초록 ▼

(1) 기능성 분자자석의 제조 및 양자특성 정립
1) Mn12 단분자 자석의 합성 및 양자물리 특성 규명 (5 : 10, D>=-0.5)
- Mn12 단분자 자석의 peripheral ligand 조절 방법의 개발
- 표면 기능성 Mn12 단분자 자석의 합성, 단분자 자석 박막의 제조
STM을 이용한 개별 단분자 자석의 관찰 및 양자자기 현상 규명
- Mn12 이합체 단분자자석의 합성 및 단분자 자석 박막의 제조
STM을 이용한 개별 단분자 자석의 관찰 및 양자자기 현상 규명
2) 새로운

(1) 기능성 분자자석의 제조 및 양자특성 정립
1) Mn12 단분자 자석의 합성 및 양자물리 특성 규명 (5 : 10, D>=-0.5)
- Mn12 단분자 자석의 peripheral ligand 조절 방법의 개발
- 표면 기능성 Mn12 단분자 자석의 합성, 단분자 자석 박막의 제조
STM을 이용한 개별 단분자 자석의 관찰 및 양자자기 현상 규명
- Mn12 이합체 단분자자석의 합성 및 단분자 자석 박막의 제조
STM을 이용한 개별 단분자 자석의 관찰 및 양자자기 현상 규명
2) 새로운 금속 산화물계 단분자 자석의 제조 및 특성규명
3) 시안계 단분자 자석 화합물의 발견 및 양자물리 특성 규명
(2) 금속/유기라디칼 분자자석 제조기술 및 저온 분자 박막의 제조공정 개발
1) 원자층 증착법(ALD)를 이용하여 $Fe(CO)_5$와 TCNE의 교대적층으로 $Fe(TCNE)_2$, 박막제조
2) UV 조사에 의한 상온 제조 공정 확립
3) 역산화환원 반응에 의한 M(TCNE) 분자자석 제조 공정의 개발
(3) 나노 입자의 조립을 통한 고주파 나노연자석 코어의 제조 공정 확립
1) 나노자석의 기상제조
- 흡습성 고체 분자전구체의 기화를 위한 장치제작 완료
- 기상 반응 조건 조절을 위한 in situ 시료채집장치의 개발
- Fe 나노입자 성장 과정 모델링: 5에서 100 nm 까지 단계별 입자 성장 조건 파악
- 저온플라즈마 나노입자 표면처리장치 개발
2) 금속 나노입자의 제조 및 나노입자 표면제어 기술 개발
- Fe, FeN, Fe/Ni, FeSi 나노입자의제조 (크기 7 - 10 nm, 분산도 5 %)
- 철 나노입자에 실리카, 지르코니아 및 해프니아 코팅 (포화자화 1.9)
- 나노 철입자의 질화로 나노질화철입자 제조 (크기: 10 nm)
3) 연자석 코어 성형기술의 확립
- MPC (magnetic pulse compaction)에 의한 나노 연자석 분말의 성형기술 개발
- 철계 나노 분말의 성형을 통한 고주파용 고성능 연자석 코어 제조 공정 개발(200 MHz 까지 permeability 130 유지: 미국 특허 출원)

Abstract ▼

Various single molecule magnets having general forumula $[Mn_{12}O_{12}(O_2,CR)_{16}(H2O)_4]$ have been synthesized and characterized by X-ray crystallography and magnetic studies. All the Mn-based single molecule magnets show unusually large spin value and large negative anisotropy value

Various single molecule magnets having general forumula $[Mn_{12}O_{12}(O_2,CR)_{16}(H2O)_4]$ have been synthesized and characterized by X-ray crystallography and magnetic studies. All the Mn-based single molecule magnets show unusually large spin value and large negative anisotropy value. Furthermore, Mn12 SMMs with surface adhesive functional groups have been designed and applied to make Mn12 SMM monolayer which have been characterized by AFM and STM. A synthetic method to control ligand environments of Mn12 SMM has also been established. New Mn4, Mn6, Mn8 and Mn18 complexes have been syntheizred using Mn3 precursors. Each complexe showed unique magnetic properties characterized by SQUID magnetometer.
[fac-Fe(Tp)(CN)31- complex has been designed as a molecular building block for cyano-bridged transtion metal clusters. Various cluster complexes have been synthesized and characterized by various magnetic measurements. Especially, new cubane cluster $[Fe_4Ni_4(Tp)_8(CN)_{12}]$ was turned to be a SMM. This complex showed hysteresis loop at 0.5 K and quantum steps in the hysteresis loop as well as frequency dependent AC signals.
We also developed making molecular thin film of $M(TCNE)_2$, molecular based magnets by ALD method in ambient temperature. With this new process it can be possible to get a multi-layer molecular based magnet thin film constituted by various transition metal elements. This kind of molecular film can be used in a research of spintronics.
Air stable Fe nanoparticles coated by $SiO_2,\;ZrO_2$ and $HfO^2$ coated were synthesizedand and their structure and magnetic properties were studied. Dendrimer type ligand were syntheiszed and applied for making iron oxide nanoparticles as surfactants. The as-synthesized nanoparticles were characterized by high resolution transmission electron microscope (HRTEM) and X-ray diffractometer. The Superconducting quantum interference device magnetometer was used to study their magnetic properties. A HRTEM image confirmed the Core/shell structure of the nanoparticle. The Fe was in a bcc state and the $SiO_2$ material was in an amorphous state. The nanoparticles were basically in ferromagnetic state, and their magnetic properties depended strongly on annealing temperature. Their saturation magnetization increased with increasing annealing temperature, whereas their coercivity (Hc) was maximum for particle size 25.4nm and then deceases with the increase of particle size. X-ray diffraction experiments on the samples both before and after annealing indicate that the size of the Fe particle were increased with increasing annealing temperature. TGA study showed evidence of a weight lose of less 2% over the temperature range of 50-700C.
Fe-Si alloy nano particles produced from michanochemical milling were coated with SiO2 and Fe3O4 as a insulating layer. The process for making soft magnet core were successfully developed by adapting MPC method with the metal oxide coated Fe-Si alloy nanoparticles. This process affords well defined nano structure of softmagnet core and results in great increase in permeability even up to several hundred MHz.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...11
• 제 1 절 연구개발의 목적...11
• 제 2 절 연구개발의 필요성...12
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...26
• 제 1 절 분자자석의 국제 기술개발 동향...26
• 제 2 절 분자자석의 국내 기술 개발 동향...27
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...29
• 제 1 절 Mn12 분자자석...29
• 제 2 절 산화물계 자성 클러스터...78
• 제 3 절 시안계 자성 클러스터의 합성, 구조 분석 및 자기적 특성 분석...100
• 제 4 절 원자층 증착법을 이용한 전이금속-유기라디칼 분자박막의 상온공정 개발...136
• 제 5 절 광기능성 리간드 및 초미립 철 나노입자의 제조 기술 개발...149
• 제 6 절 고주파용 나노 연자석...168
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...243
• 제 1 절 계획 대비 달성도...243
• 제 2 절 대표적 성공사례...244
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...246
• 제 6 장 참고문헌...247