2023 Fiscal Year Final Research Report
Highly efficient synthesis and exploration of optical and magnetic properties of single nanometer-sized alloy particles in microdroplets
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21K04833
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022-2023)
Osaka City University (2021) |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 高強度フェムト秒レーザー / レーザー誘起プラズマ / 貴金属イオン / ハイエントロピー合金 / ミディアムエントロピー合金 / 液中レーザーアブレーション |
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| Outline of Final Research Achievements |
High-entropy alloy nanoparticles were produced by reducing noble metal ions (Au, Pt, Ag, Ir, Pd) with hydrated electrons generated by multiphoton ionization of water using a near-infrared femtosecond laser. We investigated 1) the stability of the mixture solution of reactants having wide range of reduction potentials, 2) tracing the changes during laser irradiation and determination of the reaction end point, and 3) the long-term stability of the resulting colloids in the presence and absence of protective agents. We fabricated Ni-rich FeCoNi core and Fe-shell nanoparticles forming chain structures of more than 10 μm in length by laser ablation of FeCoNi alloy in water using a high-repetition-rate ultraviolet picosecond laser with a galvanometric scanner.
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| Free Research Field |
光物理化学
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
近赤外フェムト秒レーザーを用いることで通常の還元法では困難な還元電位の大きく異なる金属イオンを同時に還元・析出・合金化できることを示した。本手法を用いると還元電位がさらに卑のイオン（Eu３価、－0.36 V；Yb３価、－1.07 V）も還元できることを明らかにしており、貴金属のみならず幅広い元素を対象に合金を作製できる手法として有用である。さらに、多光子反応によって還元電位が大きく卑なHfもナノ粒子化出来ることも特筆すべき点である。また、バルク合金を原料にした液中レーザーアブレーションでは特異な長鎖状構造の形成のみならずナノ粒子の元素組成ならびに構造を光によって制御出来る可能性を示した。
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