2014 Fiscal Year Research-status Report
二次非線形光学効果を用いた凝集し修飾された単結晶上原子ステップの機能の研究
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23540363
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
水谷 五郎 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (30183958)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮内 良広 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 応用科学群, 講師 (70467124)
佐野 陽之 石川工業高等専門学校, 一般教育科, 教授 (80250843)
KHUAT Hien 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 助教 (30729190)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2016-03-31
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| Keywords | 表面ステップ / ナノワイヤ / 白金 / 金 / パラジウム / 酸化チタン / 光第二高調波発生(SHG) / 光和周波発生(SFG) |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画の１つの大きな目標は光触媒機能をもつAu/TiO2系について、モデル的な１次元系であるAuナノワイヤ系を作り、その非線形光学的応答を探ることであった。平成２６年度はこのナノワイヤを作るテンプレートとして、TiO2(320)にフッ酸処理と大気アニールを施すことで、ステップバンチングが起こるかどうかを検討した。800℃で１時間のアニールを３回繰り返し、AFM観察をすることにより、[001]に平行な１原子高さ程度のステップの成長を確認できた。ただし、当初めざしていたステップバンチは確認できなかった。このアニールを３回から５回にしても、表面の構造はほぼ同じであることがわかった。なお平成２５年度、Auを蒸着するための真空槽で真空漏れが起きていた問題は、蒸着源の水冷バッフルの製作交換により、真空漏れが止まり、超高真空に達するようになった。
Vの字型のナノホール列のSHG応答に関する論文が査読を出版されたので内容をまとめる。Crの15 nmの厚さの蒸着膜にフォトリソグラフィーでVの字列を加工し、そのSHG応答を探った。その結果Lが大きいほどSHG強度が大きいことがわかった。Vの字のアームの幅Lを50 nmとし、アームの長さLを2Wから4Wまで変化させ、Vの字のハサミ角を60度と90度を用いた。SHG強度はLに対して増加することがわかり、これによりSHGの起源はCrのバルクの電気四重極子応答であることが結論された。
MgO(210)面上に作成したファセット面の広い方の面にPdを蒸着して製作したナノワイヤが長い単結晶構造をもつことについての論文も受理された。MgO(210)ファセット面上のPdの透過電顕像はナノワイヤの長さの方向である[001]方向に長いモアレ構造が観察された。Pdの回折像を見ると、[010]方向と[001]方向は基板のそれと一致しているが、格子定数は7.6%違っていたことがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本プロジェクトは本来平成２６年度で終了する予定であったが、酸化チタンのステップ表面の製作の条件出しが遅れ、実施に遅れが出ていた。しかし、一年延長を申請してそれが認められ、目標も１２に示すように変更したので、遅れた分をとりもどすことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２６年度までで、TiO2のステップバンチ構造は作れなかったが、きれいなステップ構造は製作することができた。そこでこのTiO2表面に金のフィルムを蒸着して試料を作る。この試料は一見すると対称性の崩れていない試料であるが、実はTiO2の原子状のステップに沿って、Au/TiO2の界面のナノワイヤ構造ができあがっている。そこで、この試料についてSHG光強度を試料の回転角の関数として計測する。四回対称あるいは当方的な成分はTiO2のテラスからのSHGであるはずであるし、その対称性から外れている成分はAu/TiO2ステップからのSHGであるはずである。この成分を抽出し、入射光の波長を変化させて、Au/TiO2ナノワイヤ構造の電子共鳴を検出する。
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| Causes of Carryover |
本プロジェクトはTiO2のステップバンチ表面を製作する条件出し作業に遅れが生じ、そのために最終的なデータを出すには至らず、試料製作、学会発表、論文発表のための予算が未使用に終わった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
金薄膜を蒸着した原子ステップ酸化チタン基板からのSHGを観測する光源であるレーザーを維持するためのフラッシュランプ。酸化チタンの基板の購入費、論文投稿料、学会発表旅費等、に用いる。
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