2015 Fiscal Year Research-status Report
階層性に由来するTeナノ粒子の表面・内部構造と新しい物性
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26400312
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
池本 弘之 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 教授 (20262496)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮永 崇史 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (70209922)
小田 竜樹 金沢大学, 数物科学系, 教授 (30272941)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / XAFS / GISAXS / 第一原理計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
安定相であるトリゴナルTe（t-Te）は、2配位共有結合でできた3回螺旋鎖を基本構造とし、鎖同士の相互作用によりTe 鎖同士が並行に配置する階層構造をとる。二面角の角度障壁が低いため、３回螺旋鎖は柔軟な構造をとる。我々は、X線吸収微細構造測定（XAFS）で局所的な構造のパラメーターを得て、さらに微小角入射X線小角散乱（GISAXS）Teナノ粒子の形状やナノ粒子間の相互作用についての検討も行っている。
XAFS測定用のTeナノ粒子は、島状蒸着法により作製し、NaCl 母材中に孤立させた。Teナノ粒子の粒子サイズは、Te薄膜の平均膜厚によって制御した。Teナノ粒子を-200℃に冷却した基板上に作製し、温度を-200℃に保ったままXAFS測定を行った。室温で作製したこれまでの試料と比べて、共有結合の顕著な短縮化が見られるなど、Teナノ粒子の特徴が顕著に現れた。
平坦なシリコン基板上に作製したTeナノ粒子のGISAXS測定を行った。理論的なシミュレーションを行ったところ、Teナノ粒子は半楕円球状の形状であることが分かった。また、Te蒸着時の平均膜厚が薄いほど、Teナノ粒子が小さくなることも見出した。
第一原理分子動力学の開発と応用を進める中で、非経験的にファン・デル・ワールス（vdW）力を取り入れる方法（ファン・デル・ワールス密度汎関数法）の計算コードへの実装と応用計算を行った。V族やVI族元素の応用計算においては、酸素分子対や固体酸素の計算実施に留まった。この非経験的vdW力を導入した本格的分子動力学を行うためには、vdW力が他の力に比べて小さいため、計算条件の十分な検討が必要であることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
島状蒸着法によって作製したTeナノ粒子の研究は、実験は終了し現在解析中であり、ほぼ予定通りに進んでいる。新たなTeナノ粒子作製手法として、イオン液体へスパッタリングで行うことに取り組んでいる。スパッタリング法の導入として、ポリエチレングリコールに銀をスパッタリング蒸着し、銀ナノ粒子を作製した。X線小角散乱測定により、銀ナノ粒子が作製できたことを確認した。テルルのスパッタリングに現在取り組んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
イオン液体にTeをスパッタリングで蒸着し、数nm以下の粒子径のTeナノ粒子を作製できるようにする。銀などの金属ターゲットでは直流電源でスパッタリングできるが、導電性の悪いテルルでは高周波電源でスパッタリングが必要である。まずは、高周波電源で銀をスパッタリングできるようにし、テルルのスパッタリング蒸着を行う。テルルナノ粒子を作製して、局所構造解析のためのXAFS測定、光吸収測定、Raman測定を行う。
Teナノ粒子の形状やサイズを精密に求めるために、理論に基づくパラメーターの最適化を行う。公開されているGISAXS解析プログラムでは不十分であるので、新たに最適化プログラムを自作する。
鎖間相互作用に重点をおいた第一原理計算を行い、鎖間相互作用と共有結合の関係を理論に基づいて検討する。
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| Causes of Carryover |
スパッタリングによるテルルの蒸着がまだ実行できていないため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
スパッタリング装置の改良に用いる
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