Vaporlike phase of amorphous SiO is not a prerequisite for the core/shell ion tracks or ion shaping

核/殻状イオントラックもしくはイオン誘起成形において非晶質SiOの蒸気相は必須条件ではない

雨倉 宏*; Kluth, P.*; Mota-Santiago, P.*; Sahlberg, I.*; Jantunen, V.*; Leino, A. A.*; Vazquez, H.*; Nordlund, K.*; Djurabekova, F.*; 大久保 成彰   ; 石川 法人   

Amekura, Hiroshi*; Kluth, P.*; Mota-Santiago, P.*; Sahlberg, I.*; Jantunen, V.*; Leino, A. A.*; Vazquez, H.*; Nordlund, K.*; Djurabekova, F.*; Okubo, Nariaki; Ishikawa, Norito

高速重イオンを非晶質SiOに照射すると、核に低密度物質、その周りの殻に高密度物質が誘起され、核/殻状のイオントラック損傷が形成されることが知られている。この核/殻状のイオントラック損傷の形成を説明するモデルとして、核部分に超高温の蒸気相が形成されることを仮定するモデルが提唱され、有力なモデルとされている。しかし、本研究での分子動力学計算の結果、イオン照射に伴うエネルギー伝達密度が低い(3keV/nm以下)条件では蒸気相は実現されない結果になるにもかかわらず、一方でそのような実験条件でも核/殻状のイオントラック損傷が形成されることが今回の実験で明らかになった。以上の解析のみならず、様々な補足実験や計算の結果、従来重要とされてきた蒸気相の形成は、照射影響(核/殻状のイオントラック損傷の形成等)を起こすための必須条件ではないことが明らかになった。

When a swift heavy ion (SHI) penetrates amorphous SiO, a core/shell (C/S) ion track is formed due to vaporization, where the ion track consists of a lower-density core and a higher-density shell. Here we reexamine this hypothesis. The MD simulations indicate that the vaporization is not induced under 50-MeV Si irradiation ( = 3 keV/nm), but the C/S tracks and the ion shaping of nanoparticles are nevertheless induced. Thus, the vaporization is not a prerequisite for the C/S tracks and the ion shaping.