Shape transformation of Au nanoparticles in SiO induced by swift heavy-ion irradiation

高エネルギー重イオン照射によるSiO中のAuナノ粒子の形状変化

笹瀬 雅人*; 岡安 悟  ; 山本 博之

Sasase, Masato*; Okayasu, Satoru; Yamamoto, Hiroyuki

金属ナノ粒子が絶縁体中に分散した材料は、可視光領域において大きな非線形感受率と、ピコ秒レベルの応答性を有していることから、大容量高速伝送化に対応した次世代スイッチング素子材料として期待されている。この特性向上には、ナノ粒子の相安定性保持とともにナノ構造制御による動作波長の調整が不可欠である。イオンビームは照射エネルギー・照射量などのパラメーターを制御し、局所的に高エネルギーを付与することが可能であるため、物質中のナノ構造制御に有効な手法の一つである。本研究では、ガラス母相中にAuナノ粒子が配列した試料に対して、高エネルギー重イオン照射によりナノ構造制御を試みた。ガラス母相中に成長させたAuナノ粒子に200MeV, Auを照射した結果、透過型電子顕微鏡による観察から、イオン照射前のAuナノ粒子の形状はほぼ球形(直径30nm)で母相内に整列する一方、イオン照射後は粒子が分散するとともにその形状が大きく変化し、イオンの入射方向に伸びたロッド状となることが明らかとなった。

We have investigated morphological changes of nanoparticles induced by ion irradiation in order to control the size, shape and dispersion. The present study deals with the morphological change in Au nanoparticles embedded in SiO matrix induced with 200 MeV Au ion irradiation. 200 MeV Au irradiation induced drastic changes in the size and shape of Au nanoparticles. The Au particle of changes their shape into nano-rods with length up to several hundred nanometers along the ion beam direction. The elongation of Au particles was observed at fluences higher than 110 ions/cm, which suggests the existence of critical fluence for the elongation of Au nanoparticles.