局所的に表面修飾した微粒子の二量体化

局部表面改性颗粒的二聚化

• 批准号: 14655012
• 负责人: 柳瀬 明久
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Toyota Technological Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655012/
• 关键词: 微粒子; 薄膜; 真空蒸着法; 表面修飾; ぬれ; 短パルスレーザー; 金

シリカ表面上のパッチ状金薄膜をパルスレーザー加熱することによりサイズの均一性が高い球形金微粒子が得られた。まず,シリコン基板に,熱酸化,フォトリソグラフィ,エッチングなどの微細加工技術を施し,シリコンからなる台座(〜4μm角)の上にシリコン熱酸化膜(〜10μm角)が形成されたテーブル状の構造が周期的に配列した基板を作製した。その上に膜厚30〜70nmの金薄膜を真空蒸着法によって堆積させ,それぞれが独立したパッチ状の金薄膜を得た。この試料に対して,ナノ秒パルスNd : YAGレーザーの2倍波(波長532nm)1パルスを照射し,金薄膜を加熱した。パルス幅は6ns,パルスエネルギー密度は,70〜140mJcm^<-2>の範囲で実験を行い,薄膜の形態変化を走査電子顕微鏡によって観察した。膜厚40nmの金薄膜の試料に対して,100mJcm^<-2>の1パルスを照射した場合,それぞれのパッチ状金薄膜がほぼ1個の球形微粒子へと形態を変えることがわかった。金粒子の直径は,1.9〜2.2μmであり,これは,パッチ状薄膜の金が1つの球へと変化した場合に予想される直径2.1μmとよく一致した。なお,薄膜の初期反射率(〜0.7)を考慮すると,この照射条件は薄膜を十分に融解しえるものである。この方法では,初期の金薄膜が厚いほど1個のパッチ全体の単一微粒子への形態変化が生じやすい。基板としてテーブル状の構造を用いることにより,パルスレーザー加熱時の薄膜から基板への熱移動は,主として薄膜の中心部で生じるため,加熱時において,薄膜の中心部の温度が外縁部の温度に比べて低くなる傾向にある。そのため,薄膜は外縁部から融解し,外縁部から中心部に向かって収縮しやすい。よって,1個のパッチ状薄膜は複数の部分に分断されにくく,最終的に1個の微粒子が生成されたと考えられる。

A thin film of gold on the surface of a metal plate is heated to a high temperature. The substrate is thermally acidified, and a thermally acidified film (~ 10μm angle) is formed on the top of the pedestal (~ 4μm angle) to form a circular structure and a periodic arrangement of the substrate. The gold thin film with the thickness of 30 ~ 70nm was deposited by vacuum evaporation method, and the gold thin film was obtained independently. The sample was irradiated with Nd : YAG at 2X wavelength (532nm) and the gold film was heated. The film thickness is 6ns, and the film density is 70 ~ 140 mJcm. <-2>The morphology of the film is examined by electron microscopy. When a sample of a gold thin film with a film thickness of 40nm is irradiated with 100 mJcm ^per square inch<-2>, there is a change in the shape and shape of one spherical particle in the gold thin film. The diameter of gold particles is 1.9 ~ 2.2μm, and the diameter of gold particles is 2.1μm. The initial reflectance of the film (~ 0.7) is considered, and the irradiation conditions are such that the film melts very well. This method is based on the initial thickness of the gold thin film and the morphology of the whole particle. The heat transfer of the thin film during heating is opposite to that of the substrate, and the temperature of the central part of the thin film tends to be lower than that of the outer part during heating. The outer part of the film melts, and the outer part shrinks from the central part to the central part. A thin film with a plurality of parts is divided into two parts, and finally a micro-particle is generated.