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球形からロッドへ:高速重イオン照射によるナノ粒子の形状変化の機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 26390032
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 ナノ材料工学
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, 先端材料解析研究拠点, 主席研究員 (00354358)

研究分担者 河野 健一郎  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 若手国際研究センター, 研究員 (50354353)
連携研究者 石川 法人  日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (90354828)
大久保 成彰  日本原子力研究開発機構, 原子力エネルギー基盤連携センター, 副主任研究員 (60391330)
研究協力者 Avasthi Devesh Kumar  元Inter-University Accelerator Centre
Khan Saif Ahamed  Inter-University Accelerator Centre, 研究員
Gomez Daniel E.  CSIRO, 研究員
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード高速重イオン / 金属ナノ粒子 / 照射誘起楕円変形 / Ion Beam Shaping / プラズモニクス / イオンビーム / ナノロッド / 楕円ナノ粒子 / 楕円形ナノ粒子 / Ion Shaping / Ion shaping / イオンハンマリング / 直線二色性
研究成果の概要

シリカなどに埋め込まれた球形の金属ナノ粒子を、高速重イオンと呼ばれる数十MeV以上の高エネルギーイオンビームで照射すると、球形だったナノ粒子がビームと平行方向に伸び、楕円形そしてロッド状へと変化する現象が報告されている。原因としてハンマリング効果が信じられてきたが、我々は線量依存性を測定し、矛盾点を指摘した。本研究では変形の深さ分布や照射温度依存性を調べ、ハンマリングモデルの更なる矛盾点を指摘した。さらに本現象の総合的な理解を深めるための研究も行った。計画には無かったが、6 MeVのC60クラスターイオン照射でも同様にナノ粒子の楕円化が起こることを世界で初めて明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (10件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 6件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 9件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 13件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Australian National University/CSIRO/University of Melbourne(Australia)

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  • [国際共同研究] Inter-University Accelerator Centre/Amity University(India)

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  • [国際共同研究] Shandong University/Wuhan University(China)

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Helsinki(Finland)

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Universite 20 Aout 1955(Algeria)

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究]

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  • [国際共同研究] Australian National University/CSIRO/University of Melbourne(Australia)

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  • [国際共同研究] Inter-University Accelerator Centre(India)

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  • [国際共同研究] Universite 20 Aout 1955(Algeria)

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  • [国際共同研究] Uppsala University(Sweden)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Shape Elongation of Embedded Metal Nanoparticles Induced by Irradiation with Swift Heavy Ions /Cluster Ions2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Amekura
    • 雑誌名

      Proc. 2016 IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference

      巻: web ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/nmdc.2016.7777110

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A possible new origin of long absorption tail in Nd-doped yttrium aluminum garnet induced by 15 MeV gold-ion irradiation and heat treatment2016

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, S. Akhmadaliev, S. Zhou, and F. Chen
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 119 号: 17

    • DOI

      10.1063/1.4948348

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Recrystallization and formation of spheroidal gold particles in amorphous-like AlN-TiB2-TiSi2 coatings after annealing and subsequent implantation2016

    • 著者名/発表者名
      A.D. Pogrebnjak, A.A. Dem’yanenko, V.M. Beresnev, O.V. Sobol’, O.M. Ivasishin, K. Oyoshi, Y. Takeda, H. Amekura, and A.I. Kupchishin
    • 雑誌名

      Physics of the Solid State

      巻: 58 号: 7 ページ: 1453-1457

    • DOI

      10.1134/s1063783416070283

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Does swift heavy ion beam mixing in metal/a-Ge interface result from transient thermal process?2016

    • 著者名/発表者名
      A. Chettah, H. Amekura
    • 雑誌名

      Transactions of Materials Research Society of Japan

      巻: 未定

    • NAID

      130005263693

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Room-temperature single-photon emission from Zinc oxide nanoparticle defects and their in-vitro photostable intrinsic fluorescence2016

    • 著者名/発表者名
      K. Chung, T.J. Karle, A. Khalid, A.N. Abraham, R. Shunkla, B.C. Gibson, D.A. Simpson, A.B. Djurisic, H. Amekura, S. Tomljenovic-Hanic
    • 雑誌名

      Nanophotonics

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Waveguide-Plasmon Polariton Enhanced Photochemistry2015

    • 著者名/発表者名
      C. Ng, S. Dligatch, H. Amekura, T.J. Davis, D.E. Gomez
    • 雑誌名

      Advancded Optical Materials

      巻: 3 号: 11 ページ: 1582-1590

    • DOI

      10.1002/adom.201500157

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Shape elongation of embedded Zn nanoparticles induced by swift heavy ion irradiation: A SAXS study2015

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, K. Kono, N. Okubo, and N. Ishikawa
    • 雑誌名

      physica status solidi (b)

      巻: 252 号: 1 ページ: 165-169

    • DOI

      10.1002/pssb.201400138

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The inelastic thermal spike model applied to metal/insulator interfaces2015

    • 著者名/発表者名
      A. Chettah, H. Amekura, R. Baeker, H. Kucal, Y. Takeda, M. Matsuda, and A. Iwase
    • 雑誌名

      physica status solidi (c)

      巻: 12 号: 1-2 ページ: 102-106

    • DOI

      10.1002/pssc.201400149

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Shape elongation of Zn nanoparticles in silica irradiated with swift heavy ions of different species and energies: scaling law and some insights on the elongation mechanism2014

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, S. Mohapatra, U.B. Singh, S.A. Khan, P.K. Kulriya, N. Ishikawa, N. Okubo, and D.K. Avasthi
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 25 号: 43 ページ: 435301-435301

    • DOI

      10.1088/0957-4484/25/43/435301

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optical birefringence of Zn nanoparticles embedded in silica induced by swift heavy-ion irradiation2014

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, N. Okubo, and N. Ishikawa
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 22 号: 24 ページ: 29888-29898

    • DOI

      10.1364/oe.22.029888

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A study on the consequence of swift heavy ion irradiation of Zn-silica nanocomposite thin films: electronic sputtering2014

    • 著者名/発表者名
      C. Pannu, U.B. Singh, D.C. Agarwal, S.A. Khan, S. Ojha, R. Chandra, H. Amekura, D. Kabiraj, and D.K. Avasthi,
    • 雑誌名

      Beilstein Journal of Nanotechnology

      巻: 5 ページ: 1691-1698

    • DOI

      10.3762/bjnano.5.179

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Shape Elongation of Embedded Metal Nanoparticles induced by Irradiation with Swift Heavy Ions / Cluster Ions2017

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura
    • 学会等名
      International Conference on Accelerators in Materials and Medical Sciences 2017
    • 発表場所
      Dubai, UAE
    • 年月日
      2017-10-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Refractive index enhancement in yttrium aluminum garnet (YAG) induced by swift heavy ion irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, R. Li, F. Chen, N. Okubo, N. Ishikawa
    • 学会等名
      15th Int. Conf. on Advanced Materials (IUMRS-ICAM2017)
    • 発表場所
      Kyoto Univ., Kyoto
    • 年月日
      2017-08-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient Photoluminescence Tunability by Modulated Ion-implanted Silver Nanoparticles on Nd:YAG Laser Crystal Platform2017

    • 著者名/発表者名
      R. Li, H. Amekura, F. Ren, F. Chen
    • 学会等名
      15th Int. Conf. on Advanced Materials (IUMRS-ICAM2017)
    • 発表場所
      Kyoto Univ., Kyoto
    • 年月日
      2017-08-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Short ion-track formation and shape-elongation of nanoparticles induced by slow MeV-C60 cluster ion irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, Y. Saitoh, A. Chiba, Y. Hirano, K. Narumi, D. Tsuya, N. Okubo, N. Ishikawa
    • 学会等名
      19th Int. Conf. on Radiation Effects in Insulators (REI-19)
    • 発表場所
      Versaille, France
    • 年月日
      2017-07-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速重イオンを利用した金属ナノ粒子の形態変化と光学特性制御2017

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏
    • 学会等名
      東海重イオン科学シンポジウム
    • 発表場所
      東海村、茨城県
    • 年月日
      2017-01-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速重イオンと材料照射効果2017

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏
    • 学会等名
      日本学術振興会第132委員会第225回研究会
    • 発表場所
      AIST臨海副都心センター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Shape elongation of embedded metal nanoparticles induced by C60 cluster ion irradiation2016

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, K. Narumi, A. Chiba, A. Usui, Y. Saitoh, D. Tsuya, N. Okubo, N. Ishikawa
    • 学会等名
      第26回日本MRS年次大会(国際シンポジウム)
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SiO2中へ埋め込まれた金属ナノ粒子へC60クラスターイオン照射効果2016

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏
    • 学会等名
      クラスターイオン研究会
    • 発表場所
      高崎市
    • 年月日
      2016-12-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Shape elongation of embedded metal nanoparticles induced by C60 cluster ion irradiation2016

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, K. Narumi, A. Chiba, A. Usui, Y. Saitoh, D. Tsuya, N. Okubo, N. Ishikawa
    • 学会等名
      20th International Conf. on Ion Beam Modification of Materials (IBMM)
    • 発表場所
      Wellington, New Zealand
    • 年月日
      2016-10-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modulation of Photoluminescence in Nd:YAG Laser Crystals by Embedded Metallic Nanoparticles2016

    • 著者名/発表者名
      W. Nie, R. He, R. Li, H. Amekura, S. Zhou, F. Chen
    • 学会等名
      Workshop: Radiation Effects under Extreme Conditions (REEX2016)
    • 発表場所
      ANU, Australia
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shape Elongation of Embedded Metal Nanoparticles induced by Irradiation with Swift Heavy Ions / Cluster Ions2016

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura
    • 学会等名
      IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference (NMDC 2016)
    • 発表場所
      Toulouse, France
    • 年月日
      2016-10-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MeVイオン照射後に熱処理したNd:YAG結晶の白濁化2016

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, S. Akhmadaliev, S. Zhou, and F. Chen
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Period-thickness dependent responses of Cu/W multilayered nanofilms to ion irradiation under different ion energy2016

    • 著者名/発表者名
      L. Dong, H. Zhang, F. Ren, Y. Wang, H. Amekura, M. Hong, W. Qin, C. Jiang
    • 学会等名
      27th International Conference on Atomic Collisions in Solids (ICACS)
    • 発表場所
      Lanzhou, China
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Long absorption tail in Nd:YAG induced by 15 MeV Au-ion irradiation and annealing2016

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, S. Akhmadaliev, S. Zhou, and F. Chen
    • 学会等名
      27th International Conference on Atomic Collisions in Solids (ICACS)
    • 発表場所
      Lanzhou, China
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MeVイオン照射/熱処理したNd:YAGでの非常に長い光吸収の裾2016

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏, S. Akahamadaliev, S. Zhou, F. Chen
    • 学会等名
      第63回応用物理学春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Shape Elongation of Embedded Metal Nanoparticles induced by Swift Heavy Ion Irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, A. Chettah, P. Mota Santiago, P. Kluth, D.K. Avasthi, N. Okubo, N. Ishikawa
    • 学会等名
      25th Annual Meetings of MRS-J (2015), International Symposia
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shape Elongation of Metal Nanoparticles in Silica under Swift Heavy Ion Irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura
    • 学会等名
      18th International Conference on Radiation Effects in Insulators (REI-18)
    • 発表場所
      Jaipur, India
    • 年月日
      2015-10-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] イオン照射による金属ナノ粒子の楕円変形:SAXSによる評価2015

    • 著者名/発表者名
      雨倉 宏
    • 学会等名
      第12回SPring-8産業利用報告会
    • 発表場所
      川崎市産業振興会館
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Is the shape elongation mechanism of embedded nanoparticles via underdense track cores acceptable?2015

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, P. Mota Santiago, P. Kluth, A. Chettah, D.K. Avasthi, N. Okubo, N. Ishikawa
    • 学会等名
      9th International symposium on Swift Heavy Ions in Matter (SHIM 2015)
    • 発表場所
      Darmstadt, Germany
    • 年月日
      2015-05-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shape Elongation of Embedded Zn Nanoparticles in SiO2 by Swift Heavy Ion Irradiation2014

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, D. Tsuya, N. Okubo, and N. Ishikawa
    • 学会等名
      第15回「イオンビームによる表面・界面解析」特別研究会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2014-12-05 – 2014-12-06
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Shape elongation of embedded Zn nanoparticles irradiated with swift heavy ions of different species and energies2014

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, A. Chettah, U.B. Singh, S. Mohapatra, D.K. Avasthi, N. Okubo, and N. Ishikawa
    • 学会等名
      19th International Conference on Ion Beam Modification of Materials (IBMM)
    • 発表場所
      Leuven, Belgium
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Shape Elongation of Zn Nanoparticles under Swift Heavy Ion Irradiation: Criticism on Elongation via Underdense Track Cores2014

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, N. Ishikawa, N. Okubo, and D.K. Avasthi
    • 学会等名
      IUMRS-ICA 2014
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Stopping Power Dependence on Shape Elongation of Zn Nanoparticles under Swift Heavy Ion Irradiation; Elongation via Low-density Track Cores2014

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura, N. Ishikawa, N. Okubo, A. Chettah, S. Mohapatra, D.K. Avasthi
    • 学会等名
      Euro MRS 2014 Spring Meeting, Symposium E
    • 発表場所
      Lille, France
    • 年月日
      2014-05-26 – 2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] The inelastic thermal spike model applied to metal/insulator interfaces2014

    • 著者名/発表者名
      A. Chettah, H. Amekura, H. Kucal, Y. Takeda, M. Matsuda, A. Iwase
    • 学会等名
      Euro MRS 2014 Spring Meeting, Symposium E
    • 発表場所
      Lille, France
    • 年月日
      2014-05-26 – 2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [図書] Compendium of Surface and Interface Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      H. Amekura
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      Springer Verlag
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] http://samurai.nims.go.jp/AMEKURA_Hiroshi-j.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] http://www.nims.go.jp/group/ionbeam/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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