2019 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of endohedral carbon nano-clusters by ion-multi-scattering on curved carbon thin film surfaces
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17K05602
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
本橋 健次 東洋大学, 理工学部, 教授 (50251583)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノカーボン / クラスターイオン / イオン散乱 / イオンチャネル / 炭素薄膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノカーボンクラスターは，新しい機能性分子材料として様々な分野で注目されている。本研究では，炭素薄膜曲面上での斜入射イオン散乱により，ナノカーボンクラスターの生成と単離を同時に行う方法を開発することを目的とし，NeイオンとArイオンのペンタセン薄膜上の散乱イオン質量分析を行った。その際，ペンタセン薄膜を蒸着した円筒凸面と円筒凹面の隙間（円筒面チャネル）に5～10keVの低エネルギーイオンビームを入射し，チャネル内でのすれすれ角多重散乱を誘起することによって，クラスターの高効率な生成を目指した。さらに，円筒面チャネルを出射したイオンが検出器に到達するまでの飛行時間と，その間の電場による変位を同時測定することにより，出射粒子の質量分析を行った。この方法では，クラスターを生成すると同時に，単離しながら基板に堆積することが可能である。
実験の結果，Arイオン入射では，質量価数比（質量数をイオンの価数で割った量）が200～400程度のクラスターが生成された。その際，入射イオンビームと円筒面チャネルをほぼ平行にすることで，生成効率が増加することが分かった。
最終年度はNeイオンによる実験を行った。その結果，比電荷が60～150程度のクラスターイオンの生成を確認した他，入射イオン（Neの2価イオン）衝突によって表面から叩き出された粒子が真空中で再凝集し質量価数比200～400程度の大きめのクラスターとして検出器に到達したことが分かった。しかし，これらのクラスターの生成効率は60～150程度の小さなクラスターに比べて2桁程度少ないことが分かった。
炭素薄膜を蒸着した曲面イオンチャネルに単原子イオンを入射することによって炭素クラスターを生成するという新しいクラスター生成法を実証したこと，生成と同時に単離が可能なことを実証したことの2点が本研究の最大の意義である。
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