2016 Fiscal Year Research-status Report
階層性に由来するTeナノ粒子の表面・内部構造と新しい物性
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26400312
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
池本 弘之 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 教授 (20262496)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮永 崇史 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (70209922)
小田 竜樹 金沢大学, 数物科学系, 教授 (30272941)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 階層性 / 共有結合長 / 鎖間配位数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
室温で作製したTeナノ粒子では、Te層の平均膜厚が10nm以下になるとその特徴が現れている。すなわち、基本構造である鎖状分子の共有結合長が短くなる一方で、二次構造である鎖間相互作用が崩壊していく。二次構造の主要パラメーターである鎖間配位数と、基本構造の主要パラメーターである共有結合長には、強い正の相関が見られる。このことは、Teナノ粒子では、基本構造が積み重なって二次構造ができるだけでなく、逆に二次構造が基本構造に影響をおよぼすことを示唆する。
ナノ粒子では、その粒径が小さくなるにつれて、その特徴がより明確になる。これまでよりもさらに小さなナノ粒子を作製するために、液体窒素で冷却した基板上にTeを蒸着し、温度をそのまま保ったまま局所構造解析実験を行った。液体窒素温度で作製した試料では、共有結合長が著しく短くなった。同時に、鎖間配位数も大きく減少し、平均膜厚の薄い領域では鎖間相互作用が観察されなかった。鎖間配位数と共有結合長の相関をプロットすると、室温作製の試料で報告した相関の直線上に載った。また、最も薄い領域では、共有結合長が一定になる傾向が見られ、Te鎖が完全に孤立化していることが示唆される。
第一原理分子動力学の開発と応用を進める中で、非経験的にファン・デル・ワールス（vdW）力を取り入れる方法（vdW密度汎関数法）の計算コードへの実装を推進してきたが、この機能に加えて２成分スピノル型波動関数を同時に計算可能とするプログラム実装を推進し凡そ計算プログラムの準備が整った。これにより重い元素の取り扱いにおいて重要となるスピン軌道相互作用（SOI）を取り入れることが可能となる。応用計算においては、Teと同様に階層性を有するBi表面の典型的構造の構築を開始した。vdW力とSOIによる力を同時に第一原理的に取り入れることができるため、表面構造の最適化計算により精密な表面構造が得られるものと期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
金属のスパッタリングはできるようになったが、半導体元素であるTeのスパッタはまだ技術的にできていない。金属は導電性が高いために直流電源で容易にスパッタリングできた。しかしながら、半導体で導電性の悪いTeの場合は、高周波電源を用いる必要があり、そのスパッタ条件を検討中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
種々のスパッタリング条件を系統的に調べて、Teでのスパッタリングを可能にする。ポリエチレングリコールにTeをスパッタリングして、Teナノ粒子を作製する。Teナノ粒子の粒径は、スパッタリング時のポリエチレングリコールの温度を変えて行う。
Teナノ粒子の形状と粒径は、KEK-PFのBL10CでX線小角散乱測定を行って求める。Teナノ粒子の共有結合長や配位数を、KEK-PF-ARのNW10AでX線吸収微細構造測定を行って求める。
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| Causes of Carryover |
スパッタ装置の整備と、X線小角散乱・X線吸収微細構造測定を行うために、次年度に繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
スパッタ関係の消耗品の購入や、KEK-PFでの出張実験のための旅費に使用する予定である。
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