母体中埋め込みナノ粒子の形成過程および電子構造(特にフェルミ面)の解明と制御

阐明和控制嵌入基质中的纳米粒子的形成过程和电子结构（特别是费米表面）

基本信息

批准号：
14740199
负责人：
唐政
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

固体中に埋め込まれたナノ粒子は、バルクと大きく異なる性質を持つことが知られているが、その電子状態の測定は非常に困難であるため、その電子構造はほとんど理解されていない。最近我々が実験的に初めて見いだした、ナノ粒子への「陽電子親和性巨大捕獲現象」を用いて、ナノ粒子固有の電子構造を調べることができる。本研究では、個体中の金属ナノ粒子の電子構造を、陽電子消滅実験と対応する第一原理計算により明らかにすることを目的とする。昨年度は、単結晶Feマトリックス中のCuナノ粒子を作成し、バルクでは存在し得ないFCC構造のCuの電子構造(フェルミ面)を、陽電子消滅2次元角相関(2D-ACAR)測定と対応する第一原理計算によって明らかにした。今年度は、熱処理条件(熱処理時間、温度)を変えることによってCu粒子寸法を制御し、2D-ACAR法で測定される電子運動量分布のsmearingを詳細に観察した。Cu粒子の寸法がサブnmになるとsmearingが顕著になることが確認できた。このことを利用して、他の測定法では検出できないサブナノCu粒子の寸法を評価できることがわかった。陽電子親和性巨大捕獲現象は、Fe中のCu粒子以外の系にも適用できる。今年度は、Al-Ag合金単結晶を熱処理することによって生成するAl中のAgクラスターについても、同様に、2D-ACAR測定と対応する第一原理計算を行い、Agクラスターの電子の運動量分布、そのフェルミ面の構造を明らかにした。Fe中のCu粒子の場合と異なり、Al中のAgクラスターはAg濃度が50〜60%と従来報告されているが、本研究の2D-ACAR測定と第一原理計算の比較によって、少なくとも局所的には70%以上のAg濃度の高い領域が存在することがわかつた。このことは、平衡状聾ではない熱時効極初期段階のクラスター形成メカニズムの解明において,非常に興味深い結果である。

尽管已知嵌入在固体中的纳米颗粒具有与整体具有截然不同的特性，但它们的电子结构很难测量。我们最近发现，对纳米颗粒的第一个实验“正电子亲和力巨人捕获现象”可用于研究纳米颗粒的内在电子结构。这项研究旨在通过对应于正电子歼灭实验的第一原理计算来阐明个体中金属纳米颗粒的电子结构。去年，我们在单个晶体FE基质中创建了Cu纳米颗粒，并揭示了Cu的电子结构（费米表面），其FCC结构是通过正电子歼灭的二维角相关（2D-ACAR）测量值和相应的第一原则计算而散发的FCC结构。今年，我们通过更改热处理条件（热处理时间，温度）来控制CU粒径，并详细观察到通过2D-ACAR方法测量的电子动量分布的涂抹。有人证实，当Cu颗粒的大小为subnm时，涂抹变得更加明显。已经发现这用于评估无法通过其他测量方法检测到的亚纳米元素颗粒的大小。正电子亲和力巨型捕获现象也可以应用于Fe中的Cu颗粒以外的其他系统。今年，我们类似地进行了2D-ACAR测量和相应的第一原理计算AL中Ag簇的计算，这些计算是通过对Al-Ag合金单晶的热处理产生的，以阐明Ag簇中电子的动量分布和Fermi表面的结构。与Fe中的Cu颗粒不同，以前据报道AL中的Ag簇的Ag浓度为50-60％，但是通过比较这项研究中的2D-ACAR测量和第一原理计算，发现AG浓度高70％或更高的区域。这是一个非常有趣的发现，在阐明热衰老的极端早期阶段的簇形成机理，而不是聋哑。