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論文

Polymerization of C$$_{60}$$ thin films by ion irradiation

鳴海 一雅; 境 誠司; 楢本 洋*; 高梨 弘毅

JAEA-Review 2005-001, TIARA Annual Report 2004, p.238 - 240, 2006/01

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAEA-Review-2005-001-p0127-p0267.pdf

7MeV C$$^{2+}$$イオンを照射したC$$_{60}$$薄膜をX線回折法とラマン分光法を用いて評価し、イオン照射によるC$$_{60}$$固体のポリマー化の過程を調べた。ラマンスペクトルにおいては、照射量の増加に伴い、A$$_{g}$$(2)モードのピーク収量の絶対値が減少するとともに、A$$_{g}$$(2)からH$$_{g}$$(7)にかけての低波数側の成分が相対的に顕著になった。一方、X線回折の照射量依存については、照射量の増大に伴う111, 222反射の大角度側へのシフトが観測された。これらの結果から、イオン照射に伴うC$$_{60}$$分子の分解によってC$$_{60}$$分子の絶対数は減少するが、同時に、分解せずに残ったC$$_{60}$$分子のうち、ポリマー化したものの割合は増加し、照射量が3$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$以降はその割合がほとんど変化しないこと、また、1$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$照射後の(111)面の面間隔は、未照射の試料に比べるとポリマー化によって4%程度収縮していることがわかった。

論文

Characterization of C$$_{60}$$ films polymerized by ion irradiation

鳴海 一雅; 境 誠司; 楢本 洋*; 高梨 弘毅

Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures, 14(2-3), p.429 - 434, 2006/00

7MeV C$$^{2+}$$イオンを照射したC$$_{60}$$薄膜をX線回折法とラマン分光法を用いて評価し、イオン照射によるC$$_{60}$$固体のポリマー化の過程を調べた。ラマンスペクトルにおいては、照射量の増加に伴い、A$$_{g}$$(2)モードのピーク収量の絶対値が減少するとともに、A$$_{g}$$(2)からH$$_{g}$$(7)にかけての低波数側の成分が相対的に顕著になった。一方、X線回折の照射量依存については、照射量の増大に伴う111, 222, 333反射の大角度側へのシフトが観測された。これらの結果から、イオン照射に伴うC$$_{60}$$分子の分解によってC$$_{60}$$分子の絶対数は減少するが、同時に、分解せずに残ったC$$_{60}$$分子のうち、ポリマー化したものの割合は増加し、1$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$照射後に残っているC$$_{60}$$分子はほとんどがポリマー化していること、また、この時の(111)面の面間隔は、未照射の試料に比べるとポリマー化によって4%程度収縮していることがわかった。

論文

Polymeric Co-C$$_{60}$$ compound phase evolved in atomistically mixed thin films

境 誠司; 楢本 洋*; Lavrentiev, V.*; 鳴海 一雅; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 矢板 毅; 馬場 祐治

Materials Transactions, 46(4), p.765 - 768, 2005/04

https://doi.org/10.2320/matertrans.46.765
 被引用回数：17 パーセンタイル：69.96(Materials Science, Multidisciplinary)

超高真空中での同時蒸着法によりCo原子とC$$_{60}$$分子を原子レベルで混合することで、未知の物質であるCo-C$$_{60}$$化合物膜を作成し、それの微視的構造を調べた。X線吸収微細構造の解析で得た動径分布関数から、化合物中のCo原子は2個のC$$_{60}$$分子間を架橋するようにC$$_{60}$$分子上のC原子と6配位の結合(結合距離0.201nm)を形成することがわかった。低速陽電子ビーム法による陽電子寿命測定で、Co-C$$_{60}$$化合物中での陽電子消滅寿命は、C$$_{60}$$結晶での陽電子寿命より長く、寿命値はCo濃度の増大とともに増大することがわかった。これにより、Co原子架橋がCo濃度とともに3次元的に発達してポリマー状態が生成することが示された。

論文

Effect of ion irradiation on C$$_{60}$$ thin films

鳴海 一雅; Xu, Y.; 宮下 喜好*; 楢本 洋

European Physical Journal D, 24(1-3), p.385 - 388, 2003/06

https://doi.org/10.1140/epjd/e2003-00150-5
 被引用回数：4 パーセンタイル：22.71(Optics)

7-MeV $$^{12}$$C$$^{2+}$$イオンを照射したC$$_{60}$$薄膜の構造変化をラマン分光法で調べた。まず、イオンを照射した薄膜は光重合化に対して耐性を示し、その程度は照射量が増えるにつれて大きくなった。これは、高速イオンとの衝突によるC$$_{60}$$分子の分解とそれに伴う結晶格子の乱れが、光重合反応を抑制したからだと考えられる。また、イオン照射によるC$$_{60}$$分子からの中間生成物は観測されなかった。このことはイオンとの衝突によって個々のC$$_{60}$$分子が完全に分解されてしまうことを意味する。${it A}$$$_{g}$$(2)モードのピーク強度の照射量依存から分子分解の実効断面積$$sigma$$ = 5.1$$times$$10$$^{-15}$$ cm$$^{2}$$という値を得た。

論文

Production of endohedral $$^{133}$$Xe-fullerene by ion implantation

渡辺 智; 石岡 典子; 関根 俊明; 長 明彦; 小泉 光生; 下村 晴彦*; 吉川 広輔*; 村松 久和*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 255(3), p.495 - 498, 2003/03

https://doi.org/10.1023/A:1022524214082
 被引用回数：11 パーセンタイル：58.48(Chemistry, Analytical)

イオン注入法による放射性原子内包フラーレンの生成の可能性を調べることを目的として、内包原子として$$^{133}$$Xeを用い、イオン注入法による$$^{133}$$Xe内包フラーレンの生成を行った。Ni基盤上に蒸着したC$$_{60}$$またはC$$_{70}$$をターゲットとし、同位体分離器により$$^{133}$$Xeを40keVでイオン注入した。照射後のターゲットをo-ジクロロベンゼンに溶解した後、HPLCカラムに通し、溶出液中のC$$_{60}$$またはC$$_{70}$$をUV検出器で、$$^{133}$$Xeの放射能をGe検出器でそれぞれ測定した。得られた溶離曲線に、$$^{133}$$XeとC$$_{60}$$またはC$$_{70}$$とのピークの強い相関が見られたことから、$$^{133}$$Xe内包フラーレンが生成していると結論付けた。また、$$^{133}$$Xeピークにテーリングが見られた。このテーリングは、空のフラーレンからの$$^{133}$$Xe内包フラーレンの単離の可能性を示した。

論文

Modification of C$$_{60}$$ thin films by ion 7-MeV $$^{12}$$C$$^{2+}$$ ion irradiation

鳴海 一雅; Xu, Y.; 宮下 喜好*; 楢本 洋

JAERI-Review 2002-035, TIARA Annual Report 2001, p.176 - 178, 2002/11

Si(111)上のC$$_{60}$$薄膜に、7MeV $$^{12}$$C$$^{2+}$$イオンを照射し、C$$_{60}$$薄膜に対するイオン照射効果を原子間力顕微鏡,顕微ラマン分光を用いて調べた。C$$_{60}$$分子は、イオン照射によって分解して非晶質炭素へ変換し、同時に、絶縁性の薄膜が電気伝導性を持つようになった。一方、イオン照射によるC$$_{60}$$のポリマー化が観測された。

報告書

Proceedings of the Workshop on Applications of IRFEL and Nuclear Isomers; Septemper 28, 2001, JAERI, Tokai, Japan

山内 俊彦; 早川 岳人; 静間 俊行

JAERI-Conf 2002-007, 54 Pages, 2002/08

JAERI-Conf-2002-007.pdf:5.32MB

「赤外FEL応用・核異性体」ワークショップは、2001年9月28日(金)原研東海研究所情報交流棟にて開催された。午前中のセッションではレーザーコンプトン$$gamma$$線,T3レーザー等による$$gamma$$線を用いた光核物理,天体核物理などのトピック6件の発表が行われた。また、午後のセッションでは 自由電子レーザー(FEL)応用としてダイオキシン類の分解,同位体分離,赤外励起分光,筋肉へのレーザー照射及び単層カーボンナノチューブやナノホーン等、7件の発表が行われた。招待講演として、極端に強いレーザー電場における分子の挙動に関する発表があった。参加総数は約50名で、講演は同時に木津(関西研究所)にもTV中継された。

論文

SPM investigation of C$$_{60}$$ thin films irradiated with energetic ions

鳴海 一雅; 楢本 洋

Proceedings of 3rd International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '01 (ALC '01), p.322 - 325, 2001/11

Si(111)上のC$$_{60}$$ 薄膜に対して、360 keV $$^{40}$$Ar$$^{+}$$,$$^{40}$$Ar$$^{4+}$$イオンを1.0$$times$$10$$^{12}$$/cm$$^{2}$$から1.1$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$照射した際の照射効果を調べた。照射前の薄膜は絶縁性を示したが、1.1$$times$$10$$^{14}$$/cm$$^{2}$$の照射量で電気伝導性を示すようになった。ラマン分光分析によるとこの時の薄膜はほとんど非晶質炭素になっており、この電気伝導性は、C$$_{60}$$分子の分解によって生じた伝導性を持った炭素同位体によって生じたことを明らかにした。1.1$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$以上の照射量では、ラマンスペクトル中のC$$_{60}$$分子の特徴は完全に消失し、薄膜の表面形態に著しい変化が観測された。この形態の変化はArイオンによるスパッタリングとC$$_{60}$$分子の分解による高密度化によるものと考えられる。

論文

Pattern formation induced by co-deposition of Ni and C$$_{60}$$ on MgO(100)

Vacik, J.; 楢本 洋; 鳴海 一雅; 山本 春也; 宮下 喜好*

Journal of Chemical Physics, 114(20), p.9115 - 9119, 2001/05

https://doi.org/10.1063/1.1368656
 被引用回数：20 パーセンタイル：53.25(Chemistry, Physical)

MgO単結晶基板上に、高温で(500$$^{circ}C$$)共蒸着(Ni+C$$_{60}$$)した場合に形成される縞状パターンの形成過程について考察したものである。微細構造については、種々の分光学的手法により、1本の縞は、高分子化したC$$_{60}$$に被覆されたNi微粒子が多数鎖状に連結したものであることを明らかにした。パターン形成のメカニズムについては、非親和性のNiとCの相分離とそれに付随する応力伝播により説明した。

論文

A Three-step process for epitaxial growth of (111)-oriented C$$_{60}$$ films on alkali-halide substrates

Dai, Z.*; 楢本 洋; 鳴海 一雅; 山本 春也; 宮下 敦巳

Thin Solid Films, 360(1), p.28 - 33, 2000/02

https://doi.org/10.1016/S0040-6090(99)00877-9
 被引用回数：2 パーセンタイル：15.22(Materials Science, Multidisciplinary)

熱蒸発法を用いて、C$$_{60}$$薄膜がアルカリ・ハライド基板(KCl(100), KBr(100), NaCl(100))上に成長する条件を調べた研究の報告である。その結果、結晶性に優れた(111)エピタキシャル薄膜を作製するためには、下記の3段階のプロセスを経ることが重要であるとの結論に達した。第1の過程: へき開したアルカリ・ハライド基板の熱処理(500$$^{circ}$$C, 1$$sim$$2hrs, $$sim$$10$$^{-5}$$Pa)。第2の過程: 極端に低い蒸着速度で、数モノレーヤーの超薄膜層を形成。第3の過程: 高い蒸着速度で所定の厚さまで蒸着(1$$sim$$35$AA$^{-1}$$/min., 400$$sim$$550$$^{circ}$$C)。

論文

Preparation and characterization of C$$_{60}$$ films on ionic substrates

Dai, Z.*; 楢本 洋; 鳴海 一雅; 山本 春也

Journal of Physics; Condensed Matter, 11(33), p.6347 - 6358, 1999/08

https://doi.org/10.1088/0953-8984/11/33/305
 被引用回数：2 パーセンタイル：15.96(Physics, Condensed Matter)

アルカリハライド(KCl,KBr,NaCl,LiF)を基板物質として、高品質なC$$_{60}$$結晶を作成する条件を調べた。その結果、温度範囲40~120$$^{circ}$$C、蒸着レート1.5~35$AA/min$の広い範囲で、一軸配向したC$$_{60}$$薄膜が形成可能であることを示した。さらに、120$$^{circ}$$C、1.5$AA/min$の低い成長速度条件下では、単結晶化することを見いだした。また光吸収測定から、光学バンドギャップの値として、1.74eVを得た。

論文

Self-mediated growth of single-crystal and entirely(111)-oriented C$$_{60}$$ films on alkali halide substrates

Dai, Z.*; 楢本 洋; 鳴海 一雅; 山本 春也; 宮下 敦巳

Applied Physics Letters, 74(12), p.1686 - 1688, 1999/03

https://doi.org/10.1063/1.123655
 被引用回数：5 パーセンタイル：28.17(Physics, Applied)

各種のアルカリ・ハライド単結晶基板(KCl(100),KBr(100),NaCl(100))上でのC$$_{60}$$薄膜の結晶成長の過程を、成長初期の自己調整過程に着目して、X線回折法によって研究を行った。その結果、成長の初期に蒸着速度を極端に下げて2~3原子層だけ成長させることにより、広い温度範囲(40~120$$^{circ}$$C)と広い蒸着速度範囲(1.5~35$AA/min)$で、C$$_{60}$$(111)エピタキシャル薄膜を成長させることができた。

論文

クラスターイオンビームの開発とその利用

齋藤 勇一; 田島 訓; 水橋 清; 神谷 富裕; 酒井 卓郎; 内藤 豊*

第11回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.65 - 68, 1999/01

MeV分子・クラスターイオンビームは照射ターゲットに与える影響が非線形効果のため通常の単原子イオンビームと異なることが予想される。我々はC$$_{60}$$イオンの生成・加速に着手した。その結果、C$$_{60}$$をスパッター型負イオン源で生成すると短時間でビーム電流が減少するとされていたが、これをスパッターカソードの作製時の圧力及びイオン源作動パラメータの最適化により安定に生成することに成功した。これまでのところ、C$$_{60}$$イオンはタンデム加速器低エネルギーライン末端まで輸送されている。また、C$$_{2}$$~C$$_{4}$$について、C.E.I.による構造の観測を行った。観測手段としてこれまでCR39上の痕跡を利用していたが、新たに蛍光体付MCPとビデオカメラを用いてリアルタイム計測を可能とした。

論文

Surface structure of laser ablated C$$_{60}$$ pellet

依田 修; 宮下 敦巳

Journal of Applied Physics, 75(10), p.5450 - 5452, 1994/05

https://doi.org/10.1063/1.355705
 被引用回数：1 パーセンタイル：11.15(Physics, Applied)

C$$_{60}$$粉末をペレットに成型し、YAGレーザの第2高調波で照射した。光電子分光分析の結果から、照射によって表面組織に変化が生じたことが示唆された。走査型電子顕微鏡観察によって、表面に表面散乱モデルで説明できる周期構造が見い出された。

口頭

Transmission secondary ion mass spectrometry of phenylalanine on silicon nitride membranes using MeV monoatomic and cluster ions

中嶋 薫*; 永野 賢悟*; 鈴木 基史*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 平田 浩一*; 木村 健二*

no journal, , 

Secondary-ion mass spectrometry has been much improved in sensitivity to large molecular ions with large clusters as primary ions, such as C$$_{60}$$ ions, Ar cluster ions, water cluster ions and so on in the last two decades. In this study, further enhancement of sensitivity to the intact organic molecular ions is demonstrated with measuring secondary ions emitted in the forward direction by transmission of swift cluster ions through a film target. Thin phenylalanine films (20-100 nm thick) deposited on self-supporting SiN membranes (20 or 50 nm thick) were bombarded with 5-MeV C$$_{60}$$$$^{+}$$ ions. Mass distributions of positive secondary ions emitted in the forward direction were measured using a time-of-flight technique under the bombardment of the SiN side, as well as those in the backward direction under the bombardment of the phenylalanine side. Measurements with primary 6-MeV Cu$$^{4+}$$ ions were also carried out for comparison. The yield of intact phenylalanine molecular ions emitted in the forward direction is significantly enhanced compared to that in the backward direction, while yields of small fragment ions are suppressed. The behaviors of the enhancement and suppression both for 5-MeV C$$_{60}$$$$^{+}$$ ions and for 6-MeV Cu$$^{4+}$$ ions will be discussed in terms of density distribution of energy deposited to the surface of the phenylalanine side.

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