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2010 Fiscal Year Annual Research Report

光誘起ナノ反応場を利用したナノマテリアルの創製

Research Project

Project/Area Number 20245043
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

平尾 一之  京都大学, 工学研究科, 教授 (90127126)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 下間 靖彦  京都大学, 工学研究科, 准教授 (40378807)
田原 美紀  京都大学, 工学研究科, 特定研究員 (70437250)
Keywordsナノマテリアル / マイクロリアクター / フェムト秒レーザー / 液相アブレーション / 永久磁石 / スーパーコンティニューム / 単磁区臨界径 / 超常磁性
Research Abstract

石英ガラス製のマイクロフローセルとシリンジポンプを光学顕微鏡に組み込み、フェムト秒レーザーの集光照射によって、ナノ反応場(光誘起ナノ反応場)を循環式のマイクロリアクター内に位置させたナノマテリアル合成システムを構築した。本システムを利用し、永久磁石材料として代表的なNd_2Fe_<14>B、FePtから成る単磁区臨界半径以下の平均粒子径が約50nmの球状ナノ粒子の合成に成功した。溶媒として使用したシクロヘキサンもレーザー照射により分解され、作製したNd_2Fe_<14>B、FePtナノ粒子表面には、ともに2nm程度のアモルファスカーボンで被覆されていることをTOF-SIMS分析により確認した。Nd_2Fe_<14>Bナノ粒子は、結晶性が低下したものの、レーザー照射前に比べて保磁力が約2倍向上した。また、FePtナノ粒子はレーザー照射によって、結晶構造がfct構造からfcc構造に相転移したが、850℃、15分間の熱処理によって、再びfct構造に相転移し、保磁力がレーザー照射前と比べて約20倍に向上した。さらに、ナノ粒子形成過程を明らかにするため、ナノ反応場におけるレーザー光のエネルギーの消費量を計測した。その結果、照射したエネルギーのうち約55%が溶媒との相互作用(ブロードなスーパーコンティニュームの発生や溶媒分子のフラグメンテーション)に利用されていることを確認した。Nd_2Fe_<14>B、FePtナノ粒子の形成は、照射したフェムト秒レーザー光によるアブレーション、さらに発生したスーパーコンティニュームに関係していると示唆できた。本研究により開発したナノマテリアル合成技術を応用展開することで、バイオメディカル用磁性流体等に応用可能な高純度のナノマテリアルを高速かつ高効率で合成可能なプロセス技術確立へのブレークスルーを見出すことができた。

  • Research Products

    (33 results)

All 2011 2010

All Journal Article (20 results) (of which Peer Reviewed: 20 results) Presentation (12 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Photo-initiation of ZnO nanorod formation by femtosecond laser irradiation2010

    • Author(s)
      N.Wu, Y.Shimotsuma, M.Nishi, M.Sakakura, K.Miura, K.Hirao
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 118 Pages: 147-151

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Glasses for Photonic Applications2010

    • Author(s)
      K.Richardson, D.Krol, K.Hirao
    • Journal Title

      International Journal of Applied Glass Science

      Volume: 1 Pages: 74-86

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective growth of gold nanoparticles on FIB-induced amorphous phase of Si substrate2010

    • Author(s)
      T.Matsuoka, M.Nishi, Y.Shimotsuma, K.Miura, K.Hirao
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 118 Pages: 575-578

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Random lasing from localized modes in strongly scattering systems consisting of macroporous titania monoliths infiltrated with dye solution2010

    • Author(s)
      S.Murai, K.Fujita, J.Konishi, K.Hirao, K.Tanaka
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 97 Pages: 031118(1-3)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Space-selective phase separation inside a glass by controlling compositional distribution with femtosecond laser irradiation2010

    • Author(s)
      M.Shimizu, K.Miura, M.Sakakura, M.Nishi, Y.Shimotsuma, S.Kanehira, T.Nakaya, K.Hirao
    • Journal Title

      Applied Physics A

      Volume: 100 Pages: 1001-1005

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultrafast Manipulation of Self-Assembled Form Birefringence in Glass2010

    • Author(s)
      Y.Shimotsuma, M.Sakakura, P.G.Kazansky, M.Beresna, J.Qiu, K.Miura, K.Hirao
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 108 Pages: 073533(1-10)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation and magnetic properties of amorphous EuTiO_3 thin films2010

    • Author(s)
      Y.Zong, K.Kugimiya, K.Fujita, H.Akamatsu, K.Hirao, K.Tanaka
    • Journal Title

      Journal of Non-Crystalline Solids

      Volume: 356 Pages: 2389-2392

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simultaneous Tailoring of Phase Evolution and Dopant Distribution in the Glassy Phase for Controllable Luminescence2010

    • Author(s)
      S.Zhou, N.Jiang, K.Miura, S.Tanabe, M.Shimizu, M, Sakakura, Y.Shimotsuma, M.Nishi, J.g Qiu, K.Hirao
    • Journal Title

      Journal of American Ceramics Society

      Volume: 132 Pages: 17945-17952

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanism of heat-modification inside a glass after irradiation with high-repetition rate femtosecond laser pulses2010

    • Author(s)
      M.Shimizu, M.Sakakura, M.Ohnishi, Y.Shimotsuma, T.Nakaya, K.Miura, K.Hirao
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 108 Pages: 073533(1-10)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elastic and thermal dynamics in femtosecond laser-induced structural change inside glasses studied by the transient lens method2010

    • Author(s)
      M.Sakakura, M.Terazima, Y.Shimotsuma, K.Miura, K.Hirao
    • Journal Title

      Laser Chemistry

      Volume: 2010 Pages: 128268(1-15)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phase control on iron silicieds using femtosecond laser irradiation2010

    • Author(s)
      S.Kanehira, M.Sakakura, Y.Shimotsuma, M.Eida, K.Miura, K.Hirao
    • Journal Title

      Applied Physics A

      Volume: 101 Pages: 81-85

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of three-dimensional 1 x 4 splitter waveguides inside a glass substrate with spatially phase modulated laser beam2010

    • Author(s)
      M.Sakakura, T.Sawano, Y.Shimotsuma, K.Miura, K.Hirao
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 18 Pages: 12136-12143

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Environmental radiation monitoring utilizing solod state dosimeters2010

    • Author(s)
      S.Koyama, Y.Miyamoto, A.Fujiwara, H.Kobayashi, K.Ajisawa, H.Komori, Y.Takei, H.Nanto, T.Kurabori, H.Kakimoto, M.Sakakura, Y.Shimotsuma, K.Miura, K.Hirao, T.Yamamoto
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: 22 Pages: 377-385

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Emission and excitation mechanism of radiophotoluminescence in Ag^+-activated phosphate glass2010

    • Author(s)
      Y.Miyamoto, K.Kinoshita, S.Koyama, Y.Takei, H.Nanto, T.Yamamoto, M.Sakakura, Y.Shimotsuma, K.Miura, K.Hirao
    • Journal Title

      Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section A

      Volume: 619 Pages: 71-74

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ionizing radiation sensor utilizing rasiophotoluminescence in Ag+-activated phosphate glass and its application to environmental radiation monitoring2010

    • Author(s)
      Y.Miyamoto, K.Kinoshita, H.Kobayashi, A.Fujiwara, S.Koyama, Y.Takei, H.Nanto, T.Yamamoto, T.Kurobori, T.Yanagida, A.Yoshikawa, M.Sakakura, Y.Shimotsuma, K.Miura, K.Hirao
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: 22 Pages: 235-245

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Emission mechanism of radiophotoluminescence in Ag-doped phosphate glass2010

    • Author(s)
      Y.Miyamoto, T.Yamamoto, K.Kinoshita, S.Koyama, Y.Takei, H.Nanto, Y.Shimotsuma, M.Sakakura, K.Miura, K.Hirao
    • Journal Title

      Radiation Measurements

      Volume: 45 Pages: 546-549

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Good Solvent Effects of C-70 Cluster Formations and Their Electron-Transporting and Photoelectrochemical Properties2010

    • Author(s)
      N.Tezuka, T.Umeyama, Y.Matano, T.Shishido, M.Kawasaki, M.Nishi, K.Hirao, H.Lehtivuori, N.V.Ikachenko, H.Lemmetyinen, Y.Honsho, S.Seki, H.Imahori
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 114 Pages: 14287-14297

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective Formation and Efficient Photocurrent Generation of [70]Fullerene-Single-Walled Carbon Nanotube Composites2010

    • Author(s)
      T.Umeyama, N.Tezuka, S.Seki, Y.Matano, M.Nishi, K.Hirao, H.Lehtivuori, N.V.Ikachenko, H.Lemmetyinen, Y.Nakao, S.Sasaki, H.Imahori
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 22 Pages: 1767-1770

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comparison of Cluster Formation, Film Structure, Microwave Conductivity, and Photoelectrochemical Properties of Composites Consisting of Single-Walled Carbon Nanotubes with C-60, C-70, and C-842010

    • Author(s)
      N.Tezuka, T.Umeyama, S.Seki, Y.Matano, M.Nishi, K.Hirao, H.Imahori
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 114 Pages: 3235-3247

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transmission properties of surface Plasmon Polaritons and localized resonance in semiconductor hole arrays2010

    • Author(s)
      T.Okada, S.Tsuji, K.Tanaka, K.Hirao, K.Tanaka
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 97 Pages: 261111(1-3)

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Manipulating functionalized 2PP structures on the BioPhotonics Workstation2011

    • Author(s)
      T.Matsuoka, M.Nishi, M.Sakakura, K.Hirao, D.Palima, S.Tauro, A.R.Banas, J.Gluckstad
    • Organizer
      Photonic West 2011
    • Place of Presentation
      The Moscone Center, San Francisco, USA
    • Year and Date
      2011-01-27
  • [Presentation] Three-dimensional structuring inside transparent materials by a phasemodulated fs laser beam with a LCOS-SLM2011

    • Author(s)
      M.Sakakura, K.Miura, T.u Sawano, Y.Shimotsuma, K.Hirao
    • Organizer
      Photonic West 2011
    • Place of Presentation
      The Moscone Center, San Francisco, USA(招待講演)
    • Year and Date
      2011-01-26
  • [Presentation] 光誘起反応によるガラス/多層膜接合体へのFe-Si結晶析出と制御2010

    • Author(s)
      西村将和, 兼平真悟, 坂倉政明, 下間靖彦, 三浦清貴, 平尾一之
    • Organizer
      第51回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • Place of Presentation
      東京大学 駒場リサーチキャンパス
    • Year and Date
      2010-12-17
  • [Presentation] レーザーによるガラス内部の元素移動制御2010

    • Author(s)
      清水雅弘, 保田直美, 坂倉政明, 兼平真悟, 西正之, 下間靖彦, 三浦清貴, 平尾一之
    • Organizer
      第51回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • Place of Presentation
      東京大学 駒場リサーチキャンパス
    • Year and Date
      2010-12-17
  • [Presentation] 液晶空間光変調器LCOS-SLMと超短パルスレーザーを用いたガラス内部への高効率三次元加工2010

    • Author(s)
      坂倉政明, 澤野勉, 下間靖彦, 三浦清貴, 平尾一之
    • Organizer
      第51回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • Place of Presentation
      東京大学 駒場リサーチキャンパス
    • Year and Date
      2010-12-17
  • [Presentation] Formation of Silicon and Silicon-based Semiconductor Materials via Photoinduced Reaction Using Femtosecond Laser2010

    • Author(s)
      M.Nishimura, S.Kanehira, M.Sakakura, Y.Shimotsuma, K.Miura, K.Hirao
    • Organizer
      2010 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston, Massachusetts USA
    • Year and Date
      2010-11-30
  • [Presentation] Defect Doping and Characterization in Oxide Single Crystals Using Femtosecond Laser2010

    • Author(s)
      S.Kanehira, C.Moon, K.Miura, E.Tochigi, N.Shibata, Y.Ikuhara, K.Hirao
    • Organizer
      2010 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston, Massachusetts, USA
    • Year and Date
      2010-11-30
  • [Presentation] Preparation of Nd_2Fe_14B nanoparticles under femtosecond laser ablation in liquid2010

    • Author(s)
      T.Yamamoto, Y.Shimotsuma, M.Sakakura, M.Nishi, K.Miura, K.Hirao, M Sagawa
    • Organizer
      ICC3
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場
    • Year and Date
      2010-11-18
  • [Presentation] Photonic Materials2010

    • Author(s)
      K.Hirao
    • Organizer
      ICC3
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場(招待講演)
    • Year and Date
      2010-11-17
  • [Presentation] Selective Growth and SERS Property of Gold Nanoparticles on Amorphized Silicon Surface2010

    • Author(s)
      T.Matsuoka, M.Nishi, M.Sakakura, Y.Shimotsuma, K.Miura, K.Hirao
    • Organizer
      ICC3
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場
    • Year and Date
      2010-11-16
  • [Presentation] Sol-Gel synthesis of Au-nanoparticle dispersed bicontinuous macroporous siloxane gel2010

    • Author(s)
      Y.Hamada, M.Nishi, Y.Shimotsuma, K.Miura, K.Hirao
    • Organizer
      ICC3
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場
    • Year and Date
      2010-11-15
  • [Presentation] Fundamental studies of heat modification inside glasses by repeated irradiation with ultrashort laser pulses2010

    • Author(s)
      M.Sakakura, M.Shimizu, Y.Shimotsuma, K.Miura, K.Hirao
    • Organizer
      FLAMN-10
    • Place of Presentation
      St.Petersburg-Pushkin, Russia(招待講演)
    • Year and Date
      2010-07-06
  • [Book] セラミック機能化ハンドブック2010

    • Author(s)
      三浦清貴、下間靖彦、坂倉政明、平尾一之
    • Total Pages
      120-150
    • Publisher
      (株)エヌ・ティー・エス

URL: 

Published: 2012-07-19  

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