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Polymerization of solid C$$_{60}$$ under C$$_{60}$$$$^{+}$$ cluster ion bombardment

C$$_{60}$$$$^{+}$$クラスターイオン衝撃によるC$$_{60}$$固体のポリマー化

Lavrentiev, V.*; Vacik, J.*; 楢本 洋*; 鳴海 一雅

Lavrentiev, V.*; Vacik, J.*; Naramoto, Hiroshi*; Narumi, Kazumasa

50keV C$$_{60}$$$$^{+}$$クラスターイオン衝撃によってフラーレン薄膜に起こった構造変化を報告する。C$$_{60}$$$$^{+}$$イオンを照射したC$$_{60}$$薄膜は、照射量の増加に伴ってラマンスペクトルで1458cm$$^{-1}$$に新しいピークが観測された。ラマンスペクトルのこのような特徴は、クラスターイオンの衝突によって、C$$_{60}$$固体中に直鎖状のポリマーが形成されたことを示唆する。また、照射量が高い薄膜では、その表面で、5$$sim$$10個のフラーレン分子からなる整列したC$$_{60}$$のポリマー鎖が、原子間力顕微鏡によって観測された。さらに、照射した薄膜の表面プロファイル分析により、照射中、著しいスパッタリングが起こっていることが明らかになった。これらの結果は、表面から40nmよりも深い領域でC$$_{60}$$のポリマー化が起こっていることを示す。C$$_{60}$$のポリマー相が深い領域にできるということは、検出されたC$$_{60}$$の相変換に対して衝撃波が大きな役割を果たしていることを間接的に確認するものである。

The structure transformation occurring in fullerene films under bombardment with 50-keV C$$_{60}$$$$^{+}$$ cluster ions is reported. The Raman spectra of the irradiated C$$_{60}$$ films reveal a new peak rising at 1458 cm$$^{-1}$$ with increasing ion fluence. This feature of the Raman spectra suggests linear polymerization of solid C$$_{60}$$ induced by the cluster ion impacts. The aligned C$$_{60}$$ polymeric chains composing about 5-10 fullerene molecules have been distinguished on the film surface after the high-fluence irradiation using atomic force microscopy (AFM). The surface profiling analysis of the irradiated films has revealed pronounced sputtering during the treatment. The obtained results indicate that the C$$_{60}$$ polymerization occurs in a deep layer situated more than 40 nm below the film surface. The deep location of the C$$_{60}$$ polymeric phase indirectly confirms the dominant role of shock waves induced by C$$_{60}$$-ion bombardment in the detected C$$_{60}$$ phase transformation.

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分野:Materials Science, Multidisciplinary

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