2021 Fiscal Year Research-status Report
Fabrication of amorphous alloy nanofluids by sputtering and their field enhancement effect
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20K05278
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| Research Institution | Nagano National College of Technology |
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Principal Investigator |
柳沼 晋 長野工業高等専門学校, 一般科, 准教授 (80516518)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノ構造 / アモルファス合金 / イオン液体 / スパッタリング / SERS / プラズモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、アモルファス合金の非晶質由来の特性をベースに、イオン液体へのスパッタリングを用いることにより、アモルファス合金ナノ流体を作製する技術を構築し、生成物となるナノ粒子やナノワイヤーの表面増強ラマン散乱（SERS）効果を検証することを目的とする。本年度は、令和2年度に引き続き、研究室に現有の真空槽を（超）高真空対応スパッタ装置として整備しながら、アモルファス合金の光学特性に関する先行研究の実験データに基づいて、アモルファス合金ナノ構造のプラズモニックな特性を系統的に解析している。
結晶と非晶質のPd系のナノ粒子にMie理論を適用することにより、消光効率・散乱効率・吸収効率のスペクトルを求め、粒子直径依存性や媒質屈折率依存性を調べた。さらに、局在プラズモン共鳴のQ値（quality factor）を計算した。結晶のPd-Cu-Si合金ナノ粒子はMie効率のスペクトルが結晶性のPdナノ粒子のスペクトルに近く、非結晶の合金ナノ粒子に見られた共鳴ピークのレッドシフトやブロードニングはアモルファス化による効果と考えられる。結晶と非結晶では、特にピーク位置の違いが顕著である。現在、ナノスケールのプラズモニック特性に及ぼす合金組成の寄与を明らかにするため、Pd-Si、Pd-U-Si、Au-Siアモルファス合金のスペクトルを比較・検証しながら、より高度な電磁界コンピューターシミュレーションを進めているところである。こうして得られた知見は、電場増強に向けた実験を推進する上で、合金系選定やナノ構造作製の指針としたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
令和3年度も昨年度と同様、全体を通してコロナ禍の直撃を受けており、本研究以外の業務量が増加した状態が続いている一方で、研究活動の身動きが取り難かったため。コロナ禍の長期化に対する見通しが甘かったのだが、計算を優先させるなど昨年度から研究計画を軌道修正してきた経緯はあるものの、特に実験が遅れている。私事ながら、3月4日に車に跳ねられた影響も大きかったので、申し添えたい。幸い現在は回復しているが、学内で本研究に従事する者は私だけなので、実験などのまとまった時間が確保し易い1ヵ月間を交通事故により失ったことは痛手だった。
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| Strategy for Future Research Activity |
世情は今後も残念ながらコロナ禍で様々な制限・制約が続く見込みだが、私自身には変化があり、2年間のクラス担任の職務を無事に全うできた。よって令和4年度は、研究活動における身動きが取り易くなるはずであり、昨年度に取り組んだ理論計算および再開した実験装置の立ち上げに注力する。英国サウサンプトン大学の研究協力者との連携についても、当初に計画した海外渡航は完全に断念するものの、オンラインの打ち合わせでできる範囲で、計算と実験に組み込んでいく方針である。
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| Causes of Carryover |
（理由）
コロナ禍により研究計画の大幅な軌道修正を余儀なくされたことに加えて、超高真空槽へ装備する試料作製装置の仕様決定・製品選定にも時間を要したことから、研究期間の延長を申請する方向で検討しているため。
（使用計画）
基板ステージ一式とスパッタカソードを主とした試料作製・評価装置（納入予定時期：令和4年9月）の購入費用（150万円程度）に充てる予定である。
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