2014 Fiscal Year Annual Research Report
金属ナノロッドのレーザー光励起原子挙動の高分解能その場解析
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25289221
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松村 晶 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60150520)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / プラズモニクス / レーザー光 / 高分解能電子顕微鏡 / その場観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
棒状の金属ナノロッドはその形状異方性により特徴的な光学特性を有しており、様々な光学機能素子としての応用が期待されている。本研究では、パルスレーザー光照射機能を有する超高圧電子顕微鏡（HVEM）を用いた原子レベルの高分解能その場観察・解析を進め、金ナノロッドのレーザー光照射による励起過程とそれによって引き起こされる動的挙動を支配する因子を明らかにすることを目的としている。
本年度は、まず昨年度に基本設計を進めた、HVEM用３軸傾斜試料ホルダーの開発を進めた。これはHVEM内の観察試料に対して任意の方向からレーザー光を照射することに使用する。試料室内での試料傾斜軸を一定にするために、ホルダー内部の試料台のみが傾斜する機構を新たに開発した。この機構に依って回転軸の変動を最小限に抑えることができ、試料傾斜と観察／照射位置の制度が大きく改善した。
次に、前年度に引き続き、HVEM内でのレーザー光照射条件の調整を進め、波長λ=1064 nmの近赤外レーザーパルス光照射に伴う金ナノロッド（ロッド長50 nm、ロッド径 10 nm）の変形挙動のその場観察を進めた。今年度は様々な照射強度での外形ならびに内部の原子配列の変化を特に高分解能電子顕微鏡法を駆使して解析を進めた。照射前は、長軸方向が[001]で胴体部は側面を{100}, {110}表面で囲まれた８角形であり、両端部は{111}面、{001}面を表面にもつキャップ状となっている。これに対して照射レーザー光が比較的弱い際には、単結晶状態を維持したまま、表面原子の移動に依って次第に形状が球状に向かっていく。一方、照射強度が強くなってくると、ロッド内部に双晶等の面欠陥が入りながら集団的に原子配列が変化し、内部は小さなドメインに分割され、先端部や側面の表面はより安定な{111}あるいは{100}が現れることが原子分解能観察で明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、予定通りHVEM用３軸傾斜試料ホルダーの開発を進めた。これは、試料ホルダー全体を電子顕微鏡のゴニオステージで傾斜させるのではなく、内部機構のみで試料台のみを傾斜／回転するものであり、これまでにない独創的な成果である。今後さらに制御機構の改善を進めて行く必要があるが、当初目標は十分に達成されている。その場観察実験は、特に原子分解能観察で大きな進展があり、今後の展開に期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の通り、HVEM内の観察試料に対して任意の方向からレーザー光を照射することに使用する独自の３軸傾斜試料ホルダーが完成した。今後、このホルダーの制御ならびに操作機構の改善を進めて行くとともに、これを活用して多様な照射条件でのその場観察を行う。電子顕微鏡その場観察の長所を生かすため、今後は原子分解能での内分並びに表面の原子配列の変化挙動に注目した解析を進めて行く予定である。
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Research Products
(6 results)
