| 研究課題/領域番号 |
20K05278
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| 研究機関 | 長野工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
柳沼 晋 長野工業高等専門学校, 一般科, 准教授 (80516518)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ナノ構造 / アモルファス合金 / イオン液体 / スパッタリング / SERS |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、アモルファス合金の非晶質由来の特性をベースに、イオン液体へのスパッタリングを用いることにより、アモルファス合金ナノ流体を作製する技術を構築し、生成物となるナノ粒子やナノワイヤーの表面増強ラマン散乱（SERS）効果を検証することを目的とする。本年度は、新たな研究課題をスタートするため、研究計画に沿って研究室に現有の真空槽を（超）高真空対応スパッタ装置として整備している。一方、本研究を立案中だった2019年頃よりアモルファス合金の光学特性に関する最新の実験データが報告されてきたことから、アモルファス合金ナノ構造のプラズモニックな特性を系統的に解析することを優先的に実施している。
先行研究の光学定数を用いて、Pd系のナノ粒子にMie理論を適用することにより、消光効率・散乱効率・吸収効率のスペクトルを求めた。さらに、局在プラズモン共鳴のQ値（quality factor）を計算した。これらのプラズモン共鳴を結晶および非晶質のPd-Cu-Si合金、結晶性のPdと比較・検証した結果、Pd-Cu-Siアモルファス合金ナノ粒子は、紫外プラズモニック材料であるPdナノ粒子に準じたプラズモニック特性を示し、共鳴ピークのレッドシフトやブロードニングは大きくなることが分かった。現在、ナノスケールのプラズモニック特性に及ぼす結晶性と合金組成の寄与を明らかにするため、Pd以外の合金系へ拡張しながら、より高度な電磁界コンピューターシミュレーションを進めているところである。こうして得られた知見は実験を推進する上で、電場増強に向けた合金系選定やナノ構造作製の指針となり有用である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
令和2年度は、全体を通してコロナ禍の直撃を受け続け、本研究以外の業務量が急激に増加した一方で、研究活動でも身動きが取れなかったため。特に遅れているのは実験であり、その主要因として、研究を開始した初年度であり軌道に乗る前だったこと、学外の研究者との打ち合わせや共同設備の利用を差し控えたことが挙げられる。これら実験上の困難が研究計画を微修正した一因でもある。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も当分の間、コロナ禍の影響は続くことが予想される。このため、当初の研究計画のような海外渡航は断念せざるを得ず、英国サウサンプトン大学の研究協力者を訪問して共同研究を行うことも絶望的である。そこで令和3年度は、昨年度に取り組んだ理論計算を継続しながら、停滞していた実験装置の立ち上げを再開した上で、計算と実験の相補的・相互的なフィードバックを進めていく方針である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）
令和2年度は研究実施計画を変更して実験よりも計算を優先させたことに伴い、購入物品の仕様策定・製品選定を次年度に行うため。
（使用計画）
基板ステージ一式とスパッタカソード（納入予定時期：令和3年12月）の購入費用（120万円程度）に充てる予定である。
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