多重イオン制御照射によるガラス固体内非平衡反応を利用した機能性ナノ構造体の合成

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熱処理を行わず，ナノ構造体が合成することにより非平衡な状態のナノ構造体を固体内で凍結した状態で保存することができる．また，これまでイオン照射による固体内ナノ構造体の合金化について，一般的には照射パラメータ(照射イオン種，マトリクスの種類，照射量，線量率，照射エネルギー)を組み合わせることで行われてきた．しかし，イオン照射だけで生成されるナノ構造体のサイズは，本研究でこれまでに扱っているAgとNiで大きく異なる．1回目の照射で生成されたナノ構造体のサイズの違いが2回目の照射の際に何らかの影響を与えるのではないかと考えた．熱処理を行う本来の合成手法では，照射順序による影響はあまり考えられないが，本研究では熱処理を行わないため，新たなパラメータとして照射順序を提案し，実験を行なった．二種類の金属イオンの照射順序の入れ替えによる複合ナノ構造体の特性および構造の変化について調べた例はまだなく，本研究は世界で類を見ない研究である．その結果，生成されたナノ構造体の特性および構造の変化に有効なことを発見した．これにより，照射によるナノ構造体の合金化では照射順序が生成するナノ構造体の特性や構造の制御に繋がると考えている．また，Agナノ構造体を合成した後に，高エネルギーのAuイオンの追加照射を行うことで，ナノ構造体が変形し，それに伴い光学特性が変化することを発見した．照射量によってもナノ構造体の大きさを制御することができ，光学特性の制御に繋がることがわかっている．現在は，ナノ構造体を合成した後，斜めから高エネルギーの重イオンを照射し，その回数によって光学特性の制御を行っている．これは変形したナノ構造体のアスペクト比および向きを変化させることで光の入射方向による光吸収が変化すると考えられるからである．また，複数回異なる方向から照射を行うことでもナノ構造体の光学特性が変化することを確認している．