Quantum-size effect on metallic nanoparticles, its implications and applications

金属纳米颗粒的量子尺寸效应及其影响和应用

基本信息

批准号：
21K18600
负责人：
石田憲二
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、サイズが制御された金属ナノ粒子や、複数元素からなるナノ粒子に対し核磁気共鳴(NMR)測定を用い、金属ナノ粒子特有な現象を発見し、その物性理解や応用へ努める。特に最近我々が白金(Pt)ナノ粒子に対して見出した、核スピン-格子緩和率(1/T1)に見られる「量子サイズ効果」が他の金属ナノ粒子にも見られるのか明らかにし、物性応用につなげる。Ptは強磁性状態に近い金属として知られ、フェルミエネルギーにはPt-5d電子が支配的である。我々はPtナノ粒子で見られた量子サイズ効果が他のd電子金属のパラジウム(Pd)やルテニウム(Ru)ナノ粒子にも見られるのか、PdやRu核のNMR測定から調べる。さらにPtのd電子の寄与や元素置換の効果を調べるために、同族でフェルミエネルギーに4d電子の寄与を持つPdを混ぜたナノ粒子や、比較として、フェルミエネルギーにd電子の寄与を持たないCuを混ぜたPt1-xCuxナノ粒子の研究を行っている。特に、Pt1-xCuxナノ粒子では、PtとCu-NMRを行うことから、異なる元素サイトで状態密度が異なるのか微視的に調べることが出来る。また、Ptナノ粒子が強磁性元素のNiを混ぜることによりNi濃度がいくらから強磁性を示すようになるのか、Pt1-xNixナノ粒子を作成しPt-NMR測定から調べている。さらに最近注目を集めているhigh-entropyマテリアルのナノ粒子PtPdRhRuIrの磁性や電子状態もPt-NMR測定から調べる。また、d電子を含まないナノ粒子Au1-xCuxにPtナノ粒子に見られた「量子サイズ効果」が見られるかCu-NMR測定から調べ、d電子が伝導に関係しているナノ粒子とそうでないナノ粒子の違いを調べる。

在这项研究中，我们在具有控制大小和纳米颗粒的金属纳米颗粒上使用核磁共振（NMR）测量值，由多个元素组成，以发现金属纳米颗粒独有的现象，并努力理解和应用它们。特别是，我们最近发现，在其他金属纳米颗粒中也可以看到铂（PT）纳米颗粒的核自旋晶格松弛率（1/T1）中的“量子大小效应”，从而导致物理性质应用。 PT被称为接近铁磁状态的金属，而PT-5D电子占主导地位的费米能。我们研究了其他D电子金属的钯（PD）和ruthenium（ru）纳米颗粒中是否也可以通过NMR测量Pd和Ru nuclei的NMR测量值观察到Pt纳米颗粒中看到的量子大小效应。此外，为了研究D电子在PT和元素取代的效果，我们正在对混合PD混合的纳米颗粒进行研究，PD对Fermi Energy具有4D电子的贡献，并且比较PT1-XCCUX纳米颗粒与CU混合的PT1-XCUX纳米颗粒对Fermi Energy无需Dection de Electron贡献。特别是，PT1-XCUX纳米颗粒与PT进行CU-NMR进行，因此，可以通过显微镜确定态的密度是否在不同元素位点之间存在差异。此外，PT-NMR测量值还研究了PT1-XNIX纳米颗粒，以查看当Pt纳米颗粒与铁磁元素Ni混合时，NI浓度如何变成铁磁。此外，还使用PT-NMR测量值研究了最近引起了注意的纳米颗粒PTPDRHRUIR的磁性和电子状态。此外，我们研究了在PT纳米颗粒中观察到的“量子大小效应”是否在Au1-XCUX中观察到不包含D电子的“量子大小效应”，使用CU-NMR测量来确定是否观察到PT纳米颗粒中的“量子大小效应”，并且我们研究了dection and dectlos and dectuction and decultion and decults and de and and and and and and and and and and and and and and and and and and and and and and and and。