2020 Fiscal Year Annual Research Report
Advanced electron microscopy of local atomic displacements depending on the outer shape in gold nanorods
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18H01830
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松村 晶 九州大学, 工学研究院, 教授 (60150520)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 高分解能電子顕微鏡 / 格子歪 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、様々な光学機能素子としての応用が期待されている金ナノロッドの原子構造の形状依存性ならびにパルスレーザー光の照射によって励起される変形を伴う原子再配列挙動を最先端の走査透過電子顕微鏡(STEM)法を駆使して明らかにすることを目的としている。
昨年度に原子分解能電子顕微鏡解析から求めたアスペクト比が1.0, 2.1, 3.6の３種類の単結晶金ナノロッドロッド内部の局所格子歪みについて、分子動力学（MD）計算によるシミュレーション結果も含めて詳しく考察を行なって、そのメカニズムを解明することができた。ロッドの内部は表面の曲率に依存した圧縮応力状態にある。球状では２次元曲率による圧縮応力が内部にほぼ均等に作用しており、弾性異方性に伴うポアッソン膨張歪みは極めて限られた領域に僅かにしか発生しないが、ロッド状態になると先端の半球部にかかる内部圧縮応力のロッド側から先端方向への成分がロッドの伸長に伴って減弱していくために、半球状先端部のポアッソン膨張領域が拡大する。この結論と知見から、ナノ粒子内部の局所歪み状態を外形によって制御できる可能性が示唆される。
さらに、金ナノロッドの近赤外パルスレーザー光照射による原子構造変化を明らかにするために、同じナノロッドについて照射前後の原子配列の変化を同様な原子分解能STEMで解析を行なった。レーザー照射装置が高分解能電子顕微鏡と離れているために、観察試料をその間で行き来させねばならないが、試料位置とゴニオメータの試料傾斜角度を精緻にコントロールすることで、同一ナノロッドに関する構造変化の追跡を可能にした。レーザー光吸収エネルギーがロッドの融解にまで達しない場合は主として表面拡散を介して単結晶状態を維持して球状化するのに対して、融点を超えると全体が一旦液体状態となって再結晶化が進み内部は多数の双晶関係にある結晶方位ドメインに分割される。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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