多重イオン制御照射によるガラス固体内非平衡反応を利用した機能性ナノ構造体の合成

通过多离子控制辐照在玻璃固体中使用非平衡反应合成功能纳米结构

基本信息

批准号：
22KJ2620
负责人：
山田智子
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Osaka Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2620/
关键词：
ナノ粒子イオン注入アモルファスガラス

项目摘要

熱処理を行わず，ナノ構造体が合成することにより非平衡な状態のナノ構造体を固体内で凍結した状態で保存することができる．また，これまでイオン照射による固体内ナノ構造体の合金化について，一般的には照射パラメータ(照射イオン種，マトリクスの種類，照射量，線量率，照射エネルギー)を組み合わせることで行われてきた．しかし，イオン照射だけで生成されるナノ構造体のサイズは，本研究でこれまでに扱っているAgとNiで大きく異なる．1回目の照射で生成されたナノ構造体のサイズの違いが2回目の照射の際に何らかの影響を与えるのではないかと考えた．熱処理を行う本来の合成手法では，照射順序による影響はあまり考えられないが，本研究では熱処理を行わないため，新たなパラメータとして照射順序を提案し，実験を行なった．二種類の金属イオンの照射順序の入れ替えによる複合ナノ構造体の特性および構造の変化について調べた例はまだなく，本研究は世界で類を見ない研究である．その結果，生成されたナノ構造体の特性および構造の変化に有効なことを発見した．これにより，照射によるナノ構造体の合金化では照射順序が生成するナノ構造体の特性や構造の制御に繋がると考えている．また，Agナノ構造体を合成した後に，高エネルギーのAuイオンの追加照射を行うことで，ナノ構造体が変形し，それに伴い光学特性が変化することを発見した．照射量によってもナノ構造体の大きさを制御することができ，光学特性の制御に繋がることがわかっている．現在は，ナノ構造体を合成した後，斜めから高エネルギーの重イオンを照射し，その回数によって光学特性の制御を行っている．これは変形したナノ構造体のアスペクト比および向きを変化させることで光の入射方向による光吸収が変化すると考えられるからである．また，複数回異なる方向から照射を行うことでもナノ構造体の光学特性が変化することを確認している．

通过无需热处理的纳米结构合成纳米结构，可以将非平衡状态的纳米结构冷冻在固体中。另外，通常通过将辐照参数（辐照离子物种，基质类型，辐照量，剂量率，辐照能）结合来进行离子辐照的固体纳米结构。但是，仅离子辐照产生的纳米结构的大小在AG和Ni之间显着不同，这是我们以前在这项研究中处理过的。我们认为，在第一次辐照过程中产生的纳米结构的大小差异可能会对第二次照射产生一定影响。进行热处理的原始合成方法对辐照顺序没有太大影响，但是在这项研究中，由于没有进行热处理，我们提出了辐射顺序作为新参数并进行了实验。由于交换了两种类型的金属离子的辐照顺序，因此没有例子发生复合纳米结构的性质和结构，而这项研究是世界上一项独特的研究。结果，我们发现它有效地更改了生成的纳米结构的性质和结构。人们认为这会导致控制纳米结构通过辐照合成纳米结构产生的纳米结构的性质和结构。我们还发现，在合成Ag纳米结构之后，具有高能量Au离子的额外照射会导致纳米结构变形，并且光学特性会发生相应的变化。众所周知，可以根据照射量控制纳米结构的大小，从而控制光学性能。目前，在合成纳米结构后，它们从角度从高能重离子进行照射，并且根据次数控制光学性能。这是因为人们认为，通过改变变形纳米结构的纵横比和方向，由于光入射方向而引起的光吸收。此外，已经证实，即使多次从不同方向辐照纳米结构的光学特性也会发生变化。