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2012 年度 実績報告書

三次元構造をもつ極限光反応場の形成と新規物質創製

研究課題

研究課題/領域番号 23686102
研究機関東北大学

研究代表者

中村 貴宏  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50400429)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
キーワード非平衡プロセス / 高強度レーザー / ナノ粒子合成
研究概要

本研究では,フェムト秒パルスレーザー光の高いピーク強度に加え,位相と偏光の空間分布を高度に制御することで三次元構造を持つ極限光反応場を形成し,物質創製プロセスの場として用い,レーザー光を照射する物質として,高強度レーザー科学の領域では注目されてこなかった密度の高い液体を対象とすることで,三次元構造をもつ極限光反応場と液体との組み合わせによって,究極の環境下でしか生成されないような原子レベルで高度に構造・形態制御された物質の創製を目的に研究を行った.
フェムト秒パルスレーザー光を各種貴金属イオンを含む溶液中に集光することで形成される短時間かつ高強度の光反応場では,溶媒分子の分解に起因してラジカルが生じこれらが貴金属イオンを還元することで各種金属粒子が形成されるが,溶解度ギャップを持つためバルクでは作製が困難な組み合わせの合金ナノ粒子についてもレーザーを照射するだけで組成を正確に制御して作製することに成功している.本年度は作製した合金ナノ粒子の触媒活性についてCO酸化反応を用いた評価を行った.全率固溶Rh-Pt合金ナノ粒子ではCO酸化反応の際のPt表面へのCO吸着による被毒や,Rhの酸化などが抑制され触媒の安定性が向上したことが分かった.
一方,入射レーザーの偏光を制御することで焦点付近における強高度エネルギー場を三次元的に制御する試みでは,様々な偏光を有するフェムト秒パルスレーザーを集光することで形成される強強度場においても焦点付近における電場の振動方向が制御されていることを明らかにした.一方で,密度揺らぎの大きい溶液ではレーザー照射時に焦点近傍での三次元光反応場を保持するのが難しく,安定かつ連続的な三次元光反応場の形成には課題が残った.

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Resolving Atomic Ordering Differences in Group 11 Nanosized Metals and Binary Alloy Catalysts by Resonant High-Energy X-ray Diffraction and Computer Simulations2013

    • 著者名/発表者名
      Valeri Petkov, Sarivjit Shastri, Shiyao Shan, Pharrah Joseph, Jin Luo, Chuan-Jian Zhong, Takahiro Nakamura, Yuliati Herbani, Shunichi Sato
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117(42) ページ: 22131-22141

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectroscopic study of gold nanoparticle formation through high intensity laser irradiation of solution2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nakamura, Yuliati Herbani, Daniel Ursescu, Romeo Banici, Razvan Victor Dabu, Shunichi Sato
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 3(8) ページ: 082101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of quasi-phase-matching structure during paraelectric borate crystal growth2013

    • 著者名/発表者名
      Kensaku Maeda, Satoshi Uda, Kozo Fujiwara, Jun Nozawa, Haruhiko Koizumi, Shunichi Sato, Yuichi Kozawa, Takahiro Nakamura
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 6(1) ページ: 015501

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Rh based solid-solution bimetallic alloy nanoparticles with fully-tunable composition through femtosecond laser irradiation in aqueous solution2013

    • 著者名/発表者名
      Md. Samiul Islam Sarker, Takahiro Nakamura, Yuliati Herbani, Shunichi Sato
    • 雑誌名

      Applied Physics A: Materials Science & Processing

      巻: 110 (1) ページ: 145-152

    • DOI

      10.1007/s00339-012-7467-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of platinum-based binary and ternary alloy nanoparticles in an intense laser field2012

    • 著者名/発表者名
      Yuliati Herbani, Takahiro Nakamura, Shunichi Sato
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science

      巻: 375 ページ: 78-87

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2012.02.030

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of solid-solution gold–platinum nanoparticles with controllable compositions by high-intensity laser irradiation of solution2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nakamura, Yuliati Herbani, Shunichi Sato
    • 雑誌名

      Journal of Nanoparticles Research

      巻: 14 ページ: 785-1-9

    • DOI

      10.1007/s11051-012-0785-9

    • 査読あり
  • [学会発表] 高強度レーザー光のつくる特異な励起反応場を用いた低次元ナノ材料の創製2014

    • 著者名/発表者名
      中村貴宏
    • 学会等名
      日本金属学会2014春季(第154回)大会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 年月日
      20140321-20140323
    • 招待講演
  • [学会発表] 水溶液中への高強度レーザー光照射による貴金属粒子の生成とコロイド安定性2014

    • 著者名/発表者名
      中村 貴宏,ピアテンコ アレクサンダー,佐藤 俊一
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演
    • 発表場所
      青山学院大学(神奈川)
    • 年月日
      20140317-20140320
  • [学会発表] Fabrication of gold nanoparticles by femtosecond laser irradiation of aqueous solution in flow system2014

    • 著者名/発表者名
      Muttaqin, Takahiro Nakamura, Shunichi Sato
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演
    • 発表場所
      青山学院大学(神奈川)
    • 年月日
      20140317-20140320
  • [学会発表] Noble metal and alloy nanoparticles by femtosecond laser irradiation of solution for practical application2014

    • 著者名/発表者名
      Md. Samiul Islam Sarker, Takahiro Nakamura, and Shunichi Sato
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演
    • 発表場所
      青山学院大学(神奈川)
    • 年月日
      20140317-20140320
  • [学会発表] Stability of Rh-Pd-Pt alloy nanoparticles produced by femtosecond laser in aqueous solution with surfactants2014

    • 著者名/発表者名
      Md. Samiul Islam Sarker, Takahiro Nakamura, and Shunichi Sato
    • 学会等名
      SPIE Photonics West
    • 発表場所
      The Moscone Center (San Fransisco, USA)
    • 年月日
      20140201-20140206
  • [学会発表] 高強度レーザー光連続照射により作製した貴金属コロイドの安定性2013

    • 著者名/発表者名
      中村貴宏, Md. Smiul Islam Sarker, Muttaquin, 佐藤俊一
    • 学会等名
      第1回アライアンス若手研究交流会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      20131125-20131126
  • [学会発表] 高強度レーザー光連続照射による貴金属粒子の生成とコロイド安定性2013

    • 著者名/発表者名
      中村貴宏,佐藤俊一
    • 学会等名
      日本金属学会 2013年秋季(第153回)大会
    • 発表場所
      金沢大学(金沢)
    • 年月日
      20130917-20130919
  • [学会発表] Effect of surfactants on the stability of Rh-Pd-Pt alloy nanoparticles produced by femtosecond laser irradiation in aqueous solution2013

    • 著者名/発表者名
      Md. Samiul Islam Sarker, Takahiro Nakamura, Shunichi Sato
    • 学会等名
      第60回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      同志社大学(京田辺)
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] Formation of Solid-Solution Rh-Pd-Pt Nanoparticles with Fully Tunable Composition by High-Intensity Laser Irradiation of Solution2013

    • 著者名/発表者名
      Md. Sarker Samiul Isram, 中村 貴宏, 佐藤 俊一
    • 学会等名
      液相高密度エネルギーナノ反応場シンポジウム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所(東京)
    • 年月日
      20130808-20130809
  • [学会発表] Synthesis of Rh/Pd/Pt trimetallic alloy nanoparticles through femtosecond laser irradiation of solution2013

    • 著者名/発表者名
      Md. Samiul Islam Sarker, Takahiro Nakamura, Yuliati Herbani, Shunichi Sato
    • 学会等名
      第60回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学(厚木)
    • 年月日
      20130327-20130330
  • [学会発表] Polarization Effect on Silver Nanolines Fabricated by Multiphoton-induced Reduction2013

    • 著者名/発表者名
      Yuliati Herbani, Yuichi Kozawa, Takahiro Nakamura, Shunichi Sato
    • 学会等名
      第60回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学(厚木)
    • 年月日
      20130327-20130330
  • [学会発表] 高強度レーザー照射によるロジウム基二元系合金ナノ粒子の作製2013

    • 著者名/発表者名
      Md. Samiul Islam Sarker, 中村貴宏, Yuliati Herbani, 佐藤俊一
    • 学会等名
      日本金属学会 2013年春季(第152回)大会
    • 発表場所
      東京理科大学神楽坂キャンパス(東京)
    • 年月日
      20130327-20130329
  • [学会発表] 高強度レーザー照射による金ナノ粒子生成機構とコロイド安定性2012

    • 著者名/発表者名
      中村貴宏,佐藤俊一
    • 学会等名
      日本金属学会 2012年秋季(第151回)大会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛)
    • 年月日
      20120917-20120919
  • [学会発表] 高強度レーザー照射による金-コバルト合金ナノ粒子の作製2012

    • 著者名/発表者名
      松本 健一,ヘルバニ ユリアティ,中村 貴宏,佐藤 俊一
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛)
    • 年月日
      20120910-20120912
  • [学会発表] Fabrication of Rh based binary alloy nanoparticles by femtosecond laser pulses in an aqueous solution2012

    • 著者名/発表者名
      Md. Samiul Islam Sarker, Takahiro Nakamura, Yuliati Herbani, Shunichi Sato
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛)
    • 年月日
      20120910-20120912
  • [学会発表] Solvent effect on fabrication of gold nanoparticles by high-intensity laser irradiation of solution2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nakamura, Yuliati Herbani, Shunichi Sato
    • 学会等名
      2nd Conference on Laser Ablation and Nanoparticle Generation in Liquids (ANGEL)
    • 発表場所
      Taormina (Italy)
    • 年月日
      20120422-20120424

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公開日: 2015-05-28  

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