課題番号                ：S-20-NI-0044

利用形態                ：機器利用

利用課題名（日本語）    ：磁気ナノ微粒子の交流磁化率と熱散逸特性

Program Title (English) ：AC susceptibility and heat dissipation of magnetic nanoparticles

利用者名（日本語）      ：濵田颯太¹⁾, 児玉慶太¹⁾, 青木孝太²⁾, 一柳優子¹⁾³⁾

Username (English)     ：S. Hamada¹⁾, K. Kodama¹⁾, K. Aoki²⁾, Y. Ichiyanagi¹⁾³⁾

所属名（日本語）        ：1) 横国大学院理工, 2) 横国大院環情, 3)阪大院理

Affiliation (English)  ：1) 2) Yokohama Nat. Univ., 3) Osaka Univ.

１．概要（Summary ）

我々はこれまで交流磁場中で発熱する磁気ナノ微粒子の、がん治療技術への応用を検討してきた。本報告では、Mg_0.8Zn_0.2Fe₂O₄磁気ナノ微粒子の交流磁化率測定と交流磁場中における昇温測定を行い、得られた結果を発熱機構の観点から評価する。

２．実験（Experimental）

使用した装置：高感度SQUID磁化測定装置

湿式混合法により作製されたSiO₂包含Mg_0.8Zn_0.2Fe₂O₄磁気ナノ微粒子の交流磁化率の温度依存性を精査した。測定は粒径別(9 ~ 20 nm)に150 ~ 350 Kの範囲で行った。また、交流磁場中での昇温測定を行い、得られた結果から熱散逸量を算出した。

３．結果と考察（Results and Discussion）

図1. 粒径別交流磁化率温度依存性測定

磁場強度h = 1 Oe、周波数f = 100 Hzにおける交流磁化率測定では、粒径の増加に伴い交流磁化率虚数部χ”のピーク温度は高温側へシフトし、粒径18 nmのサンプルが体温(T = 310 K）付近においてピークを持った。このことから、昇温測定においても18 nmのサンプルで高い発熱が得られることが示唆された。交流磁場中(h = 130 ~ 190 Oe, f = 15 kHz)での昇温測定では、18 nmのサンプルで最大約8 Kの発熱を確認した。磁気緩和損失の理論式から算出した熱散逸量と実際の熱散逸量を比較した結果、グラフの概形はおおむね一致した。このことから、今回作製した磁気ナノ微粒子の発熱機構は磁気緩和損失が支配的であることが明らかとなった。

図2. 熱散逸量の理論値と測定値の比較

４．その他・特記事項（Others）

名古屋工業大学の日原先生には、温かいご指導ご鞭撻を賜りました。心より感謝申し上げます。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）

(1) 濵田颯太, 青木孝太, 児玉慶太, 梨本健太朗, 沖増光彦, 小原健太郎, 中澤健太, Nurul Adibah Saadon, 一柳優子, 「SiO₂包含Mg-ferriteナノ微粒子のZnドープ効果と発熱特性」, 第68回応用物理学会春季学術講演会（オンライン）2021年3月16-19日, 18a-P03-11

(2) 児玉慶太,　大嶋晃人,　神田康平,　青木孝太,　濵田颯太,　梨本健太朗,　一柳優子, 「PEG包含Ni-Fe系磁気ナノ微粒子の磁気緩和損失と熱散逸特性」, 日本物理学会　2021年春季大会(オンライン) 2021年3月12-15日, PSC-2A.

６．関連特許（Patent）

なし。