【物理】京大など、鉄酸化物ながら強磁性を示す物質の合成に成功　安価で強力な酸化鉄磁石の創製につながるか

京大など、鉄酸化物ながら強磁性を示す物質の合成に成功

京都大学などの研究グループは、強磁性を示す鉄酸化物、立方晶ペロブスカイト型BaFeO3(三酸化鉄バリウム)の合成に成功したことを発表した。
同成果は、同大 林直顕 学際融合教育研究推進センター 次世代低炭素ナノデバイス創製ハブ拠点主任高度専門技術職員、および高野幹夫
物質-細胞統合システム拠点特定拠点教授、陰山洋 工学研究科教授と、東京大学、日本大学、物質・材料研究機構らによるもので、
独化学誌「Angewandte Chemie, International Edition」に掲載された。

人類最古の磁石は、鉄酸化物の一種である磁鉄鉱(マグネタイト:Fe3O4)であり、以降、おびただしい種類の磁性鉄酸化物が合成され活用されてきた。
物質の磁気的性質は、そこに含まれる金属原子やイオンが持つ磁化(スピン)の大きさと並び方により決定され、例えば鉄は、酸化物中では、
複数の酸素イオンに囲い込まれた+3価あるいは+2価のイオンとして存在しており、隣り合う鉄イオンは、間にはさまる酸素イオンを介して(-Fe-O-Fe-)、
磁気的な相互作用をするが、残念ながら、それはそれぞれのスピンを互いに逆に向けて打ち消し合う性質のものであり、これは反強磁性相互作用と呼ばれる。

この打ち消し合いが完全であれば、酸化鉄は磁性材料として利用できないが、何らかの原因(スピンの大きさのアンバランスや多い少ないのアンバランスなど)で
打ち消し合いが不完全な場合があり、これまで利用されてきた酸化鉄磁石は、こうした相殺されずに生き残ったスピンを利用するものであった。

+3価であっても+2価であっても鉄イオンそれぞれが持つスピンは大きいものの、その大部分が打ち消し合ってしまうため、生き残ったスピンを
全鉄イオンの個数で割った平均値は小さなものになってしまう。我々の利用する鉄酸化物は、こうしたもったいない状況にあるものばかりであり、
もし、それらが互いに打ち消し合うことなく向きをそろえる状態(強磁性状態)になれば強力な磁石になる可能性がある。

今回の研究では、新しい鉄酸化物、立方晶型BaFeO3(Ba:バリウム。磁性にかかわる元素は鉄のみ)の初合成に成功し、0.3T程度の小さな磁場をかける
という手助けをしてやると、スピンの大きさの活きる「強磁性」状態になることを見いだした。

これは、BaFeO3は、鉄酸化物はすべて反強磁性というこれまでの常識を破る素材であると言えるほか、もう1つの大きな特長はそこに含まれる
鉄イオンの価数が+4まで高くなっていることで(Ba2+Fe4+O2-3)、この価数の高さと磁性の特異さは深く関連しているという。

これまでも異常高原子価状態である+4価の鉄イオンを含む鉄酸化物は、少数ながら知られており、これらの合成には5万気圧程度の高い圧力の下で
1000℃程度まで加熱するような極端な条件が必要とされていた。
しかし、同物資はこうした特殊環境下を用いることなく、同研究グループでは新たに開発したオゾン酸化法を含む2段階の合成経路により、1気圧下で合成に成功している。

+4価の高い状態にある鉄イオンは、周囲にある酸素イオンから電子を強く引き込む力を発揮するが、これが-Fe-O-Fe-相互作用を反強磁性から強磁性に逆転させる原因となっている。
なお、研究グループではBaFeO3は、キュリー温度(磁性を失う温度)が-162℃と低いため、今後の課題はキュリー温度を室温まで高めることであると、今後の方向性を示している。
http://news.mynavi.jp/news/2011/11/14/027/index.html

◆強磁性鉄酸化物の合成に成功〜安価で強力な酸化鉄磁石の創製につながるか〜 ? 京都大学
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2011/111108_1.htm
◆BaFeO3: A Ferromagnetic Iron Oxide - Hayashi - 2011 - Angewandte Chemie - Wiley Online Library
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201105276

■関連スレ？
【金属】銀に巨大な磁気を持たせることに成功…理研など
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1308045347/
【磁石】永久磁石を磁石でなくす方法発見　京大　薄膜にし電圧
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1317614288/

これがTPPに酸化ってやつ？

>1
>キュリー温度(磁性を失う温度)が-162℃と低いため

今のままじゃ液体窒素冷却か。用途が限られるな。改善希望。

「鉄サビが磁石に付くの？？？」

赤サビ黒サビ
砂鉄
更にいわゆる赤錆も二価の鉄と三価の鉄が混ざっているなど

コバルトの方が強力な磁石になるみたいだけどコバルトって鉄の親戚だが
同じ構造の物質作ったら、まあレアメタルだから高価になっちゃうだろうけど
やっぱり性能では期待できるものになるのかな

この成功によって
地球の磁力が増大しすぎ
他の星がぶつかってくる

今時の中学生はこれくらいの記事が理解出来ないと授業についていけないらしい

1気圧下で合成できたり、原料が鉄やバリウムだったりと工業的に量産できる要素は揃ってるな。
ただ、今のままだとキュリー温度が低すぎて、ちょっと厳しいな。

磁力保存の法則って無いのか?

私のプラス極に合致するマイナス極を知りませんか？

>BaFeO3は、キュリー温度(磁性を失う温度)が-162℃と低いため、今後の課題はキュリー温度を室温まで高めることであると、今後の方向性を示している。


?
なんでわざわざ磁力を無効にする温度を室温までにして
その有効性をスポイルするようなことをしなくちゃならないんだ？
普段磁石として使おうとしても
それじゃ役に立たないだろ？

>>10
現段階では-162℃以下じゃないと磁性を保てない。てことでしょ

>>11
なるほど、室温で強磁性をしめす物質が−１６２℃で磁性を失うのでは
なく、−１６２℃より高い温度になったら磁性がなくなるってことか。
科学はオンチなんで助かります。ありがとう

ワシには、何が何だか　・・・・・

日本は物性物理は強いな
ＧＪ

がんばれ東北大！

キュリー温度の問題は、地学の分かりやすい本にあったなあ

・地球は地磁気を帯びているが、地核は確かに鉄が多いものの
その温度は高く、キュリー温度を遥かに超えていていわゆる
日常目にする磁石とは違うものである

云々
そして地球ダイナモ説が書かれていた

そして磁石を加熱して、磁性を失う温度の事をキュリー温度と呼ぶと
もちろんキュリー夫妻のダンナの方がこれを発見した

ペロブスカイト型ならきっと圧電効果もあるぞ。何か想像もつかない新発明につながる予感。

立方晶ペレストロイカ…？？？

それもあるが、ネオジム磁石や高温超伝導磁石に勝てそうな磁力なのか？

超伝導磁石に勝てそうな磁力なら、船舶の電気推進モーターとか
リニアに使えるけど？　リニアも液体ヘリウム冷却だし。

>>18
田中康夫　ぺログリが　ブスとPGするか　サッカーの伊藤に釜掘られるか
悩んでいるってことじゃね　＞ぺロブスか？伊藤

　　/:::::::::::::::::::::::::::::::::::::ミミ:::ζ　
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　}:::::::::::::::/ 　　　　中　　　f::::{ 　
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　　丶ヽ丶ｲ 　　　　|　　　　y　　　弱磁性じゃ、だめなんですか？
　　　ヽ_ﾚ　＼ ／（ ,__､＼　`l　　　
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　　　　､仆, 　ヽ ｪｪｪｪｪ/ 入　　 　
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今回の研究で注目すべき点は､磁性云々より面子の構成と4価のFeイオンを従来より簡易に生成できたことじゃないか?

Angewandte Chemie, International Editionって良い雑誌？

次世代低炭素ナノデバイス創製ハブ拠点主任高度専門技術職員ｗ

鉄4価って不対電子あるの？

>>23
化学系ではトップクラス

室温までいかなくても、普通の冷凍機で冷やせる-20度くらいまでいければ全然使える

磁石関係の特許は日本が独占って聞いたことあるけど。
そう言えば子供の頃、学校でも家でもよく磁石で遊んだなあ。
しかし、磁界ってマカ不思議！

バリウムポジションのカセットテープがくるのか？？

これダストコアとどう違うんだ。
戦争中から日本は電池、ダストコア、は一流だったそうです。一番ダメだったのは真空管、レーダ用の検波管なんか歩留まりが千分の一くらいで何をしているのかわからなかったそうだ。
もっとも検波管はアメリカも苦心して鉱石検波器を使ったりしたそうですが。

ダストコア系は伝統があるので日本は強いと思う。

なんか合成法が面白いな

>>27
確かフェライトは東工大の先生が発見したんじゃなかったかと。

何これ？レアメタル無しで超磁石つくれるかもって話？

>>21れんほーさん発電機は強磁性であるほど発電効率は良くなりますよ

公安はサリンオウム信者の子供を40歳まで社会から隔離している

オウム信者が地方で現在も潜伏している…それが新興宗教を配下としている公安の仕事だ

で、盗聴機器を開発したら、霊魂が寄って来た

で、お願いだから刑事事件の流れをどうぞ

電波憑依
スピリチャルを否定なら
江原氏三輪氏高橋佳子大川隆法は強制入院だ
幻聴降臨
日本の中途半端な宗教は怖いね…(-_-;)

コードレス盗聴すでに2004国民の20%は被害者もう立ち上がれエンジニアさん電波戦争しかない<+>中国鶏姦工作員ふざけるな<+>医師が開発に絡んだ集スト今年の５月に日本警視庁防犯課は被害者のSDカード15分を保持した。有る!国民に出せ!!
＊創価は潰せる
犯人は創刊学会幹部キタオカ1962年東北生は、二十代で2人の女性をレイプ殺害して入信した
創価本尊はこれだけで潰せる
＊創価幹部は韓国工作員こうのとり学会軍団
創価会員と言えば公明党
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こんな使えない研究やめちまえよ
陰山さんはカルハイ使って酸素抜く研究の方を進めてよ

>>27
>>31
ネオジム系も日本人の発明だったんじゃね