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埋め込まれたナノ粒子の集団的同一方向へのロッド化変形:メカニズム解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K04898
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

雨倉 宏  国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 主席研究員 (00354358)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード高速重イオン / ナノ粒子 / 照射誘起楕円変形 / イオンビーム / イオンシェーピング / C60 / クラスターイオン / C60クラスターイオン / 照射誘起楕円化 / C60イオン / 照射誘起変形現象
研究成果の概要

本研究は高速重イオン照射によるナノ粒子の楕円変形現象の機構を解明することを目的とし、ひいてはその背景にある高速イオンと物質の相互作用の基礎的過程の理解を深めることを目指すものであった。主な成果は、本研究分野でそれぞれ著名なFinlandの計算シミュレーショングループ、豪州のX線小角散乱実験グループとの国際協力により、本現象に提案されている複数のメカニズムの優劣を明確にして、(まだ謎は残るものの)現時点での最良のモデルを示した。またC60イオンを用いることにより、これまで数十MeV以上の高エネルギーが必要だった本現象を数MeVで実現し、実用化への突破口を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

固体中に分散させた金属ナノ粒子に対してエネルギー数百MeVの高速重イオンビームを当てると全てのナノ粒子が同一方向に伸び、配向度の高い非等方的なナノ光学材料等の製造を実現する有力な手法として注目されている。本研究では同様の現象が数MeVのC60イオン照射でも起こることを明らかにした。これは単なる省エネルギー化技術ということだけではない。百MeV級の高速重イオンを発生できる施設は国内で2,3ヶ所しかないが、数MeVならば国内の多数の一般的加速器で可能である。本現象の産業化へひとつ近づいた。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (13件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 11件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 12件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] 山東大学/武漢大学(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Universite 20 Aout(アルジェリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Helsinki(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] CIMAP(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)

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      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Helsinki(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 山東大学/武漢大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Universite 20 Aout 1955(アルジェリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Helsinki University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 山東大学/武漢大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Universite 20 Aout(アルジェリア)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Ion tracks in silicon formed by much lower energy deposition than the track formation threshold2021

    • 著者名/発表者名
      Amekura H.、Toulemonde M.、Narumi K.、Li R.、Chiba A.、Hirano Y.、Yamada K.、Yamamoto S.、Ishikawa N.、Okubo N.、Saitoh Y.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-020-80360-8

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Irradiation Effects of Swift Heavy Ions Detected by Refractive Index Depth Profiling2020

    • 著者名/発表者名
      Amekura Hiroshi、Li Rang、Okubo Nariaki、Ishikawa Norito、Chen Feng
    • 雑誌名

      Quantum Beam Science

      巻: 4 号: 4 ページ: 39-39

    • DOI

      10.3390/qubs4040039

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On the mechanism of the shape elongation of embedded nanoparticles2020

    • 著者名/発表者名
      Amekura H.、Kluth P.、Mota-Santiago P.、Sahlberg I.、Jantunen V.、Leino A.A.、Vazquez H.、Nordlund K.、Djurabekova F.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      巻: 475 ページ: 44-48

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2020.04.038

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Swift heavy ion irradiation to non-amorphizable CaF2 and amorphizable Y3Al5O12 (YAG) crystals2020

    • 著者名/発表者名
      Amekura H.、Li R.、Okubo N.、Ishikawa N.、Chen F.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      巻: 474 ページ: 78-82

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2020.04.023

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Control of optical absorption of silica glass by Ag ion implantation and subsequent heavy ion irradiation2020

    • 著者名/発表者名
      Yamada Tomoko、Fukuda Kengo、Semboshi Satoshi、Saitoh Yuichi、Amekura Hiroshi、Iwase Akihiro、Hori Fuminobu
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 31 号: 45 ページ: 455706-455706

    • DOI

      10.1088/1361-6528/abaadf

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fused Silica with Embedded 2D‐Like Ag Nanoparticle Monolayer: Tunable Saturable Absorbers by Interparticle Spacing Manipulation2020

    • 著者名/発表者名
      Li Rang、Pang Chi、Li Ziqi、Yang Ming、Amekura Hiroshi、Dong Ningning、Wang Jun、Ren Feng、Wu Qiang、Chen Feng
    • 雑誌名

      Laser & Photonics Reviews

      巻: 14 号: 2

    • DOI

      10.1002/lpor.201900302

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Matrix-material dependence on the elongation of embedded gold nanoparticles induced by 4 MeV C60 and 200 MeV Xe Ion irradiation2020

    • 著者名/発表者名
      Li Rang、Narumi Kazumasa、Chiba Atsuya、Hirano Yoshimi、Tsuya Daiju、Yamamoto Shunya、Saitoh Yuichi、Okubo Nariaki、Ishikawa Norito、Pang Chi、Chen Feng、Amekura Hiroshi
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 31 号: 26 ページ: 265606-265606

    • DOI

      10.1088/1361-6528/ab7e70

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] C60 ions of 1 MeV are slow but elongate nanoparticles like swift heavy ions of hundreds MeV2019

    • 著者名/発表者名
      Amekura H.、Narumi K.、Chiba A.、Hirano Y.、Yamada K.、Tsuya D.、Yamamoto S.、Okubo N.、Ishikawa N.、Saitoh Y.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-019-49645-5

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Copper Nanoparticles Embedded in Lithium Tantalate Crystals for Multi-GHz Lasers2019

    • 著者名/発表者名
      Pang Chi、Li Rang、Li Ziqi、Dong Ningning、Amekura Hiroshi、Wang Shixiang、Yu Haohai、Wang Jun、Ren Feng、Ishikawa Norito、Okubo Nariaki、Chen Feng
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 2 号: 9 ページ: 5871-5877

    • DOI

      10.1021/acsanm.9b01321

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Vaporlike phase of amorphous SiO2 is not a prerequisite for the core/shell ion tracks or ion shaping2018

    • 著者名/発表者名
      Amekura H.、Kluth P.、Mota-Santiago P.、Sahlberg I.、Jantunen V.、Leino A. A.、Vazquez H.、Nordlund K.、Djurabekova F.、Okubo N.、Ishikawa N.
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 2 号: 9

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.2.096001

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Swift heavy ion irradiation to ZnO nanoparticles: Steep degradation at low fluences and stable tolerance at high fluences2018

    • 著者名/発表者名
      Amekura H.、Okubo N.、Ren F.、Ishikawa N.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 124 号: 14

    • DOI

      10.1063/1.5050080

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ag nanoparticles embedded in Nd:YAG crystals irradiated with tilted beam of 200 MeV Xe ions: optical dichroism correlated to particle reshaping2018

    • 著者名/発表者名
      Li Rang、Pang Chi、Amekura Hiro、Ren Feng、Hubner Rene、Zhou Shengqiang、Ishikawa Norito、Okubo Nariaki、Chen Feng
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 29 号: 42 ページ: 424001-424001

    • DOI

      10.1088/1361-6528/aad75b

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] イオントラック形成閾値よりもだいぶ低いエネルギー付与でのトラック形成2021

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏、鳴海一雅、Rang Li、千葉敦也、平野貴美、山田圭介、山本春也、石川法人、大久保成彰、斎藤勇一
    • 学会等名
      日本物理学会2021年年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] MeV C60イオンビーム照射によるナノ粒子の楕円変形2020

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏
    • 学会等名
      第21回「イオンビームによる表面・界面の解析と改質」特別研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Swift heavy ion irradiation to non-amorphizable CaF2 and amorphizable YAG crystals2020

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, R. Li, N. Okubo, N. Ishikawa, F. Chen
    • 学会等名
      30th Annual Meetings of MRS-Japan
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] YAG(Y3Al5O12)およびCaF2結晶の光透過特性への高速重イオン照射効果2020

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏、大久保成彰、石川法人、鳴海一雅、千葉敦也、平野貴美、山田圭介、山本春也、斎藤勇一
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] MeV C60+クラスターイオン照射によるナノ粒子の楕円変形2020

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏、鳴海一雅、Rang Li、千葉敦也、平野貴美、山田圭介、山本春也、斎藤勇一
    • 学会等名
      高崎サイエンスフェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Shape Elongation of Embedded Nanoparticles Induced by MeV C60 Ion Irradiation2020

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura
    • 学会等名
      International Workshop on Radiation Effects of Materials and Devices (REMD-2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MeV C60クラスターイオン照射によるナノ粒子の楕円化II2020

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏、鳴海一雅、千葉敦也、平野貴美、山本春也、Rang Li、斎藤勇一
    • 学会等名
      日本物理学会2020年年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速重イオンの代替ビームとしてのMeV C60クラスターイオンビーム2019

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏
    • 学会等名
      日本学術振興会荷電粒子ビームの工業への応用第132委員会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ion Beam Materials Research in MRS-Japan for Recent Thirty Years2019

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, T. Aoki, K. Baba, F. Chen, P.K. Chu, W. Ensinger, D. Ila, H. Itoh, N. Kishimoto, T. Kobayashi, S. Nakao, H. Nishikawa, K. Yasuda
    • 学会等名
      日本MRS創立30周年記念特別シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Core/Shell Track Formation and Nanoparticle Elongation in SiO2 under Swift Heavy Ion Irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, P. Kluth, P. Mota, I. Sahlberg, V. Jantunen, A. A. Leino, H. Vazquez, K. Nordlund, F. Djurabekova, N. Okubo, N. Ishikawa
    • 学会等名
      20th International Conference on Radiation Effects in Insulators (REI-2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Is a Non-Amorphizable Crystal Better for Optical Applications than an Amorphizable Crystal under Swift Heavy Ion Irradiation?2019

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, Rang Li, N. Okubo, N. Ishikawa, and Feng Chen
    • 学会等名
      23rd International Workshop on Inelastic Ion-Surface Collisions (IISC-23)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Matrix-Material Dependence of the Elongation of Embedded Nanoparticles Induced by 4 MeV C60 Ion Irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      Rang Li, H. Amekura, K. Narumi, A. Chiba, Y. Hirano, D. Tsuya, S. Yamamoto, Feng Chen, N. Okubo, N. Ishikawa, Y. Saitoh
    • 学会等名
      23rd International Workshop on Inelastic Ion-Surface Collisions (IISC-23)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elongation of Embedded Metal Nanoparticles by MeV C60 Ion Irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, K. Narumi, A. Chiba, Y. Hirano, K. Yamada, D. Tsuya, S. Yamamoto, Rang Li, N. Okubo, N. Ishikawa, Y. Saitoh
    • 学会等名
      第29回 日本MRS年次大会(国際シンポジウム)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MeV C60クラスターイオン照射によるナノ粒子の楕円化2019

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏、Rang Li、鳴海一雅、千葉敦也、平野貴美、山本春也、斎藤勇一
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] MeV C60+クラスターイオンビームによるナノ粒子の楕円変形2019

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏、 鳴海一雅 、 千葉敦也、 平野貴美、 Rang Li、山田圭介、山本春也、 斎藤勇一
    • 学会等名
      高崎サイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速重イオン照射によるコア・シェル型イオントラックの形成と ナノ粒子の楕円化2019

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏, 石川法人, 大久保成彰, P. Kluth, F. Djurabekova, K. Nordlund
    • 学会等名
      日本物理学会2019年年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A new type of refractive index modification in YAG crystals induced by swift heavy ion irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, Rang Li, Feng Chen, N. Okubo, N. Ishikawa
    • 学会等名
      10TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SWIFT HEAVY IONS IN MATTER & 28TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ATOMIC COLLISIONS IN SOLIDS
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Appearance of a new optical absorption peak around 600 nm in silica glass implanted with energetic Ag ions2018

    • 著者名/発表者名
      K. Fukuda, A. Iwase, F. Hori, Y. Saitoh, S. Semboshi, and H. Amekura
    • 学会等名
      10TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SWIFT HEAVY IONS IN MATTER & 28TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ATOMIC COLLISIONS IN SOLIDS
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SWIFT HEAVY IONS EFFECT ON THE OPTICAL, ELECTRICAL AND STRUCTURAL PROPERTIES OF CU2ZNSNS2 THIN FILMS2018

    • 著者名/発表者名
      M. Khoualed, F.Z. Boutebakh, S. Ghemid, H. Amekura, N. Ishikawa, M.S. Aida, N. Attaf, A. Chettah
    • 学会等名
      10TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SWIFT HEAVY IONS IN MATTER & 28TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ATOMIC COLLISIONS IN SOLIDS
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速重イオン照射による非晶質SiO2への コア/シェル型イオントラックの形成機構2018

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏, 石川法人, 大久保成彰
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Formation of Core/Shell Ion Tracks in Amorphous SiO2 under Swift Heavy Ion Irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, P. Kluth, P. Mota-Santiago, I. Sahlberg, V. Jantunen, A. A. Leino, H. Vazquez, K. Nordlund, F. Djurabekova, N. Okubo, N. Ishikawa
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会(国際シンポジウム)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reshaping of Embedded Ag Nanoparticles in Nd:YAG Crystal by Swift Heavy Ion Irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      R. Li, H. Amekura, N. Ishikawa, F. Chen
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会(国際シンポジウム)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X-ray diffraction and thermal spike model study of damage induced in Cu2ZnSnS2 thin films irradiated with swift heavy ions2018

    • 著者名/発表者名
      M. Khoualed, A. Chettah, S. Ghemid, F.Z. Boutebakh, H. Amekura, N. Ishikawa, M.S.Aida, N. Attaf
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会(国際シンポジウム)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Ion Irradiation of Dielectrics for Photonic Applications2020

    • 著者名/発表者名
      F. Chen, H. Amekura, Y. Jia
    • 総ページ数
      290
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811546075
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] SAMURAI (NIMS研究者総覧)

    • URL

      http://samurai.nims.go.jp/AMEKURA_Hiroshi-e.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] NIMS研究者総覧

    • URL

      http://samurai.nims.go.jp/AMEKURA_Hiroshi-e.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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