μｍ以上であり、より典型的には０．９μｍ以上である。
メジアン径（Ｄ５０）に類似するパラメータとして平均粒径がある。二次粒子の大きさは平均粒径で評価することも可能である。この点、本発明の一実施形態によれば、磁性粒子粉末の平均粒径を１０μｍ以下とすることができ、好ましくは７μｍ以下とすることができ、より好ましくは５μｍ以下とすることができ、更により好ましくは４μｍ以下とすることができ、更により好ましくは２μｍ以下とすることができる。磁性粒子粉末の平均粒径に下限は特に設定されないが、製造容易性の観点から、通常は０．８μｍ以上であり、典型的には１．０μｍ以上であり、より典型的には１．２μｍ以上である。
好ましい実施形態において、本発明に係る磁性粒子粉末は狭い粒度分布をもつことができる。粒度分布が狭いということは、換言すれば、粒度の均一性が高いことを意味する。
具体的には、本発明に係る磁性粒子粉末は一実施形態において、積算９０％径（Ｄ９０）とメジアン径（Ｄ５０）の差を１０μｍ以下とすることができ、好ましくは６μｍ以下とすることができ、より好ましくは４μｍ以下とすることができる。積算９０％径（Ｄ９０）とメジアン径（Ｄ５０）の差は小さければ小さいほどより粒度の均一性は向上するため、下限は特段設定されないが、製造容易性の観点からは、積算９０％径（Ｄ９０）とメジアン径（Ｄ５０）の差は通常は０．５μｍ以上であり、典型的には１μｍ以上である。
また、本発明に係る磁性粒子粉末は一実施形態において、積算１０％径（Ｄ１０）とメジアン径（Ｄ５０）の差を５μｍ以下とすることができ、好ましくは３μｍ以下とすることができ、より好ましくは２μｍ以下とすることができ、更により好ましくは１μｍ以下とすることができる。積算１０％径（Ｄ１０）とメジアン径（Ｄ５０）の差は小さければ小さいほどより粒度の均一性は向上するため、下限は特段設定されないが、製造容易性の観点からは、積算１０％径（Ｄ１０）とメジアン径（Ｄ５０）の差は通常は０．１μｍ以上であり、典型的には０．４μｍ以上である。
本明細書において、磁性粒子粉末のメジアン径（Ｄ５０）、積算９０％径（Ｄ９０）、積算１０％径（Ｄ１０）、及び平均粒径は、レーザー回折／散乱法によって測定される体積基準の値を指す。当該方法で測定される粒度分布は、二次粒子の大きさが反映された値となる。
（飽和磁化）
また、本発明に係る磁性粒子粉末は一実施形態において、飽和磁化（Ｍｓ）が５０ｅｍｕ／ｇ以上である。飽和磁化（Ｍｓ）は大きい方が、集磁性が向上する。これにより、例えば、磁性粒子を用いて生体物質の検出・分離・精製・濃縮等を行う方法を実施する際、生体物質を磁性粒子に結合させた後に試験管に外部磁石を近接させて反応生成物を集めるいわゆる集磁工程を迅速に行うことができる。磁性粒子粉末の飽和磁化（Ｍｓ）は好ましくは１００ｅｍｕ／ｇ以上であり、より好ましくは１３０ｅｍｕ／ｇ以上であり、更により好ましくは１５０ｅｍｕ／ｇ以上である。
また、本発明に係る磁性粒子粉末は一実施形態において、飽和磁化（Ｍｓ）が５０ｅｍｕ／ｇ以上である。飽和磁化（Ｍｓ）は大きい方が、集磁性が向上する。これにより、例えば、磁性粒子を用いて生体物質の検出・分離・精製・濃縮等を行う方法を実施する際、生体物質を磁性粒子に結合させた後に試験管に外部磁石を近接させて反応生成物を集めるいわゆる集磁工程を迅速に行うことができる。磁性粒子粉末の飽和磁化（Ｍｓ）は好ましくは１００ｅｍｕ／ｇ以上であり、より好ましくは１３０ｅｍｕ／ｇ以上であり、更により好ましくは１５０ｅｍｕ／ｇ以上である。
本明細書において、飽和磁化は、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて、大気中、２０℃で最大印加磁場＝＋／－２５ｋＯｅの条件でＭ（ｅｍｕ／ｇ）－Ｈ（Ｏｅ）曲線を得ることで測定される値を指す。
飽和磁化は磁性粒子粉末を構成する粒子の組成によって定まる固有値であり、上記の飽和磁化が得られるような適切な組成をもつ磁性粒子を選択することが望まれる。従来のような樹脂やシリカなどの非磁性材料を用いたコア－シェル構造の磁性粒子では、各粒子全体に占める磁性材の体積比率が小さいことにより、体積当たり又は質量当たりの飽和磁化が小さい。これに対して、本発明に係る磁性粒子粉末の一実施形態によれば、粒子全体に占める磁性材の体積比率を高めることで、体積当たり又は質量当たりの飽和磁化を大きくすることができる。具体的には、各粒子全体に占める磁性材の体積比率は、９０体積％以上とすることができ、９５体積％以上とすることができ、更には９９体積％以上とすることができる。このため、コア－シェル構造の磁性粒子に比べ、例えば、同じ磁気シールド効果を得るためのシールド厚を薄くできるという利点が得られる。
（磁性粒子粉末の組成）
一実施形態において、磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む。この場合、磁性粒子粉末は、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を合計で８０ａｔ．％以上含有することができ、９０ａｔ．％以上含有することができ、更には９５ａｔ．％以上含有することもでき、不可避的不純物以外は上記合金で構成することもできる。
一実施形態において、磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む。この場合、磁性粒子粉末は、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を合計で８０ａｔ．％以上含有することができ、９０ａｔ．％以上含有することができ、更には９５ａｔ．％以上含有することもでき、不可避的不純物以外は上記合金で構成することもできる。
別の一実施形態において、磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属に加えてＣｒ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＰｄから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む。この場合、磁性粒子粉末は、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属に加えてＣｒ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＰｄから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を合計で８０ａｔ．％以上含有することができ、９０ａｔ．％以上含有することができ、更には９５ａｔ．％以上含有することもでき、不可避的不純物以外は上記合金で構成することもできる。
更に別の一実施形態において、磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属の窒化物及び酸化物の少なくとも一種を含有する。この場合、磁性粒子粉末は、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属の窒化物及び酸化物の少なくとも一種を合計で８０ａｔ．％以上含有することができ、９０ａｔ．％以上含有することができ、更には９５ａｔ．％以上含有することもでき、不可避的不純物以外は上記窒化物及び酸化物の少なくとも一種で構成することもできる。
Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金としては、Ｆｅ－Ｃｏ合金、Ｆｅ－Ｎｉ合金、Ｃｏ－Ｎｉ合金が挙げられる。高い飽和磁化を得られるという理由により、Ｆｅ－Ｃｏ合金であれば、Ｆｅ及びＣｏの原子比は、０．８≦Ｆｅ／Ｃｏ≦１．２が好ましく、０．９≦Ｆｅ／Ｃｏ≦１．１がより好ましい。Ｆｅ－Ｎｉ合金であれば、Ｆｅ及びＮｉの原子比は、０．８５≦Ｆｅ／Ｎｉ≦１．２５が好ましく、０．９５≦Ｆｅ／Ｎｉ≦１．１５がより好ましい。Ｃｏ－Ｎｉ合金であれば、Ｃｏ及びＮｉの原子比は、１．８≦Ｃｏ／Ｎｉ≦２．９が好ましく、２．１≦Ｃｏ／Ｎｉ≦２．５がより好ましい。
Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属に加えてＣｒ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＰｄから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金としては、Ｃｏ－Ｎｉ－Ｃｒ合金、Ｆｅ－Ｐｔ合金、Ｃｏ－Ｐｔ合金、Ｃｏ－Ｐｄ合金が挙げられる。Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＰｄは、耐食性向上効果があるため、飽和磁化の経時的な低下を抑制する効果を得ることができる。Ｐｔは飽和磁化を高める効果も得られる。一方、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＰｄの含有量が多くなりすぎると飽和磁化が低下しやすい。そこで、合金中のＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＣｒの原子比は、０．００１≦Ｃｒ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｃｒ）≦０．０５であることが好ましく、０．０１≦Ｃｒ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｃｒ）≦０．０３であることがより好ましい。合金中のＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＴｉの原子比は、０．００１≦Ｔｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｔｉ）≦０．０５であることが好ましく、０．０１≦Ｔｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｔｉ）≦０．０３であることがより好ましい。合金中のＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＰｄの原子比は、０．００１≦Ｐｄ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｐｄ）≦０．１であることが好ましく、０．０１≦Ｐｄ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｐｄ）≦０．０５であることがより好ましい。合金中のＦｅ及びＰｔの原子比は、０．８≦Ｆｅ／Ｐｔ≦１．２が好ましく、０．９≦Ｆｅ／Ｐｔ≦１．１がより好ましい。Ｃｏ及びＰｔの原子比は、０．２４≦Ｃｏ／Ｐｔ≦０．３６が好ましく、０．２７≦Ｃｏ／Ｐｔ≦０．３３がより好ましい。
Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属の窒化物としては、窒化鉄（Ｆｅ16Ｎ2、Ｆｅ4Ｎ、Ｆｅ3-2Ｎ）、窒化ニッケル（ＮｉＮ2）、窒化コバルト（ＣｏＮ、ＣｏＮ2）が挙げられる。Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属の酸化物としては、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4）が挙げられる。
＜２．磁性粒子分散液＞
本発明の一実施形態によれば、上述した磁性粒子粉末を分散媒中で分散させることで、複数の磁性粒子が分散している磁性粒子分散液が提供される。分散媒としては、磁性粒子を分散可能な分散媒であれば特に制限はなく、水系媒体及び非水系媒体の何れでもよく、水系媒体及び非水系媒体の混合媒体でもよい。分散媒は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。水系媒体とは水を指し、非水系媒体としては、アルコール類（メタノール、エタノール、プロパノール等）、グリコールエーテル類（エチレングリコールアルキルエーテル類、ジエチレングリコールアルキルエーテル類等）や油性有機溶剤（芳香族系溶剤、環状炭化水素系溶剤、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤等）が挙げられる。インクジェット及びスプレー塗装に慣用されている分散媒も好適に使用可能である。
本発明の一実施形態によれば、上述した磁性粒子粉末を分散媒中で分散させることで、複数の磁性粒子が分散している磁性粒子分散液が提供される。分散媒としては、磁性粒子を分散可能な分散媒であれば特に制限はなく、水系媒体及び非水系媒体の何れでもよく、水系媒体及び非水系媒体の混合媒体でもよい。分散媒は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。水系媒体とは水を指し、非水系媒体としては、アルコール類（メタノール、エタノール、プロパノール等）、グリコールエーテル類（エチレングリコールアルキルエーテル類、ジエチレングリコールアルキルエーテル類等）や油性有機溶剤（芳香族系溶剤、環状炭化水素系溶剤、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤等）が挙げられる。インクジェット及びスプレー塗装に慣用されている分散媒も好適に使用可能である。
一実施形態において、磁性粒子分散液は複数の磁性粒子を５ｍｇ／ｍＬ～１００ｍｇ／ｍＬの濃度で含有する。磁性粒子分散液に含まれる複数の磁性粒子の下限濃度は特に設定されないが、例示的には６ｍｇ／ｍＬ以上とすることができ、７ｍｇ／ｍＬ以上とすることもできる。磁性粒子分散液に含まれる複数の磁性粒子の上限濃度は特に設定されないが、例示的には７５ｍｇ／ｍＬ以下とすることができ、５０ｍｇ／ｍＬ以下とすることもできる。
＜３．製造方法＞
上述した磁性粒子粉末は、例えば、高周波熱プラズマ法により磁性ナノ粒子の粉末を得る工程と、当該粉末を超音波を利用して分散処理する工程とを実施することで製造可能である。
上述した磁性粒子粉末は、例えば、高周波熱プラズマ法により磁性ナノ粒子の粉末を得る工程と、当該粉末を超音波を利用して分散処理する工程とを実施することで製造可能である。
（高周波熱プラズマ法）
高周波熱プラズマ法は、原材料を高周波熱プラズマ中に導入して蒸発させた後、急冷凝縮させることで微粒子を得る方法であり、磁性ナノ粒子の製造にも有用である。図１には、高周波熱プラズマ法を実施するためのナノ粒子製造装置１０の概略図が示されている。ナノ粒子製造装置１０は、高周波電源１６、プラズマトーチ１４、水冷チャンバー１５、及び回収フィルター１８を備える。プラズマトーチ１４は、プローブ１２、水冷構造の石英管１９、及び高周波電流が流れるコイル１３を備える。コイル１３に高周波電流を流すと、電磁誘導により内部のプラズマガス（典型的にはＡｒ）が放電・加熱され熱プラズマが発生する。キャリアガスとしては例えばＡｒを使用することができる。プラズマガスとしてＡｒに加えて酸素を添加することで、酸化物のナノ粒子を製造することができる。プラズマガスとしてＡｒに加えて窒素を添加することで、窒化物のナノ粒子を製造することができる。熱プラズマの温度は１０，０００℃以上にも到達する。不純物の混入がないことが高周波熱プラズマ法の利点として挙げられる。
高周波熱プラズマ法は、原材料を高周波熱プラズマ中に導入して蒸発させた後、急冷凝縮させることで微粒子を得る方法であり、磁性ナノ粒子の製造にも有用である。図１には、高周波熱プラズマ法を実施するためのナノ粒子製造装置１０の概略図が示されている。ナノ粒子製造装置１０は、高周波電源１６、プラズマトーチ１４、水冷チャンバー１５、及び回収フィルター１８を備える。プラズマトーチ１４は、プローブ１２、水冷構造の石英管１９、及び高周波電流が流れるコイル１３を備える。コイル１３に高周波電流を流すと、電磁誘導により内部のプラズマガス（典型的にはＡｒ）が放電・加熱され熱プラズマが発生する。キャリアガスとしては例えばＡｒを使用することができる。プラズマガスとしてＡｒに加えて酸素を添加することで、酸化物のナノ粒子を製造することができる。プラズマガスとしてＡｒに加えて窒素を添加することで、窒化物のナノ粒子を製造することができる。熱プラズマの温度は１０，０００℃以上にも到達する。不純物の混入がないことが高周波熱プラズマ法の利点として挙げられる。
原料供給機１１から供給された原料は、キャリアガスと共にプローブ１２を通して熱プラズマ内に供給される。原料が完全に蒸発した後に、水冷チャンバー１５の低温領域で蒸気を急冷・凝縮させると、ナノ粒子１７が得られる。急冷速度は１０5～１０7Ｋ／ｓとすることが可能である。原料は例えば粉末の形態とすることができるが、溶液、スラリーの形態とすることもできる。合金製の磁性ナノ粒子を製造する場合には、原料として、合金を構成する各金属の純度の高い粉末を使用することができる。金属酸化物及び金属窒化物の磁性ナノ粒子を製造する場合には、原料として、金属酸化物及び金属窒化物を構成する金属の純度の高い粉末を使用することができる。磁性ナノ粒子の大きさは原料供給機１１からの原料の供給速度を変化させることで調整することができる。生成したナノ粒子１７は真空ポンプ（図示せず）からの吸引力によって搬送され、回収フィルター１８に粉末状で回収される。更に、回収したナノ粒子１７の粉末は所望の粒度分布となるように分級してもよい。
回収したナノ粒子が合金製である場合、ナノ粒子の表面が酸化又は窒化している構造であると、その部分の比抵抗が高く、いわゆるフェライトと同様に高周波をよく吸収する特性を有する。しかも内部の酸化又は窒化していない金属部分は、低周波をよく吸収するため、広い範囲の周波数においてシールド効果が実現できる。従って、合金製のナノ粒子をシールド材に利用する場合は、ナノ粒子の表面のみを酸化又は窒化させる程度に空気中、酸素中、又は窒素中で保管することが好ましい。
また、ナノ粒子がＦｅを含む場合は、酸化を防止して飽和磁化の低下を抑制するという観点から、不活性雰囲気下で保管することが好ましい。不活性雰囲気の中でも特に窒素雰囲気下で保管すると、ナノ粒子の表面が適度に窒化することが期待でき、窒化鉄、とりわけＦｅ16Ｎ2の生成によってナノ粒子の飽和磁化の向上効果が期待できる。
（分散処理）
上記の手順で得られた磁性ナノ粒子は、一次粒子が凝集した二次粒子（アグロメレート）の形態にあるのが通常である。このため、分散処理を行って二次粒子をできるだけ解砕することが望ましい。分散処理を適切に行うことで粒度の均一性も向上する。分散処理の方法としては磁性ナノ粒子の粉末を分散媒中で超音波照射することが挙げられる。超音波照射の好適な条件としては以下が例示される。
・磁性ナノ粒子の分散媒中の濃度：５～５０ｍｇ／ｍＬ、好ましくは７～２０ｍｇ／ｍＬ
・超音波の周波数：２０ＫＨｚ～１００ＫＨｚ、好ましくは３０～５０ＫＨｚ
・超音波照射時間：３分以上、好ましくは５分～２０分
・電力：分散媒１ｍＬ当たり１０Ｗ～２００Ｗ、好ましくは１００Ｗ～１５０Ｗ
上記の手順で得られた磁性ナノ粒子は、一次粒子が凝集した二次粒子（アグロメレート）の形態にあるのが通常である。このため、分散処理を行って二次粒子をできるだけ解砕することが望ましい。分散処理を適切に行うことで粒度の均一性も向上する。分散処理の方法としては磁性ナノ粒子の粉末を分散媒中で超音波照射することが挙げられる。超音波照射の好適な条件としては以下が例示される。
・磁性ナノ粒子の分散媒中の濃度：５～５０ｍｇ／ｍＬ、好ましくは７～２０ｍｇ／ｍＬ
・超音波の周波数：２０ＫＨｚ～１００ＫＨｚ、好ましくは３０～５０ＫＨｚ
・超音波照射時間：３分以上、好ましくは５分～２０分
・電力：分散媒１ｍＬ当たり１０Ｗ～２００Ｗ、好ましくは１００Ｗ～１５０Ｗ
＜４．用途＞
（生体物質との結合）
本発明に係る磁性粒子粉末を生体物質結合用磁性担体として使用する場合、生体物質を物理吸着させることもできるが、より効率良く生体物質を結合させるという観点から有機化合物を、磁性粒子粉末を構成する磁性粒子の表面に結合させることが好ましい。有機化合物としては、グルタルアルデヒド、アルブミン、カルボジイミド、ストレプトアビジン、ビオチン、及び官能基を有する金属アルコキシドから選択される少なくとも一種の有機化合物が挙げられる。金属アルコキシドが有する官能基としては、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基及びグリシジルオキシ基等が挙げられる。
（生体物質との結合）
本発明に係る磁性粒子粉末を生体物質結合用磁性担体として使用する場合、生体物質を物理吸着させることもできるが、より効率良く生体物質を結合させるという観点から有機化合物を、磁性粒子粉末を構成する磁性粒子の表面に結合させることが好ましい。有機化合物としては、グルタルアルデヒド、アルブミン、カルボジイミド、ストレプトアビジン、ビオチン、及び官能基を有する金属アルコキシドから選択される少なくとも一種の有機化合物が挙げられる。金属アルコキシドが有する官能基としては、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基及びグリシジルオキシ基等が挙げられる。
生体物質とは、生物に由来する物質を意味するが、生体物質そのものに限らず、生体物質と相互作用を有する物質をも含み、例えば、糖質、タンパク質、ペプチド、核酸、細胞、微生物、薬剤若しくは薬剤候補物質、環境ホルモン等の有害物質又はビオチン等の他の生体物質の固定に利用できる物質が挙げられる。
磁性粒子の表面に官能基を有する金属アルコキシドを結合させる方法としては、例えば、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基又はグリシジルオキシ基で置換されたアルキル基を有するアルコキシドを使用して磁性粒子を処理する方法が挙げられる。
磁性粒子の表面にグルタルアルデヒド、アルブミン、カルボジイミド、ストレプトアビジン又はビオチンを結合させる方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。アルデヒド基を有するグルタルアルデヒド及びカルボキシル基を有するビオチンは、アミノ基を有する金属アルコキシドが表面に結合した磁性粒子と反応させることで、磁性粒子の表面に結合させることができる。また、アミノ基を有するアルブミン及びストレプトアビジン、並びにカルボジイミド基を有するカルボジイミドは、カルボキシル基を有する金属アルコキシドが表面に結合した磁性粒子と反応させることで、磁性粒子の表面に結合させることができる。
生体物質を磁性粒子に結合させる方法は特に限定されない。例えば、生体物質が抗体又は抗原の場合、アミノ基を有するため、表面にグルタルアルデヒドを結合させた磁性粒子と反応させることで生体物質を磁性粒子の表面に結合させることができる。
（磁気シールド材及び電波吸収体への適用）
本発明の一実施形態によれば、上記の磁性粒子粉末を用いて磁気シールド材及び電波吸収体を製造することができる。例えば、磁気シールド用フィルム又は電波吸収体用フィルムの表面に、磁性粒子粉末を噴射、或いは、当該磁性粒子分散液を塗布又は噴霧することにより、フレキシブルな磁気シールド層又は電波吸収層を形成することができる。また、磁気シールド用成形体又は電波吸収体用成形体などの三次元状の基体表面に、磁性粒子粉末を噴射、或いは、当該磁性粒子分散液を塗布又は噴霧することにより、曲面状の磁気シールド層又は電波吸収層を容易に形成することができる。
本発明の一実施形態によれば、上記の磁性粒子粉末を用いて磁気シールド材及び電波吸収体を製造することができる。例えば、磁気シールド用フィルム又は電波吸収体用フィルムの表面に、磁性粒子粉末を噴射、或いは、当該磁性粒子分散液を塗布又は噴霧することにより、フレキシブルな磁気シールド層又は電波吸収層を形成することができる。また、磁気シールド用成形体又は電波吸収体用成形体などの三次元状の基体表面に、磁性粒子粉末を噴射、或いは、当該磁性粒子分散液を塗布又は噴霧することにより、曲面状の磁気シールド層又は電波吸収層を容易に形成することができる。
以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、本発明が限定されることを意図するものではない。
＜１．磁性ナノ粒子の作製＞
（実施例１）
ナノ粒子製造装置（日清エンジニアリング株式会社製）を使用して、高周波熱プラズマ法によりＦｅ－Ｃｏ合金製の磁性ナノ粒子の粉末を製造した。キャリアガスとしてはＡｒを使用し、プラズマガスとしてもＡｒを使用した。磁性ナノ粒子の大きさは原料供給機からの原料の供給速度を変化させることで調整した。磁性ナノ粒子の粉末は、装置から回収後、下記の各種分析及び試験を行うまでは窒素ガスを充填した容器中に保管した。
（実施例１）
ナノ粒子製造装置（日清エンジニアリング株式会社製）を使用して、高周波熱プラズマ法によりＦｅ－Ｃｏ合金製の磁性ナノ粒子の粉末を製造した。キャリアガスとしてはＡｒを使用し、プラズマガスとしてもＡｒを使用した。磁性ナノ粒子の大きさは原料供給機からの原料の供給速度を変化させることで調整した。磁性ナノ粒子の粉末は、装置から回収後、下記の各種分析及び試験を行うまでは窒素ガスを充填した容器中に保管した。
（実施例２）
ナノ粒子製造装置（日清エンジニアリング株式会社製）を使用して、高周波熱プラズマ法によりＦｅ－Ｎｉ合金製の磁性ナノ粒子の粉末を製造した。キャリアガスとしてはＡｒを使用し、プラズマガスとしてもＡｒを使用した。磁性ナノ粒子の大きさは原料供給機からの原料の供給速度を変化させることで調整した。磁性ナノ粒子の粉末は、装置から回収後、下記の各種分析及び試験を行うまでは窒素ガスを充填した容器中に保管した。
ナノ粒子製造装置（日清エンジニアリング株式会社製）を使用して、高周波熱プラズマ法によりＦｅ－Ｎｉ合金製の磁性ナノ粒子の粉末を製造した。キャリアガスとしてはＡｒを使用し、プラズマガスとしてもＡｒを使用した。磁性ナノ粒子の大きさは原料供給機からの原料の供給速度を変化させることで調整した。磁性ナノ粒子の粉末は、装置から回収後、下記の各種分析及び試験を行うまでは窒素ガスを充填した容器中に保管した。
（実施例３）
ナノ粒子製造装置（日清エンジニアリング株式会社製）を使用して、高周波熱プラズマ法によりＣｏ－Ｎｉ合金製の磁性ナノ粒子の粉末を製造した。キャリアガスとしてはＡｒを使用し、プラズマガスとしてもＡｒを使用した。磁性ナノ粒子の大きさは原料供給機からの原料の供給速度を変化させることで調整した。磁性ナノ粒子の粉末は、装置から回収後、下記の各種分析及び試験を行うまでは窒素ガスを充填した容器中に保管した。
ナノ粒子製造装置（日清エンジニアリング株式会社製）を使用して、高周波熱プラズマ法によりＣｏ－Ｎｉ合金製の磁性ナノ粒子の粉末を製造した。キャリアガスとしてはＡｒを使用し、プラズマガスとしてもＡｒを使用した。磁性ナノ粒子の大きさは原料供給機からの原料の供給速度を変化させることで調整した。磁性ナノ粒子の粉末は、装置から回収後、下記の各種分析及び試験を行うまでは窒素ガスを充填した容器中に保管した。
（実施例４）
ナノ粒子製造装置（日清エンジニアリング株式会社製）を使用して、高周波熱プラズマ法によりＣｏ－Ｎｉ－Ｃｒ合金製の磁性ナノ粒子の粉末を製造した。キャリアガスとしてはＡｒを使用し、プラズマガスとしてもＡｒを使用した。磁性ナノ粒子の大きさは原料供給機からの原料の供給速度を変化させることで調整した。磁性ナノ粒子の粉末は、装置から回収後、下記の各種分析及び試験を行うまでは窒素ガスを充填した容器中に保管した。
ナノ粒子製造装置（日清エンジニアリング株式会社製）を使用して、高周波熱プラズマ法によりＣｏ－Ｎｉ－Ｃｒ合金製の磁性ナノ粒子の粉末を製造した。キャリアガスとしてはＡｒを使用し、プラズマガスとしてもＡｒを使用した。磁性ナノ粒子の大きさは原料供給機からの原料の供給速度を変化させることで調整した。磁性ナノ粒子の粉末は、装置から回収後、下記の各種分析及び試験を行うまでは窒素ガスを充填した容器中に保管した。
（実施例５）
ナノ粒子製造装置（日清エンジニアリング株式会社製）を使用して、高周波熱プラズマ法により酸化鉄製の磁性ナノ粒子の粉末を製造した。キャリアガスとしてはＡｒを使用し、プラズマガスとしてはＯ2及びＡｒの混合ガスを使用した。磁性ナノ粒子の大きさは原料供給機からの原料の供給速度を変化させることで調整した。磁性ナノ粒子の粉末は、装置から回収後、下記の各種分析及び試験を行うまでは窒素ガスを充填した容器中に保管した。
ナノ粒子製造装置（日清エンジニアリング株式会社製）を使用して、高周波熱プラズマ法により酸化鉄製の磁性ナノ粒子の粉末を製造した。キャリアガスとしてはＡｒを使用し、プラズマガスとしてはＯ2及びＡｒの混合ガスを使用した。磁性ナノ粒子の大きさは原料供給機からの原料の供給速度を変化させることで調整した。磁性ナノ粒子の粉末は、装置から回収後、下記の各種分析及び試験を行うまでは窒素ガスを充填した容器中に保管した。
＜２．ＸＲＦによる元素分析＞
上記の製造方法によって得られた各実施例の磁性ナノ粒子について、走査型蛍光Ｘ線分析装置（株式会社リガク製ＺＳＸ Ｐｒｉｍｕｓ ＩＩ）を使用して、不純物以外の元素分析を行った。結果を表１に示す。その結果、実施例１～４について所定の組成を有する合金製磁性ナノ粒子が得られたことが分かった。
上記の製造方法によって得られた各実施例の磁性ナノ粒子について、走査型蛍光Ｘ線分析装置（株式会社リガク製ＺＳＸ Ｐｒｉｍｕｓ ＩＩ）を使用して、不純物以外の元素分析を行った。結果を表１に示す。その結果、実施例１～４について所定の組成を有する合金製磁性ナノ粒子が得られたことが分かった。
＜３．Ｘ線回折＞
上記の製造方法によって得られた実施例５の磁性ナノ粒子について、Ｘ線回折装置（株式会社リガク製ＲＩＮＴ－ＵＬＴＩＭＡ ＩＩＩ）を使用して結晶構造を解析した。解析の結果得られた実施例５のＸ線回折チャートを図７に示す。その結果、実施例５の磁性ナノ粒子は、Ｆｅ2Ｏ3で構成されていることが分かった。
上記の製造方法によって得られた実施例５の磁性ナノ粒子について、Ｘ線回折装置（株式会社リガク製ＲＩＮＴ－ＵＬＴＩＭＡ ＩＩＩ）を使用して結晶構造を解析した。解析の結果得られた実施例５のＸ線回折チャートを図７に示す。その結果、実施例５の磁性ナノ粒子は、Ｆｅ2Ｏ3で構成されていることが分かった。
＜４．ＢＥＴ比表面積＞
上記の製造方法によって得られた各実施例の磁性ナノ粒子について、ＢＥＴ比表面積をＪＩＳ Ｚ８８３０：２０１３に準拠して、Ｍａｃｓｏｒｂ（登録商標）ＨＭ ｍｏｄｅｌ－１２０８を用いて流動法により求めた。結果を表１に示す。
上記の製造方法によって得られた各実施例の磁性ナノ粒子について、ＢＥＴ比表面積をＪＩＳ Ｚ８８３０：２０１３に準拠して、Ｍａｃｓｏｒｂ（登録商標）ＨＭ ｍｏｄｅｌ－１２０８を用いて流動法により求めた。結果を表１に示す。
＜５．分散処理＞
上記の製造方法によって得られた各実施例の磁性ナノ粒子の粉末５０ｍｇを１ｍＬの蒸留水中に入れ、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（株式会社堀場製作所製ＬＡ－９６０Ｖ２）に付属の超音波プローブを用いて１３０Ｗ、５分間超音波（４０ｋＨｚ）を照射することにより分散処理し、磁性粒子分散液を得た。分散処理により、分散液中の磁性粒子は磁性ナノ粒子の凝集が適度に解砕された二次粒子の形態となった。
上記の製造方法によって得られた各実施例の磁性ナノ粒子の粉末５０ｍｇを１ｍＬの蒸留水中に入れ、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（株式会社堀場製作所製ＬＡ－９６０Ｖ２）に付属の超音波プローブを用いて１３０Ｗ、５分間超音波（４０ｋＨｚ）を照射することにより分散処理し、磁性粒子分散液を得た。分散処理により、分散液中の磁性粒子は磁性ナノ粒子の凝集が適度に解砕された二次粒子の形態となった。
＜６．粒度分布測定＞
上記の分散処理後、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（株式会社堀場製作所製ＬＡ－９６０Ｖ２）で磁性粒子分散液の粒子径分布測定をすることにより、磁性粒子分散液中の磁性粒子の体積基準のメジアン径（Ｄ５０）、積算９０％径（Ｄ９０）、積算１０％径（Ｄ１０）、及び平均粒径を求めた。当該測定結果は磁性粒子の二次粒子のメジアン径（Ｄ５０）に相当する。結果を表１に示す。また、図２～６には実施例１～５の磁性粒子粉末を分散処理した後の粒度分布図を示す。
上記の分散処理後、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（株式会社堀場製作所製ＬＡ－９６０Ｖ２）で磁性粒子分散液の粒子径分布測定をすることにより、磁性粒子分散液中の磁性粒子の体積基準のメジアン径（Ｄ５０）、積算９０％径（Ｄ９０）、積算１０％径（Ｄ１０）、及び平均粒径を求めた。当該測定結果は磁性粒子の二次粒子のメジアン径（Ｄ５０）に相当する。結果を表１に示す。また、図２～６には実施例１～５の磁性粒子粉末を分散処理した後の粒度分布図を示す。
＜７．飽和磁化の測定＞
上記の製造方法によって得られた各実施例の磁性ナノ粒子の粉末について、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）（株式会社玉川製作所製、高感度ＶＳＭ ＴＭ－ＶＳＭ２６１４８３－ＨＧＣ型）を用いて飽和磁化（Ｍｓ：ｅｍｕ／ｇ）を測定した。具体的には、窒素ガスを充填した容器中にて４か月間保管後の当該磁性ナノ粒子の粉末を、窒素ガスパージグローブボックス（酸素濃度８００ｐｐｍ以下）中にて容器から当該磁性ナノ粒子の粉末を取り出して、測定用サンプルホルダーへ充填して蓋を閉めた。測定用サンプルホルダーを振動試料型磁力計（ＶＳＭ）にセットし、大気中、２０℃、最大印加磁場＝＋／－２５ｋＯｅの条件でＭ（ｅｍｕ／ｇ）－Ｈ（Ｏｅ）曲線を得て、飽和磁化（Ｍｓ：ｅｍｕ／ｇ）を測定した（表１中の「Ｍｓ１」）。飽和磁化の測定は当該磁性ナノ粒子の粉末を窒素ガスを充填した容器中でＭｓ１の測定時から更に７か月間保管した後にも行った（表１中の「Ｍｓ２」）。結果を表１に示す。なお、飽和磁化の測定に際して、磁化量の校正用にＮｉ円盤を使用した。
上記の製造方法によって得られた各実施例の磁性ナノ粒子の粉末について、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）（株式会社玉川製作所製、高感度ＶＳＭ ＴＭ－ＶＳＭ２６１４８３－ＨＧＣ型）を用いて飽和磁化（Ｍｓ：ｅｍｕ／ｇ）を測定した。具体的には、窒素ガスを充填した容器中にて４か月間保管後の当該磁性ナノ粒子の粉末を、窒素ガスパージグローブボックス（酸素濃度８００ｐｐｍ以下）中にて容器から当該磁性ナノ粒子の粉末を取り出して、測定用サンプルホルダーへ充填して蓋を閉めた。測定用サンプルホルダーを振動試料型磁力計（ＶＳＭ）にセットし、大気中、２０℃、最大印加磁場＝＋／－２５ｋＯｅの条件でＭ（ｅｍｕ／ｇ）－Ｈ（Ｏｅ）曲線を得て、飽和磁化（Ｍｓ：ｅｍｕ／ｇ）を測定した（表１中の「Ｍｓ１」）。飽和磁化の測定は当該磁性ナノ粒子の粉末を窒素ガスを充填した容器中でＭｓ１の測定時から更に７か月間保管した後にも行った（表１中の「Ｍｓ２」）。結果を表１に示す。なお、飽和磁化の測定に際して、磁化量の校正用にＮｉ円盤を使用した。
＜８．集磁性評価＞
上記の製造方法によって得られた各実施例の磁性ナノ粒子の粉末５０ｍｇを１ｍＬの蒸留水中に入れ、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（株式会社堀場製作所製ＬＡ－９６０Ｖ２）に付属の超音波プローブを用いて１３０Ｗ、５分間超音波（４０ｋＨｚ）を照射することにより分散処理し、磁性粒子分散液を得た。分散処理後の磁性粒子分散液に更に蒸留水を加えて１０ｍｇ／ｍＬの磁性粒子濃度とした後、１ｍＬの磁性粒子分散液を１．５ｍＬ試験管に注入した。試験管を集磁用磁石スタンド（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ社製ＤｙｎａＭａｇ２）に設置して集磁時間を測定した。具体的には、試験管を集磁用磁石スタンドに設置してから、集磁が進行して、試験管中の液が完全に透明になるまでの時間を集磁時間とした。集磁時間は、上記一連の操作をビデオ撮影し、スロー再生（再生時間が２～３倍となる）することにより目視で決定した。参考用に、集磁開始時点と集磁完了時点の試験管の様子を撮影した写真を図８、図９にそれぞれ示す。図中、右側は参照用であり、左側が試験対象である。結果を表１に示す。
上記の製造方法によって得られた各実施例の磁性ナノ粒子の粉末５０ｍｇを１ｍＬの蒸留水中に入れ、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（株式会社堀場製作所製ＬＡ－９６０Ｖ２）に付属の超音波プローブを用いて１３０Ｗ、５分間超音波（４０ｋＨｚ）を照射することにより分散処理し、磁性粒子分散液を得た。分散処理後の磁性粒子分散液に更に蒸留水を加えて１０ｍｇ／ｍＬの磁性粒子濃度とした後、１ｍＬの磁性粒子分散液を１．５ｍＬ試験管に注入した。試験管を集磁用磁石スタンド（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ社製ＤｙｎａＭａｇ２）に設置して集磁時間を測定した。具体的には、試験管を集磁用磁石スタンドに設置してから、集磁が進行して、試験管中の液が完全に透明になるまでの時間を集磁時間とした。集磁時間は、上記一連の操作をビデオ撮影し、スロー再生（再生時間が２～３倍となる）することにより目視で決定した。参考用に、集磁開始時点と集磁完了時点の試験管の様子を撮影した写真を図８、図９にそれぞれ示す。図中、右側は参照用であり、左側が試験対象である。結果を表１に示す。
（比較例１）
市販の磁性ナノ粒子の粉末（コア－シェル型酸化鉄：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ社製Ｄｙｎａｂｅａｄｓ Ｍ－２８０ ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ）を用意した。当該磁性ナノ粒子の粉末に対して実施例と同様の方法で分散処理及び粒度分布測定をすることにより、磁性粒子分散液中の磁性粒子の体積基準のメジアン径（Ｄ５０）を求めた。また、当該磁性ナノ粒子の粉末に対して実施例と同様の方法で飽和磁化の測定及び集磁性評価を行った。結果を表１に示す。
市販の磁性ナノ粒子の粉末（コア－シェル型酸化鉄：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ社製Ｄｙｎａｂｅａｄｓ Ｍ－２８０ ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ）を用意した。当該磁性ナノ粒子の粉末に対して実施例と同様の方法で分散処理及び粒度分布測定をすることにより、磁性粒子分散液中の磁性粒子の体積基準のメジアン径（Ｄ５０）を求めた。また、当該磁性ナノ粒子の粉末に対して実施例と同様の方法で飽和磁化の測定及び集磁性評価を行った。結果を表１に示す。
１０ ナノ粒子製造装置
１１ 原料供給機
１２ プローブ
１３ コイル
１４ プラズマトーチ
１５ 水冷チャンバー
１６ 高周波電源
１７ ナノ粒子
１８ 回収フィルター
１９ 石英管
１１ 原料供給機
１２ プローブ
１３ コイル
１４ プラズマトーチ
１５ 水冷チャンバー
１６ 高周波電源
１７ ナノ粒子
１８ 回収フィルター
１９ 石英管
Claims (15)
- ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ～５０ｍ2／ｇであり、メジアン径（Ｄ５０）が０．５μｍ～１０μｍであり、飽和磁化（Ｍｓ）が５０ｅｍｕ／ｇ以上である磁性粒子粉末。
- 磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む請求項１に記載の磁性粒子粉末。
- 磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属に加えてＣｒ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＰｄから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む請求項２に記載の磁性粒子粉末。
- 磁性粒子粉末は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属の窒化物及び酸化物の少なくとも一種を含有する請求項１～３の何れか一項に記載の磁性粒子粉末。
- 飽和磁化（Ｍｓ）が１３０ｅｍｕ／ｇ以上である請求項１～４の何れか一項に記載の磁性粒子粉末。
- 積算９０％径（Ｄ９０）とメジアン径（Ｄ５０）の差が１０μｍ以下である請求項１～５の何れか一項に記載の磁性粒子粉末。
- 積算１０％径（Ｄ１０）とメジアン径（Ｄ５０）の差が５μｍ以下である請求項１～６の何れか一項に記載の磁性粒子粉末。
- 分散媒中で、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ～５０ｍ2／ｇ、メジアン径（Ｄ５０）が０．５μｍ～１０μｍであり、飽和磁化（Ｍｓ）が５０ｅｍｕ／ｇ以上である複数の磁性粒子が分散している磁性粒子分散液。
- 複数の磁性粒子は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む請求項８に記載の磁性粒子分散液。
- 複数の磁性粒子は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属に加えてＣｒ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＰｄから選択される一種又は二種以上の金属を含有する合金製の磁性粒子を含む請求項９に記載の磁性粒子分散液。
- 複数の磁性粒子は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏから選択される一種又は二種以上の金属の窒化物及び酸化物の少なくとも一種を含有する請求項８～１０の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
- 複数の磁性粒子の飽和磁化（Ｍｓ）が１３０ｅｍｕ／ｇ以上である請求項８～１１の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
- 複数の磁性粒子を５ｍｇ／ｍＬ～１００ｍｇ／ｍＬの濃度で含有する請求項８～１２の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
- 複数の磁性粒子の積算９０％径（Ｄ９０）とメジアン径（Ｄ５０）の差が１０μｍ以下である請求項８～１３の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
- 複数の磁性粒子の積算１０％径（Ｄ１０）とメジアン径（Ｄ５０）の差が５μｍ以下である請求項８～１４の何れか一項に記載の磁性粒子分散液。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021115817A JP2023012279A (ja) | 2021-07-13 | 2021-07-13 | 磁性粒子粉末及び磁性粒子分散液 |
| PCT/JP2022/018071 WO2023286409A1 (ja) | 2021-07-13 | 2022-04-18 | 磁性粒子粉末及び磁性粒子分散液 |
| TW111117446A TW202302467A (zh) | 2021-07-13 | 2022-05-10 | 磁性粒子粉末以及磁性粒子分散液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021115817A JP2023012279A (ja) | 2021-07-13 | 2021-07-13 | 磁性粒子粉末及び磁性粒子分散液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023012279A true JP2023012279A (ja) | 2023-01-25 |
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ID=84919193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021115817A Pending JP2023012279A (ja) | 2021-07-13 | 2021-07-13 | 磁性粒子粉末及び磁性粒子分散液 |
Country Status (3)
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|---|---|
| JP (1) | JP2023012279A (ja) |
| TW (1) | TW202302467A (ja) |
| WO (1) | WO2023286409A1 (ja) |
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| JP5403213B2 (ja) * | 2008-10-22 | 2014-01-29 | 戸田工業株式会社 | 表面処理された磁性酸化鉄粒子粉末及び該表面処理された磁性酸化鉄粒子粉末を用いた黒色塗料、ゴム・樹脂組成物 |
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2021
- 2021-07-13 JP JP2021115817A patent/JP2023012279A/ja active Pending
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2022
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202302467A (zh) | 2023-01-16 |
| WO2023286409A1 (ja) | 2023-01-19 |
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