Fabrication of amorphous alloy nanofluids by sputtering and their field enhancement effect

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した。本年度は、当初の最終年度であったが、アモルファス合金ナノ粒子のプラズモニックな特性の解析を継続しながら、後述する三元系と四元系の研究項目に1年遅れで取り組み始めた。研究全体の律速となっていた実験に二つの進展がある。一つ目は、プラズモニック特性の探索という本来の目標達成を優先するため、ナノ構造の作製手法を再検討したことである。その結果、新たな試みとして、液中レーザーアブレーションの導入を決意し、金沢大の実験装置を利用させていただいた。ターゲットは三元系で、ナノ粒子におけるMie効率のスペクトルを解析済みのPd-Cu-Si合金を用意した。アブレーションの複雑な実験パラメータは、合金組成を除いて先行研究に倣い、その再現性を確認するため、溶媒には水、試料には純金属Pdを用いた比較実験を行った。二つ目は、四元系に着手し、その基本的な物性を調べたことである。合金組成は、2019年にSERS材料として有望との報告がなされたZr系合金の一つであるZr-Cu-Co-Alに的を絞り、ガラス転移温度や電気抵抗率を測定した。現在、これらPd-Cu-SiおよびZr-Cu-Co-Alについて、アモルファス合金ナノ構造の合成・分散化からSERS測定・電磁界解析に至る研究ループを進める上で有用な知見が得られたところである。

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した。本年度は、当初の最終年度であったが、アモルファス合金ナノ粒子のプラズモニックな特性の解析を継続しながら、後述する三元系と四元系の研究項目に1年遅れで取り組み始めた。研究全体の律速となっていた実験に二つの進展がある。一つ目は、プラズモニック特性の探索という本来の目標達成を優先するため、ナノ構造の作製手法を再検討したことである。その結果、新たな試みとして、液中レーザーアブレーションの導入を決意し、金沢大の実験装置を利用させていただいた。ターゲットは三元系で、ナノ粒子におけるMie効率のスペクトルを解析済みのPd-Cu-Si合金を用意した。アブレーションの複雑な実験パラメータは、合金組成を除いて先行研究に倣い、その再現性を確認するため、溶媒には水、試料には純金属Pdを用いた比較実験を行った。二つ目は、四元系に着手し、その基本的な物性を調べたことである。合金組成は、2019年にSERS材料として有望との報告がなされたZr系合金の一つであるZr-Cu-Co-Alに的を絞り、ガラス転移温度や電気抵抗率を測定した。現在、これらPd-Cu-SiおよびZr-Cu-Co-Alについて、アモルファス合金ナノ構造の合成・分散化からSERS測定・電磁界解析に至る研究ループを進める上で有用な知見が得られたところである。