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技術 磁性流体

出願人 ナノマグネティックスリミテッド
発明者 メイズエリック
出願日 2000年11月27日 (20年7ヶ月経過) 出願番号 2001-540794
公開日 2003年5月7日 (18年2ヶ月経過) 公開番号 2003-515921
状態 未査定
技術分野 ナノ構造物 硬質磁性材料 軟質磁性材料
主要キーワード 直流バイアス源 熱移転 外部側壁 永久磁気 中空シェル フェリ磁性粒子 感圧センサー レーザー熱分解
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重要な関連分野

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図面 (1)

課題

担体液体中に分散したナノスケール強磁性又はフェリ磁性粒子を含む磁性流体媒体を提供すること。

解決手段

本発明は、複数の強磁性又はフェリ磁性粒子を含む磁性流体媒体であって、粒子のそれぞれが100nmより大きくない最大寸法を有し、該粒子が有機高分子シェル中で形成される工程を含む方法で該粒子が製造される、該媒体を開示する。本発明で使用することができる適切な有機高分子は、ナノスケール粒子を収容するための適切な空洞又は開口部を有するタンパク質、例えばタンパク質アポフェリチンである。本発明で使用されるフェリチンの利点の一つは、それが均一な大きさの粒子を選択するのに使用できることである。大きさの分散が狭いことによって流体単分散性強化され、適用した磁場に対する応答をより均一にすることができ、分散の安定性の強化が可能となる。

概要

背景

概要

担体液体中に分散したナノスケール強磁性又はフェリ磁性粒子を含む磁性流体媒体を提供すること。

本発明は、複数の強磁性又はフェリ磁性粒子を含む磁性流体媒体であって、粒子のそれぞれが100nmより大きくない最大寸法を有し、該粒子が有機高分子シェル中で形成される工程を含む方法で該粒子が製造される、該媒体を開示する。本発明で使用することができる適切な有機高分子は、ナノスケール粒子を収容するための適切な空洞又は開口部を有するタンパク質、例えばタンパク質アポフェリチンである。本発明で使用されるフェリチンの利点の一つは、それが均一な大きさの粒子を選択するのに使用できることである。大きさの分散が狭いことによって流体単分散性強化され、適用した磁場に対する応答をより均一にすることができ、分散の安定性の強化が可能となる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

複数の強磁性又はフェリ磁性粒子を含む磁性流体媒体であって、粒子のそれぞれが100nmより大きくない最大寸法を有し、該粒子が有機高分子シェル中で形成される工程を含む方法で該粒子が製造される、該媒体。

請求項2

強磁性又はフェリ磁性粒子が50nmより大きくない最大寸法を有する、請求項1に記載の磁性流体媒体。

請求項3

強磁性又はフェリ磁性粒子が15nmより大きくない最大寸法を有する、請求項1に記載の磁性流体媒体。

請求項4

流体中の強磁性又はフェリ磁性粒子がその最大寸法において約10%を越えて変化しない、請求項1、2又は3に記載の磁性流体媒体。

請求項5

流体中の強磁性又はフェリ磁性粒子がその最大寸法において約5%を越えて変化しない、請求項1、2又は3に記載の磁性流体媒体。

請求項6

強磁性又はフェリ磁性粒子のそれぞれが形成される有機高分子中に該粒子が収容されている、先の請求項1ないし5のいずれか1項に記載の磁性流体媒体。

請求項7

有機高分子シェルが除去されて被覆されていないナノ粒子が残る、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の磁性流体媒体。

請求項8

有機高分子シェルを炭化してナノ粒子コアを囲む炭素層が提供されている、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の磁性流体媒体。

請求項9

有機高分子が単一の分子又は複数分子の組合せであり1500kDまでの分子量を有する、先の請求項1ないし8のいずれか1項に記載の磁性流体媒体。

請求項10

有機高分子がナノスケールの粒子を収容するのに適した空洞又は開口部を有する、先の請求項1ないし9のいずれか1項に記載の磁性流体媒体。

請求項11

有機高分子がタンパク質アポフェリチンである、請求項10に記載の磁性流体媒体。

請求項12

強磁性又はフェリ磁性材料が金属、金属合金又はM型若しくはスピネルフェライトである、先の請求項1ないし11のいずれか1項に記載の磁性流体媒体。

請求項13

複数の強磁性又はフェリ磁性粒子であって、粒子のそれぞれが100nmより大きくない最大寸法を有し、該粒子が有機高分子シェル中で形成される工程を含む方法で該粒子が製造される、該粒子を含む流体媒体強磁性流体としての使用。

0001

本発明は、担体液体中に分散したナノスケール強磁性又はフェリ磁性粒子を含む磁性流体媒体強磁性流体)に関する。強磁性流体の製造方法も開示されている。

0002

強磁性流体は、担体の液体中におけるナノスケールの強磁性又はフェリ磁性粒子の安定な懸濁物である。粒子は、熱エネルギーが安定な懸濁物を維持するのに十分な程度に小さい。しかしながら、従来使用されてきた強磁性流体の製造方法にかかわらず、懸濁物は多分散系である(すなわち、粒子径の範囲は相対的に広い)。

0003

“強磁性”という用語は、“強磁性”又は“フェリ磁性”のいずれかである材料を含むために、本技術分野で使用されることが多い。本発明は、強磁性又はフェリ磁性のナノスケール粒子を含む流体を製造するために使用することができる。

0004

本発明の第1の観点に従うと、複数の強磁性又はフェリ磁性粒子を含む磁性流体媒体が提供され、該粒子のそれぞれは100nmより大きくない最大寸法を有し、該粒子は、有機高分子シェル内で粒子が形成される工程を含む方法によって製造される。

0005

好ましくは、強磁性又はフェリ磁性粒子は、50nmより大きくない最大寸法を有し、より好ましくは15nmより大きくない最大寸法を有する。

0006

好ましくは、磁性流体媒体は単分散性であり、このことは流体中における粒子の最大寸法が10%より大きく、好ましくは5%より大きく変化しないことを意味する。

0007

通常ナノ粒子の形は一般に球形であり、この場合、最大寸法は粒子の直径を意味する。ある環境下では、他の粒子形態成立する可能性があり、その場合は粒子の大きさは最大寸法という用語で表される。

0008

粒子を製造する本方法を実施した結果として、それぞれの強磁性又はフェリ磁性粒子は当初少なくとも一部は有機高分子中に収容されている。ある態様では、本発明の磁性流体媒体は、それらが製造された有機高分子中に依然として収容されている粒子を含む。本態様では、有機高分子シェルを官能化することができる(以下を参照)。他の態様では、有機高分子シェルが除去されてナノ粒子自体が残り、さらに他の態様では有機高分子シェルが炭化されてナノ粒子コアを取り囲む炭素層を提供する。

0009

本明細書における高分子という用語は、単一の分子又は複数の分子の組合せを意味し、1500kDまでの、典型的には500kDより小さい分子量を有する。

0010

高分子は、強磁性又はフェリ磁性粒子を収容し又は少なくとも部分的に収容することが可能であり、かつ従って、粒子を含むことが可能な適切な空洞を含んでいなければならず、これらの空洞は通常高分子中で完全に包囲されている。そうでない場合、高分子は、完全には取り囲まれてはいないがそれにも関わらず磁性粒子受容しかつ支持することが可能な適切な開口部を含むことができ、例えば開口部は高分子中の環状部分によって規定されるものであることができる。

0011

本発明で使用することができる適切な有機高分子は、ナノスケール粒子を収容するための適切な空洞又は開口部を有するタンパク質である。現在好ましいのは、タンパク質アポフェリチン(空洞が空であるフェリチン)である。しかしながら、他の適切なタンパク質は、例えばベン毛L−Pリング及びウィルスキャプシドを含む。

0012

選択した強磁性又はフェリ磁性材料磁気的に整列することが可能なものであることが必要である。材料は金属、金属合金又はM型若しくはスピネルフェライトであってもよい。金属、金属合金又はフェライトは一又は複数の以下のものを含むことができる:アルミニウムバリウムビスマスセリウムクロムコバルト、銅、ジスプロシウムエルビウムユーロピウムガドリニウムホルミウム、鉄、ランタンルテチウムマンガンモリブデンネオジムニッケルニオブパラジウム白金プラセオジウムプロメチウムサマリウムストロンチウムテルビウムツリウムチタンバナジウムイッテルビウム、及びイットリウム。金属、金属合金又はフェライトは好ましくは、一又は複数の以下を含む:コバルト、鉄及びニッケル。

0013

本発明の磁性流体媒体の一つの態様において、粒子は有機高分子、好ましくはタンパク質被覆中に収容され又は包まれており、このことにより凝集及び酸化が阻止され、さらにこれが種々の担体液体中に分散可能となり又は汚染物に結合可能となるように官能化することができる表面を提供する。例えば、表面を官能化してそれを疎水性にすることができ、これによって非極性担体液体への分散が可能となる。例えば他の例では、金属結合性リガンドで表面を官能化して、廃棄物質のような物質から金属汚染物を除去するための利用に媒体を使用できるようにすることができる。

0014

この態様では、選択した強磁性又はフェリ磁性材料は好ましくは金属、例えばコバルト、鉄、又はニッケル;又は金属合金;又はM型フェライトである。より好ましくは、強磁性又はフェリ磁性材料は金属又は金属合金である。

0015

本発明は最も好ましくは鉄貯蔵タンパク質、フェリチンを利用し、これらの内部空洞を利用してナノスケールの磁気粒子を生成する。フェリチンは400kDの分子量を有する。フェリチンは生物主全体を通じて鉄代謝に利用され、その構造は種の間で高度に保持されている。それは24のサブユニットから成り、それらは自己集合して外径が約12nmの中空シェルを提供する。これは直径8nmの空洞を有し、それは通常4500の鉄(III)原子常磁性フェリハイドライトの形で貯蔵する。しかしながら、このフェリハイドライトは除去することができ(フェリハイドライトを欠くフェリチンを“アポフェリチン”という)、他の物質を取り込むことができる。フェリチンのサブユニットは密に詰まっているが、3層及び4層軸に空洞への通路がある。現在のところ本発明で使用するのが好ましい高分子はアポフェリチンタンパク質であり、これは直径が8nm程度の空洞を有する。このタンパク質を拡張して直径が8nmより大きいものを収容することが可能であるので、このタンパク質に収容される強磁性又はフェリ磁性粒子は約15nmまでの直径を有する。

0016

フェリチンは天然には脊椎動物無脊椎動物、植物、真菌酵母、細菌に見出すことができる。これは組換え技術により合成で製造することもできる。内部の空洞に粒子を収容可能であるという本質的な特徴を維持しつつ変異形態を合成することが可能であっても、これらの合成型天然型と同一である。これらの全ての天然型及び合成型フェリチンの使用を、本発明では意図している。

0017

強磁性流体の担体液体はそれ自体公知である。担体液体は極性又は非極性であることができる。典型的な極性担体液体は、水、低級アルコール、例えばエタノール合成エステルを含む。本発明では水が好ましい。使用可能な典型的な非極性担体溶媒は、有機溶媒、例えばヘプタンキシレン、又はトルエン、他の炭化水素ポリグリコールポリフェニルエーテルペルフルオロポリエーテルシラヒドロカーボンハロカーボン、又はスチレンである。

0018

典型的には水性媒体中の有機高分子の懸濁物を、ナノ粒子が含まれ又はそれを構成することとなる適切な一又は複数の金属のイオン源と組み合わせる方法によって、ナノ粒子を製造することができる。そうしない場合は、本発明ではより好ましくはないが、有機高分子の原料を添加する懸濁液に金属イオン源を存在させることもできる。

0019

有機高分子と金属イオンの混合物撹拌して均一化する。

0020

ナノ粒子が元素金属を含むこととなる場合には、好ましくは不活性雰囲気下に懸濁液に還元を行い、これによって有機高分子の空洞中にナノスケールの金属粒子が形成される。ナノ粒子がフェライトの場合、酸化を行い、これによって有機高分子の空洞中にナノスケールのフェライト粒子が形成される。金属イオンを添加する間に還元/酸化工程を反復して行い(各サイクルは同一又は異なってもよい)、ナノ粒子を形成する。

0021

得られた懸濁物を、例えば透析技術により処理して、高分子によって収容されていない粒子を除去しする。所望の場合には、収容されたナノ粒子を、所望の担体液体媒体に懸濁する前に例えば遠心分離によって、分離することができる。

0022

ある態様では、高分子の収容体を除去して、被覆のないナノ粒子を残すことができる。例えば、被覆がタンパク質の場合、例えばpHを変化させてこれを変性し、変性したタンパク質材料を例えば透析又は遠心分離により除去することができる。

0023

他の態様では、収容体を炭化して粒子上に炭素被覆を設けることができる。これは最も好ましくは、レーザー熱分解により懸濁液中で行うことができる。しかしながら、代替手段として粒子を分離し、次いで所望の担体液体に粒子を再懸濁させる前に、例えば炉中で加熱することによってタンパク質シェルを炭化する。

0024

本発明の好ましい態様では、有機高分子はアポフェリチンである。以下の方法をこの好ましい態様で使用することができる。

0025

方法を、水溶液中の天然フェリチンからフェリハイドライトコアを除去することから開始し、水性金属塩溶液を例えば水素化ホウ素ナトリウムで還元することによって強磁性又はフェリ磁性の磁気的に整列した金属粒子をフェリチンの空洞に導入し、次いで、例えば超遠心分離又は磁気による分離により分散の範囲を狭くし、粒子を担体液体中に分散させる。

0026

水溶性金属塩を選択し水素化ホウ素ナトリウムで還元することによってアポフェリチンタンパク質の内部で金属合金コアを製造することができる。他の還元方法は、炭素一酸化炭素水素、水化ヒドラジン又は電気化学を含む。同様の反応を希土類遷移金属合金の製造に使用することができる。別の方法として、適切な溶液を酸化してM型又はスピネルフェライトコアを得ることができる。化学的又は電気化学的酸化を行って金属フェライトを得る。

0027

より詳細には、タンパク質フェリチンを利用して、最大寸法がフェリチンの内径である8nmに制限されている強磁性又はフェリ磁性粒子を取り囲む(上記したことではあるが、直径約15nmまでの粒子を収容する可能性はある)。まずフェリハイドライトコアを除去してアポフェリチンを得ることによって粒子を製造する。窒素気流下において、緩衝した酢酸ナトリウム溶液に対して透析することによってこれを行うことができる。フェリハイドライトコアを除去するために例えばチオグリコール酸を使用する還元的キレート化を使用することができる。これに引き続いて塩化ナトリウム溶液に対して複数回の透析を行って、還元したフェリハイドライトコアを溶液から完全に除去する。

0028

アポフェリチンが製造されるとすぐ、以下の方法で磁気粒子を取り込む。第1に、アポフェリチンの存在下に金属塩溶液を還元する。これを不活性雰囲気下に行って、金属粒子の磁気特性劣化させるその酸化から保護する。溶液中の金属塩の組合せも還元されて合金又は前駆体物質を生成することができる。他の方法は、鉄塩(II)と他の金属塩との組合せを酸化することである。この方法により、酸化から負の影響を受けることがない金属フェライト粒子を得る。有用な金属塩は、アルミニウム、バリウム、ビスマス、セリウム、クロム、コバルト、銅、ジスプロシウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ホルミウム、鉄、ランタン、ルテチウム、マンガン、モリブデン、ネオジム、ニッケル、ニオブ、パラジウム、白金、プラセオジウム、プロメチウム、サマリウム、ストロンチウム、テルビウム、ツリウム、チタン、バナジウム、イッテルビウム、及びイットリウムの塩を含む。

0029

詳細な製造工程では天然のウマ脾臓のフェリチンを使用するが、本発明はその起源に限定されると考えるべきではない。フェリチンを脊椎動物、無脊椎動物、植物、真菌、酵母、細菌に見出すことができ、又は組換え技術によっても製造することができる。

0030

強磁性又はフェリ磁性粒子を製造した後、水性懸濁物を磁性流体媒体(強磁性流体)として直接使用することができる。しかしながら、粒子を抽出し又はそれを不動態化してから他の担体液体を使用することができる。不動態化又は抽出を、界面活性剤中でタンパク質を被覆すること又は有機鎖でそれを誘導体化することによって行うことができる。しかしながら、本発明がこれらの方法に制限されると考えるべきではない。使用可能な他の担体液体は、有機溶媒、例えばヘプタン、キシレン、又はトルエン、炭化水素、合成エステル、ポリグリコール、ポリフェニルエーテル、ペルフルオロポリエーテル、シラヒドロカーボン、ハロカーボン、又はスチレンである。強磁性流体の製造方法は米国特許第6,068,785号に記載されており、その内容を本明細書に参考として取り込む。多数の書籍及び参考文献も、磁性流体の製造を含むその科学を論じている。これらの参考文献は以下を含む:Magnetic Fluid Applications Handbook, B. Berkovsky編集, Begell House Inc., New York (1996);Ferrohydrodynamics, R. E. Rosensweig, Cambridge University Press, New York (1985);Ferromagnetic Materials -A Handbook on the Properties of Magnetically Ordered Substances, E. P. Wohlfarth編集, 8章, North-Holland Publishing Company, New York 及び "Proceedings of the 7th International Conference on Magnetic Fluids", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 149, No. 1-2 (1995)。

0031

本発明において、カプセル封入によって磁性粒子を製造するのに使用されるフェリチンの利点の一つは、それが均一な大きさの粒子を選択するのに使用できることである。大きさの分散が狭いことによって流体の単分散性が強化され、適用した磁場に対する応答をより均一にすることができ、分散の安定性の強化が可能となる。

0032

種々の適用に対して強磁性流体を生成する場合、応答性と温度の範囲の問題に取り組むことが望ましい。磁化が高い強磁性流体(又は高温で使用可能なもの)が望ましいので、その磁気特性を劇的に減少させることによって温度に応答するものは望ましくない。粒子が超常磁性になる場合にこのような変化が生じ、これは強磁性流体の標準的な状態である。超常磁性粒子永久磁気双極子モーメントを有するものであるが、結晶軸に関するモーメントの方向は時間と共に不規則に変化する。

0033

超常磁性は、体積、温度、及び使用した材料の異方性に依存する。エネルギーを考慮すると、これらの量に関する等式を導くことができる。粒子又は領域が超常磁性になるときの体積(Vp)を以下の式によって得る:Vp=25kT/K、式中、kはボルツマン常数、Tはケルビン温度による温度、及びKは材料の異方性定数である。この式を使用すると、所与の材料が一定の体積において粒子又は領域が超常磁性となる温度(“ブロッキング温度”)を決定することができる。例として、一定の体積をフェリチンにおける8nmとする。結晶異方性(値は45×105)のみを有するコバルト金属粒子が直径8nmの球体である場合、ブロッキング温度は353°Kである。フェリチンに取り込まれる材料を調整することによって、広範囲の応答性及び温度の問題に取り組むことができる。

0034

本発明の磁性流体媒体の主な適用領域は、シーリング熱移転制動、分離、印刷インキの磁気担体としての安全性コーディング変換器圧力センサースピーカー光学スイッチ及び整列した構造体である。
シーリング

0035

本発明の強磁性流体をベアリングのシーリングに使用することができ、例えば米国特許第4,673,997号及び4,692,826号に記載されているようにコンピュータディスクドライブへの適用に使用するものとして使用することができ、これらの特許の内容を参考として本明細書に取り込む。シャフト上で環状の磁極片と対向する磁極片とを使用することによって、強磁性流体は回転シャフトシールするのに使用されており、これらの磁極片は両者の間に強磁性流体を磁気的に限定している。強磁性流体はシャフトの自由な回転を可能にする液体ガスケットとして作用する。
熱移転

0036

米国特許第5,462,685号に詳細に記載されているように、本発明の強磁性流体を冷却媒体として使用することができ、上記記載内容を参考として本明細書に取り込む。装置を冷却する一つの方法は、磁場を使用して強磁性媒体を装置に引き付けることである。強磁性媒体が装置に近付いてそのキュリー点を越える温度になると、その磁性の大部分が失われ、より冷却された、他の磁性流体に置き換わる。こうして対流回路が形成され、装置が冷却される。
制動

0037

米国特許第4,123,675号に詳細に記載されているように、本発明の強磁性流体を制動媒体として使用することができ、上記記載内容を参考として本明細書に取り込む。強磁性流体の粘度は外部磁場の存在によって影響を受ける可能性がある。一例は、強磁性流体を充填した室内に限定された懸架シャフト又はスプリングである。外部磁場をかけると、磁性流体の粘度が増大してシャフト又はスプリングの運動の自由が低下する。このようにして、外部磁場はシャフト又はスプリングの振動又は運動を機敏に制動する一連動きの一部を形成することができる。
安全コーディング/印刷インキ

0038

安全コーディングのために、本発明の強磁性流体は、印刷及び情報の保存のための磁気インキとして使用することができ、又は銀行券又はその他の重要な文書若しくは製品マークする唯一の磁気署名を提供することができる。さらに、着色した担体液体に磁性流体を分散することによって、それを電磁気手段によって沈積する印刷インキとして使用することができる。
変換器

0039

例えば米国特許第4,361,879号に記載されているように、本発明の強磁性流体を強磁性流体変換器で使用することができ、上記記載内容を参考として本明細書に取り込む。例えば、本発明に従う強磁性流体を含む水中音響発生器を、固い底部と頂部及び弾性のある円筒状の側壁を有するドーナツ型容器中に含むことができる。巻いた線がドーナツ型の容器に結合しておりかつ直流バイアス源に連結するように作られていてバイアスをかける磁場、HBIASを発生し、該磁場が強磁性流体の磁化を良好に飽和させる。反対方向に巻いた二つの線が内部側壁外部側壁にそれぞれ結合しており、かつ両者は交流信号源直列に結合するように作られていて時間と共に変化する磁場、HACを発生し、該磁場がHBIASを変調する。これらの線は強磁性流体で占められている体積中に等しく配置されている。放射方向におけるHACの勾配によって時間と共に変化する力が強磁性流体にかかる。その結果生じる強磁性流体の放射方向における振動が弾力のある外部側壁を通して伝えられて、周囲に水に音響振動を供給する。
圧力センサー

0040

例えば米国特許第5,429,000号に記載されているように、本発明の強磁性流体を強磁性流体感圧センサーで使用することができ、上記記載内容を参考として本明細書に取り込む。例えば、作動圧力センサーは強磁性流体の感知素子又はスラグを含み、それは圧力差に応答して漸減する磁場において位置を変化させる。強磁性流体のスラグは管の中に含まれ、管の長軸に直交している漸減する磁場の中を移動する。磁場はその中心で磁束密度が最大であり、その中心から両方の軸方向に漸減する。0の圧力差に応答してスラグは磁場の中心にある。0でない圧力差に応答してスラグは、純磁力が圧力差に等しくなる磁場中の位置に移動する。スラグの位置は感知素子によって感知され、スラグの位置に従って変化する出力信号を生じる。ある態様では、感知素子はスラグの一端の運動の範囲を含むように配置されている複数のピックアップコイルであり、又はスラグの両端の運動範囲を含むようにそれぞれは位置されている一対のピックアップコイルである。このように、強磁性スラグはピックアップコイルの可動性コアとして作動する。強磁性スラグが動くとそれによりピックアップコイルの相対インダクタンスが変化する。一つのコイル又は一対のコイルはブリッジ回路に結合しており、これにより変化するインダクタンス、すなわち圧力差に従って変化する出力信号が生じる。
スピーカー

0041

例えば米国特許第5,461,677号に記載されているように、本発明の強磁性流体をスピーカーに使用することができ、上記記載内容を参考として本明細書に取り込む。より詳細には、スピーカーにおける空気ギャップを本発明の強磁性流体で充填することができる。強磁性流体はボイスコイルから熱を移転させ、さらにコイルの運動を制動し、これによってスピーカーにおけるゆがみを減少させ、かつその周波数応答を滑らかにする。さらなる説明のために以下を参照のこと:W. Bottenberg, L. Melillo and K. Raj, "The Dependence of Loudspeaker Design Parameters on the Properties of Magnetic Fluids," Journal of Audio Engineering Society, Volume 28, January/February 1980, pp. 17-25。強磁性流体は、ボイスコイルが相対的に大きな距離を動くスピーカー、例えば低い周波数に応答するウーハー及びサブウーハーにおいて特に有用である。例えば以下を参照されたい:L. Melillo and K. Raj, "Ferrofluids as a Means of Controlling Woofer Design Parameters," Journal of Audio Engineering Society, Volume 29, No. 3, 1981 March pp. 132-139。
光学スイッチ

0042

例えば米国特許第4,384,761号に記載されているように、本発明の強磁性流体を光学スイッチとして使用することができ、上記記載内容を参考として本明細書に取り込む。より詳細には、制御可能な磁場を使用して強磁性流体の位置又は形又は密度分布に影響を与えて、導波路(例えば光学繊維)に物理的な動きを起こさせるか、又は光路の間の結合領域に自体が物理的に入り込むか若しくはそこから出るかのいずれかによって、強磁性流体に光路の間において光の結合を起こさせ又は阻止する。
整列した構造体

0043

例えば米国特許第5,948,321号及び6,086,780号に記載されているように、本発明の強磁性流体を整列した構造体を製造するのに使用することができ、上記記載内容を参考として本明細書に取り込む。強磁性流体の薄いフィルムに外部磁場をかけて、かけた外部磁場に応答して、これらの強磁性組成物の薄いフィルム中に、整列した一次元の構造体又は二次元の格子を生成させる。制御されかつ予測可能な方法で光を回折反射及び偏光させるために整列した構造体を使用する種々の磁気−光学装置を構成することができる。これらの装置はカラーディスプレー単色光スイッチ、波長が調整可能なフィルターを含む。

0044

粒子が官能基を有するタンパク質にカプセル封入された場合、廃棄流からの汚染物を磁気的に抽出するために抗体又は他の負荷した一部分を結合することができる。

0045

全ての利用分野において本発明は、調整可能な磁気特性、単分散性及び多くの担体液体中に存在し得る能力を有するという本発明の有利な特性を利用している。

0046

本発明は参考として以下の実施例によって説明されるがこれに制限されない。
実施例1

0047

本実施例は、ウマの脾臓のフェリチンからのアポフェリチンの製造を示す。フェリハイドライトコアを除去するためのチオグリコール酸(0.3M)を使用する還元的キレート化を伴う、pH5.5に緩衝した酢酸ナトリウム溶液(0.2M)に対する透析(分子量のカットオフは10〜14kD)を窒素気流下に行って、カドミウムを含まない天然のウマの脾臓のフェリチンからアポフェリチンを製造した。これをさらに繰り返し塩化ナトリウム溶液(0.15M)に対して透析して、溶液から還元したフェリハイドライトコアを完全に除去した。
実施例2

0048

本実施例は、アポフェリチン中の鉄金属の製造を示す。アポフェリチンを、pH8.5に緩衝した脱気したAMPSO/塩化ナトリウム溶液(0.1/0.4M)に加えて約1mg/mlのタンパク質の作業溶液を得、これを60℃に加熱した。脱気した鉄(II)(例えば酢酸塩として)溶液(1mg/ml)を、添加した原子の総数が約500原子/アポタンパク質分子となるように増加しつつ加えた。これを不活性雰囲気下に1日室温で撹拌した。次いで水素化ホウ素ナトリウムで鉄(II)塩を還元して鉄(0)金属とした。最終生成物としてそれぞれがフェリチンシェルで囲まれた鉄粒子の溶液を得た。
実施例3

0049

本実施例は、アポフェリチン中のコバルト金属の製造を示す。アポタンパク質を脱気したpH8.5に緩衝したAMPSO溶液(0.05M)に加えて、約1mg/mlのタンパク質の作業溶液を得、これを45℃に加熱した。脱気したコバルト(II)(例えば酢酸塩として)溶液(0.1M)を、添加した原子の総数が約500原子/アポフェリチン分子となるように増加しつつ加えた。次いでこれを不活性雰囲気下に1時間同じ温度で撹拌した。次いで水素化ホウ素ナトリウムでコバルト(II)塩を還元してコバルト(0)金属とした。最終生成物としてそれぞれがフェリチンシェルで囲まれたコバルト粒子の溶液を得た。
実施例4

0050

本実施例は、アポフェリチン中の金属合金、例えばイットリウムコバルト(YCo5)の製造を示す。実施例2と同じ手順を金属合金に行うが、比率1:5のイットリウム(III)(例えば酢酸塩として)対コバルト(II)(例えば酢酸塩として)を使用した。最終生成物としてそれぞれがフェリチンシェルで囲まれたイットリウムコバルト粒子の溶液を得た。
実施例5

0051

本実施例は、アポフェリチン中の金属合金、例えばコバルト白金(CoPt)の製造を示す。実施例3と同じ手順を金属合金に行うが、比率1:1の白金(II)(例えば酢酸塩として)対コバルト(II)(例えば酢酸塩として)及び高いpH(9.0)を使用した。最終生成物としてそれぞれがフェリチンシェルで囲まれたムコバル白金粒子の溶液を得た。
実施例6

0052

本実施例は、アポフェリチン中の金属フェライト、例えばコバルトフェライト(CoOFe2O3)の製造を示す。アポタンパク質を脱気したpH8.5に緩衝したAMPSO/塩化ナトリウム溶液(0.1/0.4M)に加えて、約1mg/mlのタンパク質の作業溶液を得、これを60℃に加熱した。コバルト(II)(例えば酢酸塩として)及び鉄(II)(例えばアンモニウムスルフェート塩として)の比率が1:2の脱気した溶液を増加して加え、トリメチルアミンを使用して選択的に酸化した。最終生成物としてそれぞれがフェリチンシェルで囲まれたコバルトフェライト粒子の溶液を得た。
実施例7

0053

本実施例は、実施例2〜6の生成物を天然の水性液体以外の担体液体に導入する工程を示す。実施例2〜4の生成物を、界面活性剤としてのオレイン酸と1:100で混合し、24時間撹拌し、ロトヴァック(rotovac)装置中で乾燥し、次いでケロセン中に再懸濁させた。

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