2018 Fiscal Year Research-status Report
The phase transition of nanoparticles which have hierarchic structures
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17K04980
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
池本 弘之 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 教授 (20262496)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮永 崇史 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (70209922)
小田 竜樹 金沢大学, 数物科学系, 教授 (30272941)
畑田 圭介 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 准教授 (00813700)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 階層性 / 局所構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
X線吸収微細構造（XAFS)の実験データをもとに、ビスマス（Bi）ナノ粒子の構造についての検討を引き続き行った。広域X線吸収微細構造（EXAFS）解析から、Biナノ粒子においては、Biの安定相のA7構造ではなく、V族元素の同族元素のリン（P）の安定相A17構造の存在が示唆された。このことを多面的に検証するために、X線吸収端近傍構造（XANES）スペクトルを、種々のA17シートの原子配置を作成し、理論コードFDMNESのシミュレーションと比較して、行っている。現時点では、３種類の共有結合長を仮定したA17シートが最適であると考えている。３種類の共有結合が存在するならば、相対論的効果がBiナノ粒子の構造に寄与していることが考えられる。
前年度、ファン・デル・ワールス(vdW)力を非経験的に扱うことができる第一原理計算手法の開発を行って、スピン軌道相互作用も考慮して2(or 1)ML Bi(110)の電子状態計算を実施した。今年度は、vdW力を考慮した場合の計算コード整備作業を行って、Biに対するに計算準備を行った。
リバース・モンテ・カルロ（RMC)解析法のEXAFS解析への適用を検討するために、金属クラスター系に対して適用を試みた。金属ナノクラースターの構造変化によるEXAFS信号への寄与が小さく、RMCによる構造解析は非常に困難であることがわかった。また、構造変化によるX線吸収端近傍構造（XANES）の変化も小さく、ひとまず実験サイドの試料作製、測定精度の再検討から行なっている。今後はマッフィンティン近似をなくすなどの措置を講じ、より精度の高い構造解析を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
EXAFS解析から、Biナノ粒子が結晶安定相のA7構造から、A17構造へ相転移していることを明らかにした。さらにこの結果を補強すべく、XANESの解析を進めている。しかしながら、XANES解析の基本となる理論計算の信頼性が不十分であるために、試行錯誤している状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
XANESの理論コードの精度は不十分であるが、それぞれの中距離構造によるXANESスペクトルの特徴は反映されている。Biシートの基本構造である８員環の形状を系統的に変化させて、どのような中距離構造がBiナノ粒子で最適化を検討する。
Biナノ粒子の特徴を明瞭にするために、粒径数nmのBiナノ粒子の作製に取り組む。そのために、イオン液体・ポリエチレングリコールなどに、Biを蒸着しての作製法に取り組む。
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| Causes of Carryover |
次年度に試料などを購入するため
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[Presentation] Recent developments on ES2MS package2018
Author(s)
Keisuke Hatada, Fukiko Ota, Naoki Komiya, Kaori Niki, Naoki Nakatani, Alberto Marmodolo,Jan Minar, Hubert Ebert, Calogero R. Natoli, and Didier Sebilleau
Organizer
17th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure
