ナノグラニュラー薄膜組織へのイオン照射効果:電子線トモグラフィーによる3次元解析

离子辐照对纳米颗粒薄膜结构的影响：使用电子断层扫描进行 3D 分析

• 批准号: 07J09834
• 负责人: 白井 学
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J09834/
• 关键词: ナノグラニュラー薄膜; ナノ粒子; 透過型電子顕微鏡; イオン照射; 電子線トモグラフィー

金属ナノ粒子がアモルファス母相に分散した構造であるナノグラニュラー薄膜は磁気および光学といった分野での応用が期待されている。実用化に求められる性能を実現するためには、金属ナノ粒子のサイズ、形状ならびに分散状態を制御する必要がある。加速されたイオンが材料に入射すると、材料中の原子をはじき出したり、内殻電子を励起する等の相互作用を行いながら、材料に選択的、局所的にエネルギーを付与することができる。そのためイオン照射はナノ構造制御方法としての利用が期待できる。本研究ではナノグラニュラー薄膜の構造制御方法としてイオン照射の可能性を模索するためにイオン照射による金属ナノ粒子の形態や分散状態などの組織変化に関する知見を得ること目的としている。本年度は、イオン照射によるナノ粒子の変形機構を探るために、単純な系であるAuナノ粒子がアモルファスSiO_2母相に分散したナノグラニュラー薄膜を作製し、日本原子力研究開発機構のタンデム加速器を用いて210MeV Xeイオン照射を行い、照射による粒子の形状変化を透過型電子顕微鏡により評価した。Au-SiO_2ナノグラニュラー薄膜への210MeV Xeイオン照射において粒径が20nmより小さな粒子では、照射しても粒径や形状にほとんど変化が見られなかった。一方、粒径が20nm以上の粒子はイオンの照射量が5×10^<17>ions/m^2以上になると、粒子の形状が球状からイオン入射方向に伸び始め、照射量が増加するにつれてその伸びは顕著となることが明らかとなった。この結果から、高速重イオン照射によりグラニュラー薄膜中のナノ粒子が変形するための照射量および粒子サイズには閾値があることが示唆される。

纳米薄膜具有将金属纳米颗粒分散在无定形基质中的结构，预计将被应用于磁性和光学等田地。为了实现实际使用所需的性能，有必要控制金属纳米颗粒的大小，形状和分散状态。当加速离子进入材料时，可以在材料中切除原子并执行相互作用（例如内壳电子的激发）时选择性地和局部应用于材料。因此，可以预期将离子照射用作纳米结构控制方法。这项研究旨在获得有关组织变化的知识，例如由于离子辐照引起的金属纳米颗粒的形态和分散，以探索离子辐照的可能性，作为控制纳米薄膜结构的方法。在今年，为了研究由于离子照射引起的纳米颗粒变形的机制，我们制造了一种纳米薄膜，其中简单的au纳米颗粒被分散在无无定形矩阵阶段中，并使用tandem Accelerator i Insertion ryaje sio_2矩阵阶段进行了辐射，并通过tandem Accelerator进行了构造，并评估了一个构造的构造，并构成了构造的变化，并构成了异位级别的变化，并将透射电子显微镜。当辐照粒度小于20 nm的Au-SIO_2纳米薄膜时，即使在照射后，粒度或形状也很小。另一方面，当粒度为20 nm或更多的颗粒的离子辐照量为5×10^<17>离子/m^2时，颗粒的形状开始从离子入射方向的球形形状开始延伸，并且已经表明，随着辐射量的增加，伸长量变得更加明显。该结果表明，颗粒薄膜中纳米颗粒的量和粒径的阈值值通过高速重离子照射变形。

项目成果

Modification of structure and composition of FePt nanoparticles embedded in amorphous Al_2O_3 matrix by swift heavy ion irradiation

快重离子辐照改性非晶Al_2O_3基体中FePt纳米颗粒的结构和组成

• 发表时间: 2009
• 作者: M.Shirai;et al.
• 通讯作者: et al.

FePtナノグラニュラー薄膜の3次元形態におよぼす高速重イオン照射効果

高速重离子辐照对FePt纳米颗粒薄膜三维形貌的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: M.Shirai;et al.;白井学;白井学;M. Shirai;白井 学
• 通讯作者: 白井 学

高速重イオン照射によるFePtナノ粒子の変形

高速重离子辐照下 FePt 纳米粒子的变形

• 发表时间: 2008
• 作者: M.Shirai;et al.;白井学;白井学
• 通讯作者: 白井学

Morphological change in FePt nanogranular thin films induced by swift heavy ion irradiation

• DOI: 10.1016/j.nimb.2009.03.079
• 发表时间: 2009-05-15
• 期刊: NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION B-BEAM INTERACTIONS WITH MATERIALS AND ATOMS
• 影响因子: 1.3
• 作者: Shirai, M.;Tsumori, K.;Matsumura, S.
• 通讯作者: Matsumura, S.

Three dimensional morphological change of FePt nanogranular thin films by irradiation with swift heavy ions

快重离子辐照下 FePt 纳米颗粒薄膜的三维形貌变化

• 发表时间: 2008
• 作者: M.Shirai;et al.;白井学
• 通讯作者: 白井学