KR20050014670A

KR20050014670A - 금속 자성 입자의 집합체 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20050014670A
Application number: KR1020040056086A
Authority: KR
Inventors: 사토기미타카
Original assignee: 도와 마이닝 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2005-02-07
Also published as: CN100457329C; US20050022910A1; CN1610021A; US7569115B2; JP2005048250A; KR20060041244A; US20070125453A1; EP1661646A1; CN1829579A; CN100411070C; EP1503388A2; EP1661646B1; US7390576B2; EP1503388A3; EP1661646A4; WO2005009653A1; EP1503388B1

Abstract

FePt 나노 입자의 입자끼리가 접합하지 않고 소정의 간격을 두고 균일하게 단분산된 상태의 입자의 집합체를 수득한다.

주성분과 이들의 조성이 다음 식으로 표시되며, 잔부(殘部)가 불가피하게 불순물로 이루어진 금속 자성 입자로 이루어지며, 면심정방정(面心正方晶)의 비율이 10 내지 100%의 범위에 있으며, 입자 직경의 평균치가 30nm 이하이고, 또한 각각의 입자가 서로 간격을 두고 분산된 상태에 있는 금속 자성 입자의 집합체이다.

화학식 1

위의 화학식 1에서,

T는 Fe 또는 Co의 1종 또는 2종이고,

M은 Pt 또는 Pd의 1종 또는 2종이고,

Z는 Ag, Cu, Bi, Sb, Pb 및 Sn으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이고,

X는 0.3 내지 0.7이고,

Y는 0.7 내지 1.0이다.

Description

금속 자성 입자의 집합체 및 이의 제조방법{Magnetic metal particle aggregate and method for producing the same}

본 발명은 고밀도 자기 기록 매체, 나노스케일·일렉트로닉스, 영구자석재료, 생체 분자 표식제, 약제 캐리어 등에 사용할 수 있는, Fc와 Pt를 포함하는 금속 자성 입자의 집합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

고밀도 자기 기록 매체에서는, 기록 밀도를 상승시키기 위해 기록 단위의 사이즈를 저하시킬 필요가 있지만, 종래의 스퍼터 박막을 사용한 매체에서는, 열 흔들림이나 결정입자 사이즈의 미세화나 불균일 등의 문제로부터 고기록 밀도화의 한계에 다다르고 있다. 이러한 점에서, 최근에는 고밀도 자기 기록 매체로서, 열 흔들림의 문제가 없고, 높은 이방성을 가지며, 또한 큰 보자력을 나타내는 FePt계의 자성금속 나노 입자가 주목받고 있다.

이러한 자성금속 나노 입자에 관해서, 특허문헌 1[참조: 특허 제3258295호 공보(일본 공개특허공보 제2000-54012호)]에는, 철 펜타카보닐의 열분해 반응과, 백금(II)아세틸아세토네이트의 폴리올에 의한 환원작용을 동시에 실시하게 함으로써, 단분산 상태의 FePt 합금입자를 생성하는 방법이 기재되어 있다. 비특허문헌 1[참조: Journal of Applied Physics, Vol. 87, No.9, 1 May 2000, p.5615-5617]에는, 옥탄을 유상(油相), CTAB(cetyl trimethyl ammonium bromide)를 계면활성제로 한, 유중수적형(W/O type) 역미셀을 반응장으로서, 수소화붕소를 사용하여 금속 이온을 환원하는 방법이 기재되어 있다.

이러한 방법으로 수득되는 FePt 입자의 결정 구조는, 불규칙상인 fcc(면심입방정)구조이기 때문에, 나노 오더의 입자에서는 상온에 있어서 초상자성을 나타낸다. 따라서 강자성 입자로서 사용하는 경우는, 열처리에 의해 L₁₀규칙상[fct(면심정방정)구조]로 결정 구조를 전이시킬 필요가 있다.

이러한 열처리는, 불규칙상으로부터 규칙상으로의 결정 구조 전이온도(Tt) 이상으로 처리할 필요가 있지만, 일반적으로 500℃ 이상의 고온에서 실시한다. 이러한 열처리시에 열에 의해 입자끼리의 합체에 의한 거대화가 일어나기 때문에 입도 분포의 분포 폭이 넓어지고 입자는 단자구와 다자구 구조로 혼재하게 되어 고밀도 자기 기록 매체에는 적합하지 않게 된다. 따라서, 입자합성 직후의 입자 직경을 보존한 채로, 강자성을 갖는 FePt 입자를 수득하기 위해서는, 입자끼리의 합체를 방지하는 보호제로 입자를 피복하는 것이나, 어떠한 방법에 의해 Tt를 저하시켜 열처리 온도를 보다 저온에서 실시할 수 있도록 하는 것이 효과적이다.

비특허문헌 2[참조: 전자재료 2OO2년 1월, p61-67]에는, 폴리올법에 의한 FePt 입자합성시에, Ag, Cu, Sb, Bi, Pb 등의 원소를 첨가하면, fcc 구조로부터 fct 구조로의 결정 구조 전이온도(Tt)를 저하시킬 수 있다는 취지가 기재되어 있다. 단, 철 원료로서는 철 펜타카보닐이 아니라, 철(III) 아세틸아세토네이트를 사용하고 있다. 또한, 비특허문헌 3[참조: Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42 (2003) Part 2, No. 4A, L350-L352]에는, fct 구조를 함유하는 FePt 나노 입자를 폴리올 프로세스(polyol process)로 직접 합성하는 연구보고가 이루어지고 있으며, 테트라에틸렌 글리콜에 Fe(acac)₃과 Pt(acac)₂를 용해시켜 비점까지의 각 온도로 교반 가열하여 환류함으로써 FePt 입자를 합성하는 경우에, 반응 온도 280℃ 이상에서 합성한 것은 XRD에 있어서 fct-FePt 특유의 격자면(001)과 격자면(110)에 대응하는 피크가 나타나는 점에서, fct 구조를 함유하는 FePt 입자를 액상으로 직접 합성할 수 있다고 기재되어 있다. 그러나, 수득된 FePt 입자는 이의 TEM 사진에 나타나고 있는 바와 같이 분산상태가 아니라 입자끼리가 응집된 상태가 된다.

고밀도 자기 기록 매체, 나노스케일·일렉트로닉스, 영구자석재료, 생체 분자 표식제, 약제 캐리어 등의 각종 용도에, 상기와 같은 FePt 나노 입자를 사용하는 경우에는, 용도에 따른 자기특성을 갖는 FePt 나노 입자를 기판 또는 기체 중에 1차원적으로, 2차원적으로 또는 3차원적으로 소정의 간격을 두고 배열하는 조작이 필요해진다. 경우에 따라, 부가적 기능을 부여하기 위해서, 약제 등을 피복시키는 조작도 필요해진다. 이러한 조작을 실시하기 위해서는, FePt 나노 입자는 서로 접합하지 않고 입자간에 소정의 간격을 두고 분산된 상태에 있는 것이 바람직하다.

그러나, 특허문헌 1[참조: 일본 특허 제3258295호(일본 공개특허공보 제2000-54012호)], 비특허문헌 1[참조: Journal of Applied Physics, Vol.87, No. 9, 1 May 2000, p.5615-5617], 비특허문헌 2[참조: 전자재료 2002년 1월, p61-67] 등의 제법에 있어서는, fct 구조로 하기 위해 500℃ 이상의 가열공정(열처리)을 거치기 때문에, 서로 간격을 두고 분산된 유동상태에 있는 집합체를 수득하는 것은 곤란하다. 또한, 비특허문헌 3[참조: Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42 (2003) Part 2, No. 4A, L350-L352]에서 제안된 합성방법에 의하면, fct 구조를 함유하는 FePt 입자를 액상으로 직접 합성할 수 있는 가능성이 높지만, 동 문헌의 TEM 사진에도 나타나고 있는 바와 같이, 당해 입자는 이의 제조 이력에 의해 매우 응집된 상태에 있으며, 나노 입자를 분산된 상태로 채취하는 것에는 성공하지 못하고 있다.

이상과 같이, 원하는 자기특성을 가지며 또한 입자끼리가 서로 소정의 간격을 두고 떨어진 위치에 분산된 상태에 있는 유동 가능한 FePt 나노 입자계의 집합체는 수득되고 있지 않다. 따라서, 본 발명은 이러한 집합체를 수득하는 것을 과제로 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따르는 FePt 나노 입자의 집합체의 예를 도시하는 전자 현미경(TEM) 사진(30만배)이다.

도 2는 비교예에 따르는 FePt 나노 입자의 응집체의 예를 도시하는 전자 현미경(TEM) 사진(30만배)이다.

본 발명자들은, 입자끼리가 소정의 입자 간격을 두고 서로 분산된 fct 구조 함유의 나노 입자의 집합체를 수득하는 데 성공하였다.

즉, 본 발명에 의하면, 주성분과 이들의 조성이 화학식 1로 표시되며, 잔부가 제조상 불가피한 불순물로 이루어진 금속 자성 입자로 이루어지며, 면심정방정의 비율이 10 내지 100%의 범위에 있으며, 투과 전자 현미경(TEM) 관찰에 의한 입자 직경의 평균치가 30nm 이하, 바람직하게는 10nm 이하이고 또한 각각의 입자가 서로 간격을 두고, 바람직하게는 1nm 이상의 간격을 두고 분산된 상태에 있는 금속 자성 입자의 집합체를 제공한다.

화학식 1

위의 화학식 1에서,

T는 Fe 또는 Co의 1종 또는 2종이고,

M은 Pt 또는 Pd의 1종 또는 2종이고,

X는 0.3 내지 0.7이고,

Y는 0.7 내지 1.0이다.

본 발명에 따르는 금속 자성 입자의 집합체는, 전체적으로 유동상태로 존재할 수 있으며, 개개의 입자가 소정의 위치에 위치 결정(고정)된 상태로 존재할 수 있다.

이러한 금속 자성 입자의 집합체를 수득하기 위해서는, 주성분과 이들의 조성이 다음 화학식 1로 표시되며, 잔부가 제조상 불가피한 불순물로 이루어진 금속 자성 입자로 이루어지며, 면심정방정의 비율이 10 내지 100%의 범위에 있으며, 투과 전자 현미경(TEM) 관찰에 의한 입자 직경의 평균치가 30nm 이하인 금속 자성 입자(P)의 그룹과,

서로 상 분리하는 액체상의 유기 매체(A) 및 유기 매체(B)와,

계면활성제로서 기능하는 유기 매체(C)가 합체된 합체물을 준비하며,

당해 합체물을 강제교반하거나 진탕함으로써, 입자(P)의 표면에 유기 매체(C)가 부착된 입자(CP)가 현탁된 현탁액을 형성시키고,

당해 현탁액을 정치 또는 원심분리함으로써, 입자(CP)의 현탁량이 상대적으로 적은 유기 매체(A)가 주성분인 상(A상)과 입자(CP)의 현탁량이 상대적으로 많은 유기 매체(B)가 주성분인 상(B상)으로 상 분리시키며,

이러한 상 분리된 상태로부터 B상을 회수하며,

수득된 B상으로부터, 필요에 따라, 유기 매체(B)를 원하는 양만큼 건조시키면 양호하다.

화학식 1

위의 화학식 1에서,

T는 Fe 또는 Co의 1종 또는 2종이고,

M은 Pt 또 Pd의 1종 또는 2종이고,

X는 0.3 내지 0.7의 범위이고,

Y는 0.7 내지 1.0이다.

이러한 방법에 의하면, 상기의 금속 자성 입자가 서로 간격을 두고 분산된 금속 자성 입자의 집합체를 수득할 수 있다.

액상의 유기 매체(A)는 알콜계 액체, 액상의 유기 매체(B)는 수 용해도가 1중량% 미만이고 또한 비점이 200℃ 이하, 바람직하게는 100℃ 미만의 유기 액체일 수 있다. 특히, 유기 매체(A)는, fct 구조를 함유하는 FePt 나노 입자를 폴리올 프로세스로 직접 합성하였을 때의 반응 후의 액일 수 있다.

상기의 단분산은 각각의 입자의 표면에 계면활성제가 피착됨으로써 실현할 수 있다. 보다 바람직하게는, 당해 금속 자성 입자는 서로 1nm 이상의 간격을 두고 분산매 속에 분산되어 있고, 당해 금속 자성 입자의 분산매 속의 농도가 1.0×10^-5용적% 이상 40용적% 이하이고 당해 금속 자성 입자의 동적 광산란법에 의한 평균 입자 직경이 30nm 이하, 바람직하게는 10nm 이하이다. 이 때, 분산매로서는, 수 용해도가 1중량% 미만이고 비점이 200℃ 이하인 유기 액체(B)와, 분자 중에 아민 그룹, 아미드 그룹, 아조 그룹, 카복실 그룹, 설폰 그룹, 설핀 그룹, 포스폰 그룹, 포스핀 그룹, 카복실레이트 그룹, 포스포네이트 그룹, 포스피네이트 그룹, 설포네이트 그룹, 설피네이트 그룹 및 티올 그룹 중의 어느 하나를 함유하는 유기 매체(C)로 이루어진 계면활성제로 구성되는 것이 바람직하다.

이 때 각각의 입자는, 기체의 표면 위에서 서로 1nm 이상의 간격을 두고 단층 또는 다층으로 분산된 상태일 수도 있다.

도 1에 본 발명에 따르는 금속 자성 입자의 집합체의 예를 도시하였다. 도 1은, 하기의 실시예 1에서 수득된 FePt 입자의 집합체의 투과 전자 현미경(TEM) 사진(300,000배)이며, 언뜻 보아 거의 입자 직경이 일정한 입자가 소정의 간격을 두고 똑같이 단분산되어 있는 모양임을 알 수 있다. 또, 이러한 TEM 사진은, JEM-100 CXII[참조: 니혼덴시가부시키가이샤 제조]으로 가속전압 100kV의 조건으로 촬영한 것이다. 관찰 샘플에 관해서는, FePt 입자가 분산된 용액을 지지막이 부착된 Cu 150 메쉬막에 적가하고, 적가후에 여분의 액을 여과지로 흡수한 후(당해 적가와 여과지에 의한 흡수를 수회 반복한다), 메쉬를 자연건조시킨 것을 관찰용 샘플로 하였다. 상세한 것은 실시예 1에서 설명하지만, 당해 FePt 입자는 면심정방정의 비율(fct 구조의 L₁₀규칙상의 비율)이 52%이다. 또한, 평균 입자 직경은 5.2nm, 표준편차는 1.0nm, 입자 직경의 기하 평균은 5.1nm, 기하 표준편차는 1.2이다.

열처리하지 않고 fct 구조 함유의 FePt 나노 입자가 수득되는 것은 예를 들면 비특허문헌 3[참조: Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42 (2003) Part 2, No. 4A,L350-L352]에서 시사되었다. 그러나, fct 구조 함유의 FePt 나노 입자가 단분산된 것은 수득되지 않았다. 본 발명에 의하면, fct 구조 함유의 FePt 나노 입자가 거의 동일한 간격을 두고 균일하게 분산된 집합체를 수득할 수 있다. 도 1의 것에서는, 상세하게는 후술하는 수학식 B에 의해 구한 입자간의 평균 거리는 3.3nm이고, 이러한 간격을 두고 각각의 입자가 2차원적으로 넓이를 가지고 배위되며, 기판(시료대) 위에 단일층을 구성하고 있다. 이와 같이, 일정한 간격을 두고 입자끼리가 배위되는 것은, 입자끼리가 어느 일정한 입체장해를 받고 있다(도면 예의 경우에는, 계면활성제의 존재에 의해서 각각의 입자는 서로 반작용을 받아 입자간의 접합이 억제된 상태에 있다)고 생각할 수 있다.

도 1과 같이 분산된 상태를 기판 위에 고정시키면, 그대로 고밀도 자기 기록 매체나, 나노스케일·일렉트로닉스, 영구자석재료, 생체 분자 표식제, 약제 캐리어가 수득된다. 이러한 고정에는, 수지, 유리질, 세라믹, 그 밖의 절연성재료를 사용하여 각각의 입자를 그 위치에 고정시키면 양호하다. 고정용 재료를 사용한 고정수단으로서는 도포나 증착을 들 수 있으며, 또한 무기물과 유기물에 화학결합하는 성질을 갖는 커플링제, 예를 들면 실란커플링제 등을 사용하여 고정시키는 것도 가능하다. 이 경우, 도 1과 같이, 각각의 입자를 기판위에 단일층으로 균일 분산시킬 수 있으며, 경우에 따라서는, 수층으로 포갠 다층구조로서 고정시킬 수 있다.

커플링제에 의한 고정의 경우에는, 화학식 R'M(OR)₃으로 나타내어지는 커플링제를 사용할 수 있다. 여기서, R'는, 비닐 그룹, 에폭시 그룹, 스틸 그룹, 메타크릴 그룹, 아미노 그룹, 머캅토 그룹, 클로로프로필 그룹 등의 유기관능 그룹이고, OR는 M(Si, Ti, Zr, Al 등)에 결합하고 있는 가수분해성의 알콕시 그룹 또는 알킬 그룹이다. 이들 커플링제는, 이의 구조내에 갖는 알콕사이드 그룹은 무기물 표면의 OH 그룹과 반응하며, 또한 유기 관능기는 각종 유기물과 화학반응한다. 또한, 유기 관능기 중에 금속을 직접 배위할 수 있는 아민 그룹, 아미드 그룹, 아조 그룹, 카복실 그룹, 설폰 그룹, 설핀 그룹, 포스폰 그룹, 포스핀 그룹, 카복실레이트 그룹, 포스포네이트 그룹, 포스피네이트 그룹, 설포네이트 그룹, 설피네이트 그룹, 티올 그룹을 갖는 경우는, 무기 표면에 유기 관능기를 배위할 수 있다. 따라서, 이러한 특성을 사용하면, 본 발명에 따르는 FePt 나노 입자를 기판위에 고정시킬 수 있다. 예를 들면, 기판 위에 임의의 산화층 또는 유기층의 패터닝을 형성하면, 커플링제의 특성에 의해 이의 패턴 위에만 선택적으로 나노자성 입자를 배위시킬 수 있다. 또한, 이러한 커플링제의 특성을 사용하면, 나노 입자보다도 입자 직경이 큰 특정한 입자의 표면에 나노 입자를 배위하는 것도 가능하고, 이에 의해 생체 분자 표식제, 약제 캐리어에 대한 응용도 가능하다. 입자 직경이 큰 균일한 구상입자(유기물질의 폴리스티렌이나 무기물의 SiO₂분자 등의 입자)에 나노자성 입자를 배위시킨 경우에는, 지금까지 없던 신규기능을 구비한 나노스케일·일렉트로닉스를 만들어 낼 수 있다. 한편, 나노스케일 오더의 금속 자성 입자가 되면 내후성의 악화가 일어나는 문제도 발생하지만, 이 경우, 나노자성 입자의 주위에, M(상기의 화학식중의 M)의 산화물층을 형성함으로써, 내후성을 개선할 수 있다.

별도의 고정법으로서, 도전물질의 기판이나 기체 위에, 절연물질로 패터닝을 실시한 후, 도전물질에 전압을 가하는 것에 의해서도, 나노자성 입자를 선택적으로 기판이나 기체 위에 배위시킬 수 있다. 그러나, 이러한 기판이나 기체에 선택적으로 배위시키기 위해서는, 나노자성 입자가 서로 접합하지 않고, 소정의 간격을 두고 분산된 상태에 있으며, 더구나 전체적으로는 유동성을 갖는 것이 긴요하다. 본 발명에 따르는 FePt 나노 입자의 집합체는 이러한 조건을 충분히 만족시킬 수 있다.

이하, 또한 본 발명을 특정하는 사항에 관해서 설명한다.

〔금속의 성분과 조성〕

본 발명의 금속 자성 입자는, 주성분과 이들의 조성이 화학식 1로 나타내어지는 것이다.

화학식 1

위의 화학식 1에서,

T는 Fe 또는 Co의 1종 또는 2종이고,

M은 Pt 또는 Pd의 1종 또는 2종이고,

Z는 Ag, Cu, Bi, Sb, Pb 및 Sn으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이다.

T와 M은 대표적으로는 Fe와 Pt이다. 면심정방정을 형성하는 조성으로서는 X=0.5가 이상적이지만, X가 0.3 내지 0.7의 범위에서도 면심정방정이 10 내지 100%인 금속조직을 수득할 수 있다. Z 성분은 폴리올법에 의한 FePt 입자합성시에 fcc 구조로부터 fct 구조로의 결정 구조 전이온도(Tt)를 저하시킬 수 있지만, 경우에 따라서는 함유하지 않아도 양호하다. 즉, Y의 값은, Z의 종류에 따라 최적치는 다르지만 0.7 내지 1.0의 범위이면 양호하다. Y가 0.7 미만인 경우에는 Z가 지나치게 많아져 fct 구조의 발현을 저해하기 때문에, 자기특성이 급격한 악화가 발생하여 바람직하지 못하다. 본 발명에 따르는 금속 자성 입자의 조성분석은 EDX 측정으로 실시할 수 있다. 또, 금속성분으로서는, 화학식 (1)로 나타내어지는 성분조성의 금속입자로 이루어지는 것이 이상적이지만, 제조상 불가피하게 혼입되는 불순물이 존재하는 것은 허용된다.

본 발명에 따르는 금속 자성 입자의 성분조성은, 상기와 같이 FePt가 대표적이다. 따라서, 이하의 설명에 있어서, 본 발명에 따르는 화학식 (1)의 금속 자성 입자를, 설명상 단순히 FePt 입자라고 약칭하는 경우가 있다.

〔면심정방정의 비율〕

면심정방정의 부피비율(용적%)이 10용적% 미만인 경우에는 자기이방성이 작아지며 자기기록재료로서 필요한 보지력 및 열안정성이 수득되지 않게 된다. 자기이방성이 지나치게 큰 경우에는 보자력이 지나치게 커지기 때문에, 자기 기록 매체용도에 사용하는 것이 곤란해지는 경우도 있지만, 강력한 영구자석용도에는 오히려 적합하다. 따라서, 본 발명의 금속 자성 입자의 면심정방정(fct)의 비율은, 부피비율로 10 내지 100%로 한다.

FePt 입자의 결정 구조에 관해서는, Fe 원자의 메스바우어 분광측정에 의한 강자성 구조의 부피비율을 해석하는 것이 양호하다. 결정 구조의 비율은, 통상 X선회절의 피크강도의 비교에 의해서 이루어지는 경우가 많지만, FePt의 fcc 구조와 fct 구조의 X선회절 패턴은 거의 동일하며, 또한 fct 구조에서만 수득되는 (001), (110)의 반사는 강도가 대단히 약하기 때문에, 정량화를 실시하는 것은 곤란하다. 따라서, Fe 원자의 메스바우어 분광측정에 의해, 자기질서하에 있는 Fe 원자의 개수비율을 구하고, 이것을 fct 구조의 부피비율로 할 수 있다.

〔입자 직경, 입도 분포 및 입자 간격〕

본 발명에 따르는 금속 자성 입자의 집합체는, 투과 전자 현미경(TEM) 관찰에 의한 입자 직경의 평균치가 30nm 이하, 바람직하게는 10nm 이하이다. 그리고, 각각의 입자는 서로 간격을 두고, 바람직하게는 1nm 이상의 간격을 두고 단분산된 상태에 있다. 입자의 입자 직경, 입도 분포 및 입자 간격은 TEM 관찰에 의해 평가하며, 액체중의 입도 분포는 동적 광산란법에 의해 평가할 수 있다. 또, 입자 농도가 낮으면 동적 광산란법으로 측정할 수 없기 때문에, 용매증발 등의 조작에 의해 용액농도를 농축시킬 필요가 있다. 동적광산란식 입도 분포계로서는, FPAR1OOO[참조: 오오쓰카덴시 가부시키가이샤 제조] 등이 있다.

입자 간격은 구체적으로는 아래와 같이 정의할 수 있다. 입자가 이차원적인 넓이를 가지고 단층으로 분산되어 있는 경우, 이의 TEM 사진으로부터 입자가 500개 이상 존재하는 영역의 면적(S)을 산출하며, 당해 영역에 포함되는 입자의 개수(N)를 헤아린다. 또한 당해 영역의 평균 입자 직경을 r로 한다. 입자 1개가 점유하는 면적을 한 변이 R의 정방형으로서 나타내면 수학식 A과 같이 된다.

입자간의 평균 거리(D)를 수학식 B와 같이 정의한다.

기체 위의 입자 간격은, 입자의 입체 장해 정도에 의존한다. 입자의 입체장해가 입자의 표면에 흡착되어 있는 계면활성제에 의존하는 경우, 당해 계면활성제의 종류에 따라서도 다르지만, 입자 간격은 1 내지 10Onm 사이로 조절할 수 있다. 또한 분산액 중에 현탁시키는 경우에는, 상기의 입자 간격의 최소치를 하한으로 하여, 입자 농도의 저하에 의해서 입자 간격을 증가시킬 수 있다.

〔자기특성〕

본 발명에 따르는 금속 자성 입자의 집합체는, 결정 구조 전이 개시온도가 400℃ 이하, 포화 자화(σs)가 5 내지 96.16A㎡/kg, 보자력(Hc)이 79 내지 3820kA/m이다. 자기특성(Hc, os)에 관해서는, 이의 대상물에 의해 SQUID 자기측정장치 또는 진동시료형 자력계(VSM)에 의해 측정할 수 있다.

〔제조방법〕

다음에, 당해 금속 자성 입자가 분산된 집합체를 제조하는 방법에 관해서 설명한다.

우선, 서로 상 분리하는 액상의 유기 매체(A)와 유기 매체(B)를 준비하고, 적절한 계면활성제를 준비한다. 구체적으로는, 유기 매체(A)로서 알콜계 액체, 유기 매체(B)로서 수 용해도가 1중량% 미만이고 또한 비점이 200℃ 이하, 바람직하게는 100℃ 미만의 액체, 유기 매체(C)로서 계면활성제(분산제)를 준비한다. 유기 매체(A)는 fct 구조를 함유하는 FePt 나노 입자를 폴리올 프로세스로 직접 합성한 경우의 반응후의 액일 수 있다.

첫 번째 방법에 있어서는, 유기 매체(A)에 FePt 나노 입자(P)의 그룹이 포함되는 액(A+P)을 준비하고, 한편, 유기 매체(B)에 계면활성제의 유기 매체(C)를 가한 액(B+C)을 준비한다. 액(A+P)과 액(B+C)을 혼합하여 강제교반(진탕)하고, P의 표면에 C가 부착된 입자(CP)를 형성시킨다. 이어서, 당해 혼합물을 정치 또는 원심분리함으로써, CP가 상대적으로 적은 액(A)을 주로 하는 상(A상)과, CP가 상대적으로 많은 액(B)을 주로 하는 상(B상)으로 상 분리하고, A상을 제거하고 B상을 회수한다. 이것(B상)은, 각각의 입자(P)의 표면에 계면활성제(C)가 소정의 두께로 피착된 상태의 것이며, 이에 의한 용매친화성이나 정전적 반발력의 효과에 의해, 입자끼리 반작용을 받아 B액 중에서 분산된다. 또한, 이상적으로는 B액을 증발 제거해 가면, 당해 계면활성제(C)가 입체장해가 되어 입자끼리 접하는 것이 방해받아 각각의 입자의 표면에 존재하는 계면활성제(C) 층의 간격을 가지고 각각의 입자가 분산된 상태의 FePt 나노 입자의 집합체가 수득된다. 이것을 다시 B액에 첨가하면, 입자끼리가 반작용을 받아 액 중에서 분산되는 현탁상태로 복원시킬 수 있다.

두번째 방법에 있어서는, 유기 매체(A)에 FePt 나노 입자(P)의 응집물과 계면활성제의 유기 매체(C)를 가한 액(A+P+C)을 준비한다. 한편, 유기 매체(B)에 계면활성제의 유기 매체(C)를 가한 액(B+C)을 준비한다. 액(A+P+C)과 액(B+C)을 혼합하여 강제교반(진탕)하고, P의 표면에 C가 부착된 입자(CP)를 형성시킨다. 다음에, 당해 혼합물을 정치 또는 원심분리함으로써, CP가 상대적으로 적은 액(A)을 주로 하는 상(A상)과, CP가 상대적으로 많은 액(B)을 주로 하는 상(B상)으로 상 분리하여, A상을 제거하고 B상을 회수한다. 이것(B상)은, 각각의 입자(P)의 표면에 계면활성제(C)가 소정의 두께로 피착된 상태의 것이며, 이에 의한 용매친화성이나 정전적 반발력의 효과에 의해, 입자끼리 반작용을 받아 B액 중에서 분산된다. 또한, 이상적으로는 B액을 증발 제거해 가면, 당해 계면활성제(C)가 입체장해가 되어 입자끼리 접하는 것이 방해받아 각각의 입자의 표면에 존재하는 계면활성제(C) 층의 간격을 가지고, 각각의 입자가 분산된 상태의 FePt 나노 입자의 집합체가 수득된다. 이것을 다시 유기 매체(B)에 첨가하면, 입자끼리 반작용을 받아 액중에서 분산되는 현탁상태로 복원시킬 수 있다.

세 번째 방법에 있어서는, 유기 매체(A)에 FePt 나노 입자(P)의 응집물과 계면활성제의 유기 매체(C)를 가한 액(A+P+C)과, 유기 매체(B)를 준비한다. 액(A+P+C)과 액(B)을 혼합하여 강제교반(진탕)하고, P의 표면에 C가 부착된 입자(CP)를 형성시킨다. 이어서, 당해 혼합물을 정치 또는 원심분리함으로써, CP가 상대적으로 적은 액(A)을 주로 하는 상(A상)과, CP가 상대적으로 많은 액(B)을 주로 하는상(B상)으로 상 분리하여, A상을 제거하고 B상을 회수한다. 이것(B상)은, 각각의 입자(P)의 표면에 계면활성제(C)가 소정의 두께로 피착된 상태의 것이며, 이에 의한 용매친화성이나 정전적 반발력의 효과에 의해, 입자끼리 반작용을 받아 B액 중에서 분산된다. 또한 이상적으로는 B액을 증발 제거해 가면, 당해 계면활성제(C)가 입체장해가 되어 입자끼리 접하는 것이 방해받아 각각의 입자의 표면에 존재하는 계면활성제(C)층의 간격을 가지고, 각각의 입자가 분산된 상태의 FePt 나노 입자의 집합체가 수득된다. 이것을 다시 유기 매체(B)에 첨가하면, 입자끼리 반작용을 받아 액중에서 분산되는 현탁상태로 복원시킬 수 있다.

즉, 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 방법에 공통하는 사항을 갖는 제조방법으로서,

당해 금속 자성 입자(P)의 그룹과, 서로 상 분리하는 액체상의 유기 매체(A) 및 유기 매체(B)와, 계면활성제로서 기능하는 유기 매체(C)가 합체된 합체물을 준비하며,

이러한 상 분리된 상태로부터 B상을 회수하고,

수득된 B상으로부터, 필요에 따라, 유기 매체(B)를 원하는 양만큼 건조시키는 것으로 이루어진 제조방법에 의해서, 서로 단분산된 금속 자성 입자의 집합체를 수득할 수 있다.

수득된 금속 자성 입자의 집합체는, 유기 매체(B)의 실질상 전체가 건조된 것이라도(이 경우에는, 각각의 입자의 표면에 존재하는 유기 매체(C)의 층에 대응하는 간격을 두고 서로 분산된 상태가 된다), 이것을 유기 매체(B)에 첨가하면, 입자끼리 반작용을 받아 액 중에서 분산되는 상기 B상의 현탁상태로 복원할 수 있다.

또한, 이러한 제조방법으로 수득된 B상으로부터 불순물을 적게 하여 정제하기 위해서, 이하의 방법을 채용하는 것이 바람직하다.

〔정제법〕

상기 제조방법에서 채취된 B상에 물 및/또는 알콜을 첨가하고, 수득된 합체물을 강제교반하거나 진탕하고, 당해 혼합물을 정치 및/또는 원심분리함으로써, 상기의 입자(CP)의 현탁량이 상대적으로 적은 물 및/또는 알콜이 주성분인 상(W상)과, 상기의 입자(CP)의 현탁량이 상대적으로 많은 유기 매체(B)가 주성분인 상(B'상)으로 상 분리시키고, 이러한 상 분리된 상태로부터 B'상을 회수하여, 수득된 B'상으로부터, 필요에 따라, 유기 매체(B)를 원하는 양만큼 건조시킨다. 이것에 의하면, W상으로 불순물이 이행되기 때문에, 당해 W상을 시스템 밖으로 제거함으로써, 불순물 농도가 낮은 B'상을 수득할 수 있다.

〔유기 매체(A), 유기 매체(B) 및 유기 매체(C)〕

본 발명에 사용하는 유기 매체(A)와 유기 매체(B)는 서로 상 분리하는 것이다. 유기 매체(A)로서는 fct 구조를 함유하는 FePt 나노 입자를 폴리올 프로세스로 직접 합성한 경우의 반응 후의 액일 수 있으며, 이 경우에는, 반응 후의 액중에 FePt 나노 입자의 그룹이 존재한다. 이러한 반응후의 액은 일반적으로 각종의 성분을 포함한다. 본 발명자 등의 경험에 의하면, 이러한 반응 후의 액을 TG-DTA로 열감량을 계측한 결과, 400℃까지 승온시키더라도 20% 정도의 잔여물이 측정되었다. 이와 같은 고비점의 성분을 포함하는 용액은 그 후의 취급이 곤란하다. 또한 금속 이온 등의 불순물을 많이 포함하면 고밀도 자기 기록 매체, 나노스케일·일렉트로닉스, 영구자석, 생체 분자 표식제, 약제 캐리어 등에 사용하는 것이 곤란해지지만, 이러한 고비점 성분이나 금속 이온 등은, 상기의 제조방법에 의하면 B상측 으로 이동하는 양이 적어지기 때문에, 당해 반응 후의 액을 유리하게 사용할 수 있다.

유기 매체(A)로서 이러한 알콜계의 유기 액체를 사용한 경우에는, 유기 매체(B)로서는 수 용해도가 1중량% 미만이고 또한 비점이 200℃ 미만인 유기 액체를 사용하는 것이 양호하다. 이러한 유기 매체(B)로서는, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 클로로포름 등을 들 수 있다. 이러한 유기 매체(B)는 최종적으로 가열 및/또는 감압에 의해, 건조시키는 것이 용이하고 또한 수 용해도가 낮기 때문에 매체(B) 중의 불순물을 물로 세정하는 것이 가능해진다.

수득된 B상을 정제함에 있어서, 물 이외에도, 알콜(유기 매체(B)와 상 분리하는 것)을 물과 병용하여 또는 단독으로 사용할 수 있다. 이러한 알콜은 B상중에용해한 경우도 분류(分留)에 의해 용이하게 제거할 수 있다.

본 발명에 사용하는 유기 매체(C)는 계면활성제이다. 본 발명에서 사용하는 계면활성제로서는, 금속입자표면에 흡착되기 쉬운 N원자를 갖는 아민 그룹, 아미드 그룹 및 아조 그룹을 갖는 유기 화합물로 이루어진 계면활성제나 폴리비닐피롤리돈이나 또한 설폰 그룹, 설핀 그룹, 포스폰 그룹, 포스핀 그룹, 카복실레이트 그룹, 포스포네이트 그룹, 포스피네이트 그룹, 설포네이트 그룹, 설피네이트 그룹, 티올 그룹 및 카복실 그룹 중 어느 하나를 구조중에 함유하는 유기 화합물로 이루어진 계면활성제가 적합하게 사용된다.

B상(또는 B'상)중의 불순물의 질량농도를 구하는 방법으로서는, 당해 상에 포함되는 유기 매체(B), 상기의 입자(CP), 유기 매체(C)의 합계 질량 농도를 구하고, 그 다음에 역산에 의해서 구하면 양호하다. 유기 매체(B)는, 비점이 200℃ 미만인 액체이기 때문에, 건조에 의해 감소된 질량으로 구할 수 있고, 상기의 입자(CP)는 유도전도 플라스마발광분석법(ICP-AES)으로, 또한 유기 매체(C)는 액체크로마토그래피나 가스크로마토그래피에 의한 검량선법으로 구할 수 있다. 이러한 불순물의 질량농도가 1.0중량%를 초과하는 경우는, 분산액의 제물성을 제어하는 것이 곤란해지며, 또한 제품이나 제조장치의 오염의 원인이 되기 때문에 바람직하지 못하다.

이하에 본 발명의 실시예를 든다.

〔실시예 1〕

테트라에틸렌 글리콜 100ml에 철(III)아세틸아세토네이트와 백금(II)아세틸아세토네이트를 각각 0.13mmol 첨가하였다. 당해 액에 질소 가스를 400ml/min의 유량으로 불어 넣으면서 160rpm으로 교반을 계속함과 동시에 320℃에서 환류를 실시하면서 3.5시간 동안 반응을 실시하게 했다. 이에 의해 FePt의 미립자가 석출된 현탁액을 수득하였다. FePt 미립자는 서로 응집된 상태에 있었다. 당해 현탁액은, 테트라에틸렌 글리콜(TEG)을 주성분으로 하는 유기 매체(A)중에, FePt 나노 입자(P)의 그룹이 서로 접촉하여(응집상태로) 존재하는 상태에 있다. 당해 현탁액을 (A+P)액이라고 기재한다.

수득된 현탁액의 (A+P)액에, 분산제(계면활성제)로서(유기 매체(C)로서) 올레산과 올레일아민을, 액중의 전체 금속량에 대하여 각각 4배의 몰 농도가 되는 양으로 첨가하고, 80℃에서 1시간 동안 교반을 실시한 후, 진동수 5Hz, 진동거리 2cm에서 10시간 동안 진탕을 실시하였다. 이에 의해 (A+P+C)의 현탁액을 수득하였다.

한편, 사이클로헥산(유기 매체(B)) 100ml에 대하여, 올레산과 올레일아민(유기 매체(C))을 상기의 현탁액의 경우와 동량으로 첨가하고 교반하여 완전히 용해시키고, 이것에 의해 (B+C)의 액을 수득하였다.

상기의 (A+P+C)의 액 35ml과 상기의 (B+C)의 액 35ml를 하나의 용기에 넣고, 진동수 5Hz, 진동거리 2cm에서 10시간 동안 진탕을 실시하였다. 수득된 혼합액을 정치하고 이어서 원심분리함으로써, A액을 주성분으로 하는 A상과, B액을 주성분으로 하는 B상의 2상으로 상 분리시켜 A상과 B상으로 분별하였다. 분별한 B상의 액에는 FePt 미립자가 많이 현탁되고 있는 것이 관측된다.

다음에, 당해 B상의 액 35ml과 순수 35ml를 하나의 용기에 넣고, 진동수 5Hz, 진동거리 2cm에서 10시간 동안 진탕을 실시하였다. 수득된 액을 정치하고, 이어서 원심분리함으로써, 물을 주성분으로 하는 W상과, B액을 주성분으로 하는 B'상의 2상으로 분리시키고 W상과 B'상을 분별하였다. B'상에는 FePt 미립자가 현탁되고 있는 것이 관측된다.

수득된 B'상을 투과 전자 현미경(TEM)으로 관측하였다. 관측함에 있어서는 B'상을 기판에 도포한 다음 B'상을 자연건조시켰다. TEM 관찰에 의한 입자 직경의 평균치는 5.2nm, 표준편차가 1.0nm, 평균 입자 간격은 3.3nm이었다. 또한 입자 직경의 기하 평균치는 5.1nm, 기하 표준편차는 1.2이었다. 그 상태를 도 1의 TEM 사진에 도시한다. 도 1에 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 입자는 상기의 거의 동일한 간격을 두고 분산시키면서 2차원적으로 넓이를 갖는 단층막을 형성하고 있음을 알 수 있다. 이로부터, 각각의 입자표면에는 계면활성제가 균일하게 피착되어 있고, 입체장해효과를 가져오고 있는 것을 알 수 있다.

당해 B'상의 입자 농도는 7.85 ×10^-4중량%이고, 이러한 FePt 나노 입자의 집합체와 사이클로헥산 및 계면활성제의 합계가 99.5중량%이었다. 따라서, 이 이외의 다른 불순물은 0.5중량% 이하이다. 또한, 동적 광산란법에 의한 평균 입자 직경은 5nm이었다.

이것을 EDX에 의한 조성분석을 한 결과, Fe:Pt=59:41의 FePt 입자이었다. 또한 이 입자를 Fe 메스바우어 분광측정을 실시한 결과, 실온에서 L₁₀규칙상의 강자성 질서에 대응하는 흡수스펙트럼이 관측되며, 피팅에 의해 구한 L₁₀규칙상의 비율은 52용적%이었다. 그리고, SQUID에 의한 보자력(Hc)과 포화 자화(σs)를 측정한 결과, Hc가 125kA/m, σs가 51A㎡/kg이고, DSC 측정에 의한 결정 구조 전이 개시온도(Tt)는 300℃이었다.

〔실시예 2〕

사이클로헥산측에 첨가한 계면활성제(유기 매체(C))를, 전부(A+P+C)의 현탁액측으로 옮겨 첨가한 점 이외에는, 실시예 1을 반복하였다. 즉, 실시예 1과 동일한 방법으로, (A+P+2C)의 현탁액을 제조하였다. 이러한 (A+P+2C)의 액 35ml과 사이클로헥산(유기 매체(B)) 35ml를 하나의 용기에 넣고, 진동수 3Hz, 진동거리 10cm에서 10시간 동안 진탕을 실시하고, 이후에는, 실시예 1과 동일한 처리를 반복하여 B'상을 수득하였다. 수득된 B'상은 실시예 1의 것과 거의 변화가 없는 것이었다.

〔실시예 3〕

80℃에서 1시간의 교반을 부여하지 않은 점 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 (A+P+C)의 현탁액을 수득하였다. 이러한 (A+P+C)의 현탁액에 실시예 1과 동일하게 하여 (B+C)의 액을 첨가하고, 이후에는, 실시예 1과 동일한 처리를 반복하여 B'상을 수득하였다. 수득된 B'상은 실시예 1의 것과 거의 변화가 없는 것이었다.

〔실시예 4〕

사이클로헥산측에 첨가한 계면활성제(유기 매체(C))를, 전부 (A+P+C)의 현탁액측으로 옮겨 첨가하고, 또한 80℃에서 1시간의 교반을 부여하지 않은 점 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 (A+P+2C)의 현탁액을 제조하였다. 이러한 (A+P+2C)의 액 35ml과 사이클로헥산(유기 매체(B)) 35ml를 하나의 용기에 넣고, 진동수 3Hz, 진동거리 10cm에서 10시간 동안 진탕을 실시하고, 이후에는, 실시예 1과 동일한 처리를 반복하여 B'상을 수득하였다. 수득된 B'상은 실시예 1의 것과 거의 변화가 없는 것이었다.

〔실시예 5〕

실시예 1과 동일한 제법으로 수득한 현탁액의 (A+P)액에, 실시예 1과 동일하게 올레산과 올레일아민(유기 매체(C))을, 액중의 전체 금속량에 대하여 각각 4배의 몰 농도가 되는 양으로 첨가하고, 진동수 3Hz, 진동거리 10cm에서 5시간 동안 진탕을 실시하였다. 이어서, 초음파를 1시간 동안 조사하고, 추가로 진동수 3Hz, 진동거리 10cm에서 5시간 동안 진탕하여, (A+P+C)의 현탁액을 수득하였다. 이러한 (A+P+C)의 현탁액에, 실시예 1과 동일하게 하여 (B+C)를 첨가하고, 이후에는, 실시예 1과 동일한 처리를 반복하여 B'상을 수득하였다. 수득된 B'상은 실시예 1의 것과 거의 변화가 없는 것이었다.

〔실시예 6〕

사이클로헥산측에 첨가한 계면활성제(유기 매체(C))를, 전부 (A+P+C)의 현탁액측으로 옮겨 첨가한 점 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여, 초음파 조사후의 (A+P+2C)의 현탁액을 수득하였다. 이러한 (A+P+2C)의 액 35ml과 사이클로헥산(유기 매체(B)) 35ml를 하나의 용기에 넣고, 진동수 3Hz, 진동거리 10cm에서 10시간 동안 진탕을 실시하고, 이후에는, 실시예 1과 동일한 처리를 반복하여 B'상을 수득하였다. 수득된 B'상은 실시예 1의 것과 거의 변화가 없는 것이었다.

〔비교예 1〕

테트라에틸렌 글리콜 10Oml에, 철(III)아세틸아세토네이트와 백금(II)아세틸아세토네이트를 각각 0.13mmol 첨가하였다. 이 액에 질소 가스를 400ml/min의 유량으로 불어 넣으면서 160rpm으로 교반을 계속함과 동시에, 320℃에서 환류를 실시하면서 3.5시간 동안 반응을 실시하게 하였다. 이것에 의해 FePt의 미립자가 석출된 현탁액을 수득하였다.

수득된 혼탁액 100mL에 대하여 메탄올 400g을 첨가하고, 5호 병에 분취하여 소형 냉각 원심기(로터형식 RT3S3)[참조: 히타치코키 가부시키가이샤 제조]를 사용하여 3000rpm으로 2시간 동안 분리조작을 실시하여 상청액과 침전물을 수득하였다.

상청액을 폐기한 후, 당해 5호 병에 30mL의 메탄올을 넣고, 초음파세정기로 30분에 걸쳐 분산시키고, 그 동안 스푼으로 바닥 문지르기 등을 실시하여, 바닥에 부착된 침전물이 없어지는 것을 확인하였다. 수득된 혼탁액을 상기와 동일한 원심분리기로 3000rpm으로 30분 동안 처리하여, 상청액과 침전물을 수득하였다. 이러한 조작을 추가로 1회 더 반복하여 FePt 입자의 침전물을 수득하였다. 이렇게 하여 수득된 FePt 입자의 집합체의 TEM 사진을 도 2에 도시하였다. 도 2에 볼 수 있는 바와 같이, 당해 FePt 입자가 격렬하게 응집되어 있는 것을 알 수 있다.

〔비교예 2〕

테트라에틸렌 글리콜 100ml에 철(III)아세틸아세토네이트와 백금(II)아세틸아세토네이트를 각각 0.13mmol 첨가하였다. 당해 액에 질소 가스를 400ml/min의 유량으로 불어 넣으면서 160rpm으로 교반을 계속함과 동시에, 320℃에서 환류를 실시하면서 3.5시간 동안 반응을 실시하게 하였다. 이에 의해 FePt의 미립자가 석출된 현탁액을 수득하였다. FePt 미립자는 서로 응집된 상태에 있었다.

수득된 혼탁액을 그대로 5호 병에 분취하고, 소형 냉각 원심기(rotor형식 RT3S3)[참조: 히타치코키 가부시키가이샤 제조]를 사용하여, 3000rpm으로 2시간 동안 분리조작을 실시하였지만, 거의 침전물은 수득되지 않았다.

본 발명에 따라, 고밀도 자기 기록 매체로서, 열 흔들림의 문제가 없고, 높은 이방성을 가지며, 또한 큰 보자력을 나타내는 FePt계의 자성금속 나노 입자가 제조된다.

Claims

주성분과 이들의 조성이 화학식 1로 표시되며, 잔부(殘部)가 제조상 불가피한 불순물로 이루어진 금속의 자성 입자로 이루어지며, 면심정방정(面心正方晶)의 비율이 10 내지 100%의 범위에 있으며, 입자 직경의 평균치가 30nm 이하이고 또한 각각의 입자가 서로 간격을 두고 분산된 상태에 있는 금속 자성 입자의 집합체.

화학식 1

위의 화학식 1에서,

T는 Fe 또는 Co의 1종 또는 2종이고,

M은 Pt 또는 Pd의 1종 또는 2종이고,

Z는 Ag, Cu, Bi, Sb, Pb 및 Sn으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이고,

X는 0.3 내지 0.7이고,

Y는 0.7 내지 1.0이다.
제1항에 있어서, 입자 직경의 평균치가 10nm 이하이고 각각의 입자가 1nm 이상의 간격을 두고 분산된 상태에 있는 금속 자성 입자의 집합체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 입자가 서로 반작용을 받아 입자간의 접합이 억제된 상태에 있으며, 또한 전체적으로 유동을 나타내는 상태에 있는 금속 자성 입자의 집합체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 입자의 표면에 계면활성제가 피착되어 있는 금속 자성 입자의 집합체.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 결정 구조 전이 개시온도가 400℃ 이하인 금속 자성 입자의 집합체.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 금속 자성 입자가 서로 1nm 이상의 간격을 두고 분산매 속에 분산되어 있으며, 당해 금속 자성 입자의 분산매 속의 농도가 1.0 ×10^-5용적% 이상 40용적% 이하이고, 당해 금속 자성 입자의 동적 광산란법에 의한 평균 입자 직경이 30nm 이하인, 금속 자성 입자의 집합체.
제6항에 있어서, 분산매가 분자 중에 아민 그룹, 아미드 그룹, 아조 그룹, 카복실 그룹, 설폰 그룹, 설핀 그룹, 포스폰 그룹, 포스핀 그룹, 카복실레이트 그룹, 포스포네이트 그룹, 포스피네이트 그룹, 설포네이트 그룹, 설피네이트 그룹 및 티올 그룹 중의 어느 하나를 함유하는 유기 화합물로 이루어진 계면활성제와 수 용해도가 1중량% 미만이고 비점이 100℃ 미만인 유기 액체로 이루어지는 금속 자성입자의 집합체.
제7항에 있어서, 수 용해도가 1중량% 미만이고 비점이 100℃ 미만인 유기 액체, 계면활성제 및 금속 자성 입자 이외의 불순물이 1.0중량% 이하인 금속 자성 입자의 집합체.
제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 입자가, 기체(substrate)의 표면 위에서 서로 1nm 이상의 간격을 두고 단층 또는 다층으로 분산된 상태에 있는 금속 자성 입자의 집합체.
제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 포화 자화(σs)가 5 내지 96.16A㎡/kg인 금속 자성 입자의 집합체.
제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 보자력(Hc)이 79 내지 3820kA/m인 금속 자성 입자의 집합체.
주성분과 이들의 조성이 화학식 1로 표시되며, 잔부가 제조상 불가피한 불순물로 이루어진 금속 자성 입자로 이루어지며, 면심정방정의 비율이 10 내지 100%의 범위에 있으며, 입자 직경의 평균치가 30nm 이하인 금속 자성 입자(P)의 그룹,

서로 상 분리하는 액체상의 유기 매체(A) 및 유기 매체(B) 및

계면활성제로서 기능하는 유기 매체(C)가 합체된 합체물을 준비하고,

당해 합체물을 강제교반하거나 진탕함으로써, 입자(P)의 표면에 유기 매체(C)가 부착된 입자(CP)가 현탁된 현탁액을 형성시키고,

당해 현탁액을 정치 또는 원심분리함으로써, 입자(CP)의 현탁량이 상대적으로 적은 유기 매체(A)가 주성분인 상(A상)과 입자(CP)의 현탁량이 상대적으로 많은 유기 매체(B)가 주성분인 상(B상)으로 상 분리시키며,

이러한 상 분리된 상태로부터 B상을 회수하며,

수득된 B상으로부터, 필요에 따라, 유기 매체(B)를 원하는 양만큼 건조시킴을 특징으로 하는, 각각의 입자가 서로 간격을 두고 분산된 금속 자성 입자의 집합체의 제조방법.

화학식 1

위의 화학식 1에서,

T는 Fe 또는 Co의 1종 또는 2종이고,

M은 Pt 또는 Pd의 1종 또는 2종이고,

Z는 Ag, Cu, Bi, Sb, Pb 및 Sn으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이고,

X는 0.3 내지 0.7의 범위이고,

Y는 0.7 내지 1.0이다.
제12항에 있어서, 계면활성제가 분자 중에 아민 그룹, 아미드 그룹, 아조 그룹, 카복실 그룹, 설폰 그룹, 설핀 그룹, 포스폰 그룹, 포스핀 그룹, 카복실레이트 그룹, 포스포네이트 그룹, 포스피네이트 그룹, 설포네이트 그룹, 설피네이트 그룹 및 티올 그룹 중의 어느 하나를 함유하는 유기 화합물로 이루어지는 제조방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 액상의 유기 매체(A)가 알콜계 액체이고, 액상의 유기 매체(B)가, 수 용해도가 1중량% 미만이고 또한 비점이 200℃ 미만인 유기 액체인 제조방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 유기 매체(A)가 fct 구조를 함유하는 FePt 나노 입자를 폴리올 프로세스(polyol process)로 직접 합성하였을 때의 반응 후의 액체인 제조방법.
제12항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 따르는 방법으로 채취된 B상에 물 및/또는 알콜을 첨가하고, 수득된 합체물을 강제교반한 다음, 당해 혼합물을 정치 및/또는 원심분리함으로써, 입자(CP)의 현탁량이 상대적으로 적은 물 및/또는 알콜이 주성분인 상(W상)과 입자(CP)의 현탁량이 상대적으로 많은 유기 매체(B)가 주성분인 상(B'상)으로 상 분리시키고, 이러한 상 분리된 상태에서 B'상을 회수하고, 수득된 B'상으로부터, 필요에 따라, 유기 매체(B)를 원하는 양만큼 건조시키는 것으로 이루어진, 서로 분산된 금속 자성 입자의 집합체의 제조방법.