JP3358012B2 - 有機磁性材料の製造方法及び本方法により得られる有機磁性材料 - Google Patents
有機磁性材料の製造方法及び本方法により得られる有機磁性材料Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/42—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of organic or organo-metallic materials, e.g. graphene
Description
及び本方法によって得られる有機磁性材料に関し、更に
詳しくは、トリアリールメタン基本構造を有する磁化率
の大きな有機磁性材料及び本方法によって得られる温度
センサー、磁気シールド等の磁性材料として有用な有機
磁性材料に関する。
磁歪材料、磁気記録材料をはじめ、多種多様のものがあ
り、通信分野、音響分野など多くの電気関連分野におい
て幅広く用いられている。しかし、従来その材料は無機
磁性材料に限られていた。これに対し、最近、有機磁性
材料が軽量で軽質であり、更に溶媒への溶解性が良い、
あるいは溶媒、結着樹脂への分散性、相溶性が良いなど
の利点を有し、電気的、機械的に無機磁性材料とは異な
るものが期待できることから、その開発が注目されてい
る。
再現性が満足されるものではなかった。また、有機常磁
性材料は磁化率が著しく小さく、磁性材料としての実用
化は困難であった。また、その磁化率を大きくするため
には、スピン濃度を増加させるか、あるいはスピン多重
度を増加させる必要があり、そのために合成あるいは種
々の処理工程が複雑になる。そのため、磁化率の大きい
有機磁性体についての研究開発が活発に行なわれてい
る。例えば、縮合多環芳香族系樹脂(いわゆるCOPN
A樹脂)系の有機磁性材料については、特開平2−16
0731号、特開平3−174703号、特開平4−7
316号各公報に提案されている。
は、トリアリールメタン基本構造を有し、そのメチン炭
素部位におけるラジカル濃度が少なくとも1017/gで
ある強磁性有機物質及びその製造方法が報告され、また
特開平4−7316号公報には、上記トリアリールメタ
ン基本構造を有するポリマーにおいて、そのメチン炭素
にハロゲン原子が結合している有機強磁性前駆体及び上
記ポリマーから4量体以下の低分子を除去、メチン炭素
にハロゲン原子を結合させ、更に金属と反応させ、メチ
ン炭素部位にラジカルを発生させる有機強磁性体の製造
方法が報告されている。
は、下記一般式(II)で示される繰り返し単位を有す
るポリマーがある温度範囲(実際には低温)に保持され
ると磁化率が向上し、このとき常磁性から強磁性への転
移のあることが報告されている。
換の芳香族環、又は、置換若しくは未置換の複素環であ
る)。
なように、大きな磁化率を有する常磁性体を、複雑な合
成や処理を行なうことなく、再現性よく得る方法は、未
だ見い出されていないのが現状である。
し、常磁性材料でありながら、複雑な合成や処理を行な
うことなく、再現性よく大きい磁化率を有する有機磁性
材料及びその製造方法を提供することにある。
般式(I)
レン基(但し、環員にN、S若しくはOよりなるヘテロ
原子を含むことができる)又は電子供与基置換フェニレ
ン基、 R2:置換若しくは非置換のアリール基、 n:1以上の整数。〕 で示されるトリアリールメタン基本構造よりなる有機磁
性材料において、臨界温度Tc以下の特定温度T1まで
−1.0K/分より小さい冷却速度で徐冷を行なう操作
により磁化率を増大させることを特徴とする有機磁性材
料の製造方法が提供される。
て、前記徐冷を50〜150Kの温度範囲で行なうこと
を特徴とする有機磁性材料の製造方法が提供される。
より形成された大きい磁化率を有する有機磁性材料が提
供され、また前記有機磁性材料において、そのメチン炭
素部位におけるラジカル濃度が少なくとも1017/gで
あることを特徴とする有機磁性材料が提供される。
発明の製造方法においては、前記一般式(I)で示され
るトリアリールメタン基本構造よりなる有機磁性材料
(常磁性体)が出発原料となる。
上の非置換の縮合多環アリーレン基の具体例としては、
ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニ
ル基、クリセン基、ナフタセン基、ベンゾフェナントリ
ル基、ペリレン基、ベンゾピレニル基、コローネン基、
アセナフチレン基、デカシクレン基などが挙げられる。
また、その置換基としては、水酸基、メチル基などが挙
げられる。なお、環員にN,S,Oなどのヘテロ原子を
含んでも良い。更に、電子供与基置換フェニレン基は、
ヒドロキシ基、メトキシ基、メチル基、エチル基などを
置換基としてもつフェニレン基であって、その具体例と
しては、フェノール基、レゾルシン基などが挙げられ
る。
としては、フェニル基などが挙げられ、その置換基とし
ては、ニトロ基、メチル基、イソプロピル基、t−ブチ
ル基、水酸基、アミノ基などが挙げられる。なお、nは
重合度を意味し、1以上の整数を示す。
磁性材料(常磁性体)は、次のようにして得ることがで
きる。即ち、2環以上の置換若しくは非置換の縮合多環
芳香族化合物又は電子供与基を持つ単環芳香族と、置換
若しくは非置換芳香族アルデヒドとを酸触媒の存在下で
縮合させ、トリアリールメタン構造を有する初期縮合体
を生成させる。続いて、生成物を脱水素処理し、更に未
反応物の除去処理を行なうことにより、目的とする生成
物が形成される。
環数2〜10個程度までのもの、例えばナフタレン、ア
ントラセン、フェナントレン、ピレン、クリセン、ナフ
タセン、ベンゾフェナントレン、ペリレン、ベンゾピレ
ン、コローネンなどベンゼン環縮合型の他に、アセナチ
フレン、デカシクレンなどの5員環などを含んでいても
よく、また環員にN、S、Oなどのヘテロ原子を含んで
もよい。更に水酸基、メチル基などの置換誘導体も用い
ることができる。もちろん、これらの混合物でもいいこ
とは言うまでもない。また、単環芳香族の場合には、ヒ
ドロキシ基、低級アルコキシ基、例えばメトキシ基、エ
トキシ基、低級アルキル基、例えばメチル基、エチル基
などの電子供与基の1又は2置換体を用いることができ
る。連結剤として用いる芳香族アルデヒドとしては、ベ
ンズアルデヒドが最も一般的であり、また芳香族アルデ
ヒドの置換基としては、ニトロ基、水素原子、メチル
基、イソプロピル基、t−ブチル基、水酸基、アミノ基
などを用いることができる。縮合反応の酸触媒として
は、各種の酸触媒、例えばp−トルエンスルホン酸をは
じめとする各種の芳香族スルホン酸、フルオロメタンス
ルホン酸その他の超強酸、硫酸などを用いることができ
る。
つく水素を脱水素することにより、ラジカル濃度を高め
るために行なうものである)、通常用いられる方法がい
ずれも有効であり、特に方法を限定されることはない。
例えば、加熱、光照射、放射線照射、電磁波の照射、電
解酸化、直流又は低周波無声放電、グロー放電、高周波
放電、マイクロ波放電による方法などがあり、もちろん
これらは組み合わせても問題ない。脱水素処理時には、
上述した初期縮合体は例えば液体、固体あるいは溶媒に
溶解した状態などどのような状態でもよく、必要に応じ
て、脱水素剤、光増感剤などを適切量使用する。未反応
物の除去処理としては、通常用いられる方法は、いずれ
も有効であり、特に方法を限定されることはない。
体であるが、本発明によりその磁化率を増大させること
が可能になる。通常、有機常磁性体の磁化率から、分子
自体の反磁性磁化率を差し引いた磁化率:χは、下記の
式(III)で表わせる。(キュリー則)
ーア磁子、k:ボルツマン定数、S:スピン量子数) しかしながら、上述の製造方法で得られた有機常磁性生
成物は、臨界温度:Tcより低温に冷却した場合、式
(III)で得られる理論値より大きい値を示すことが
本発明者らの研究により判明し、更にこの低温への冷却
速度を小さくすることにより(冷却をゆっくり行なうこ
とにより)、ある温度以下で、本来の磁化率より更に大
きい磁化率が得られることが明らかになった。
だけで低温における磁化率を増加させることが可能にな
った。冷却速度はできるだけゆっくり冷却した場合に磁
化率を増加させる効果が大きく、特に−1.0K/分よ
りゆっくり冷却した場合にその効果は顕著である。もち
ろん、更にゆっくりした場合その効果はより顕著にな
る。また、この冷却方法は、一定の速度で冷却する必要
はなく、種々の冷却速度を組み合わせても問題ない。ま
た、一定の温度で一定の時間保持することを繰り返すこ
とにより冷却する方法や、冷却−昇温を組み合わせなが
ら冷却する方法でも効果があることはいうまでもない。
また、磁化率を増加させるのに有効な徐冷温度範囲は生
成物の種類によって異なるが、特に50〜150Kの温
度範囲が好ましい。
1017スピン/g以上が好ましい。特に、本来の磁化率
の値及び増加する磁化率の絶対値の両方を大きくするた
めに、スピン濃度として1019スピン/g以上が好まし
く、更には1020スピン/g以上が好ましい。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
0.88gのパラトルエンスルホン酸を加え、撹拌しな
がら加熱し、系内を160℃に保つ。20分間反応させ
ると、粘性を帯びてきて、やがて固化する。室温まで冷
却後クロロホルムにて生成物を抽出し、メタノールより
再沈精製を行ない、濾取した後この生成物を減圧乾燥す
ることにより、初期縮合体を得た。続いて、この縮合体
をニトロベンゼンに3.5×10~2mol/lの濃度で
溶解し、Ar雰囲気中で150℃まで加熱した。これに
ジクロロジシアノベンゾキノンを5.2×10~2mol
/lの濃度になるように添加し、そのまま200分間反
応させた(脱水素処理)。
ルより再沈精製を行ない、濾取後生成物を減圧乾燥し
た。この生成物の磁気特性は、超伝導量子干渉式磁化測
定装置(SQUID;Quantum design
社製 Model MPMS−2)を用いて行なった。
磁化率の測定は最初に5Kまで冷却し、昇温しながら行
なった。ここで、黒丸(●)は、5Kまでの冷却を−
0.4K/分で行なったもの、また、白丸(○)は−
4.5K/分で行なった場合である。このように−0.
4K/分で徐冷した場合は、−4.5K/分の場合と比
較しておよそ110K以下で磁化率の値が大きくなり、
5Kにおいては、4倍以上の大きい磁化率が得られてい
る。尚、磁化率の値は分子自体の反磁性磁化率を差し引
いたものである。
まで−4.5K/分で急冷後5Kに保持した場合の磁化
率の時間依存性を示す。このように、5Kで保持して
も、磁化率は760分経過後も変化しない。即ち、冷却
速度により低温における磁化率の絶対値が決まってしま
い、徐冷した場合に磁化率が大きくなることがわかる。
冷却した後、磁化率の温度依存性を測定した。−4.5
K/分で冷却した場合と比較して、やはり110K以下
で磁化率の値は大きくなるが、−0.4K/分で冷却し
た場合ほど顕著ではなかった。
分で徐冷した後、5Kまで急冷した。この温度プロファ
イル(概念図)を図3に示した。徐冷から急冷に変化さ
せる温度をTqとすると、この場合はTq=150Kで
ある。この場合の磁化率の温度依存性を図4に示す。磁
化率の大きさは−4.5K/分で、5Kまで急冷した場
合と殆ど同程度の値を示した。
す。磁化率の大きさは−4.5K/分で、5Kまで急冷
した場合と比較して110K以下で大きくなり、5Kの
値は2倍以上になっている。
す。磁化率の大きさは−0.4K/分で5Kまで急冷し
た場合とほぼ同程度となり、5Kにおける値は−4.5
K/分で5Kまで冷却した場合の4倍程度の大きさとな
っている。
前記一般式(I)で示されるトリアリールメタン基本構
造を有する有機磁性材料を臨界温度Tc以下の特定温度
T1まで−1.0K/分より小さい冷却速度で徐冷を行
なう操作により磁化率を増大させるという構成にしたこ
とから、簡単な操作により再現性良く磁化率の大きい有
機磁性材料の製造が可能となる。
記徐冷を50〜150Kの温度範囲まで行なうこととし
たことから、より磁化率の大きい有機磁性材料の製造が
可能となる。
を採用したことから、磁化率の大きいものとなる。
素部位におけるラジカル濃度が少なくとも1017/gで
あるものとしたことから、磁化率の大きなものとなる。
度依存性を示すグラフである。
K/分で急冷後、5Kに保持した場合の磁化率の時間依
存性を示すグラフである。
る。
ラフである。
ラフである。
ラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 下記一般式(I) 【化1】 〔式中、R1、R2及びnはそれぞれ以下のものを示す。
R1:2環以上の置換若しくは非置換の縮合多環アリー
レン基(但し、環員にN、S若しくはOよりなるヘテロ
原子を含むことができる)又は電子供与基置換フェニレ
ン基、 R2:置換若しくは非置換のアリール基、 n:1以上の整数。〕 で示されるトリアリールメタン基本構造よりなる有機磁
性材料において、臨界温度Tc以下の特定温度T1まで
−1.0K/分より小さい冷却速度で徐冷を行なう操作
により磁化率を増大させることを特徴とする有機磁性材
料の製造方法。 - 【請求項2】 前記徐冷を50〜150Kの温度範囲で
行なうことを特徴とする請求項1に記載の有機磁性材料
の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の方法により形成
された大きい磁化率を有する有機磁性材料。 - 【請求項4】 請求項3に記載の有機磁性材料におい
て、そのメチン炭素部位におけるラジカル濃度が少なく
とも1017/gであることを特徴とする有機磁性材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19912494A JP3358012B2 (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 有機磁性材料の製造方法及び本方法により得られる有機磁性材料 |
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JPH0845717A JPH0845717A (ja) | 1996-02-16 |
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1994
- 1994-08-01 JP JP19912494A patent/JP3358012B2/ja not_active Expired - Fee Related
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