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研究内容
- Keywords
高速重イオン, イオンビーム, ナノ粒子
１．高速重イオン／クラスターイオンと物質の相互作用
２．イオンビームによるナノ構造の制御／イオントラック
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
論文
- H. Amekura, A. Chettah, K. Narumi, A. Chiba, Y. Hirano, K. Yamada, S. Yamamoto, A. A. Leino, F. Djurabekova, K. Nordlund, N. Ishikawa, N. Okubo, Y. Saitoh. Latent ion tracks were finally observed in diamond. Nature Communications. 15 [1] (2024) 1786 10.1038/s41467-024-45934-4 Open Access
- H. Amekura, M. Toulemonde, K. Narumi, R. Li, A. Chiba, Y. Hirano, K. Yamada, S. Yamamoto, N. Ishikawa, N. Okubo, Y. Saitoh. Ion tracks in silicon formed by much lower energy deposition than the track formation threshold. Scientific Reports. 11 [1] (2021) 185 10.1038/s41598-020-80360-8 Open Access
- H. Amekura, K. Narumi, A. Chiba, Y. Hirano, K. Yamada, D. Tsuya, S. Yamamoto, N. Okubo, N. Ishikawa, Y. Saitoh. C60 ions of 1 MeV are slow but elongate nanoparticles like swift heavy ions of hundreds MeV. Scientific Reports. 9 [1] (2019) 10.1038/s41598-019-49645-5 Open Access
書籍
- Feng Chen, AMEKURA, Hiroshi, Yuechen Jia. Ion Irradiation of Dielectrics for Photonics Applications. Springer Nature Singapore , 2020
- AMEKURA, Hiroshi, KISHIMOTO, Naoki. Fabrication of Oxide Nanoparticles by Ion Implantation and Thermal Oxidation. Springer Lecture Notes in Nanoscale Science and Technology 5 "Toward Functional Nanomaterials". , 2009, 1-75. 10.1007/978-0-387-77717-7-1
- 雨倉 宏. イオン注入の光学的効果 －基礎光物性から光導波路・ナノ粒子まで－. , 2004, 1-335.
会議録
- 雨倉 宏. 高速重イオンと材料照射効果. 荷電粒子ビームの工業への応用第132委員会第225回研究会テキスト. (2017) 1-8
- AMEKURA, Hiroshi, Oleg, Plaxine, UMEDA, Naoki, TAKEDA, Yoshihiko, KISHIMOTO, Naoki, Ch. Buchal. A short review and present status of ZnO nanoparticles fabricated by ion implantation combined with thermal oxidation. Materials Research Society Proceedings. (2006) 9999
- 雨倉宏. 国際会議IBMM2008参加報告. 荷電粒子ビームの工業への応用第132委員会第183回研究会資料. (2008) 33-40
口頭発表
- AMEKURA, Hiroshi. Ion tracks in diamond. 30th International Conference on Atomic Collisions in Solids & 12th International Symposium on Swift Heavy Ions In Matter (ICACS & SHIM 2024). 2024 招待講演
- AMEKURA, Hiroshi. Ion Track Formation in Crystalline Silicon under C60 Ion Irradiation Ranging from 60 keV to 9 MeV. 7th International Conference on Ion Beam in Materials Engineering and Characterization (IBMEC 2022). 2022 招待講演
- 雨倉 宏. Ion Track Formation in Crystalline Silicon by C60 Ion Irradiation with Much Lower Energy Deposition than the Threshold. 6th International Virtual Conference on Nanostructuring by Ion Beams (ICNIB 2021). 2021 招待講演
その他の文献
- 雨倉 宏. 高速重イオン照射による球形ナノ粒子の形状楕円化 －ナノ粒子の融点と照射誘起楕円変形の関係－. MATERIALS INTEGRATION(マテリアルインテグレーション). 25 [10] (2012) 24-31
- 雨倉 宏. 高速重イオンと材料照射効果. 荷電粒子ビームの工業への応用第132委員会第225回研究会テキスト. (2017) 1-8
- 雨倉 宏. 高速重イオン照射研究とは「さすらう」ことか⁉. 表面と真空. (2018) 481-482 10.1380/vss.61.481 Open Access
所属学会
日本物理学会, 日本MRS
受賞履歴
- 貢献賞、日本MRSにおける30年間のイオンビーム材料研究、日本MRS (2019)
- Young Scientist Award, 12th International Conference on Ion Implantation Technology (1998)
エネルギー・環境材料研究センター
超高エネルギーイオン照射効果を中エネルギーで実現！
高速重イオン，クラスターイオン，イオンシェーピング，加速器，ナノ粒子
概要
超高エネルギー100 MeV（1億電子ボルト）級の重イオンビームをナノ粒子やナノピラーなどのナノ構造に照射し、球形から楕円形、立方体から直方体などへの集団的な形状変化を引き起こす技術は、ここ十数年以上にわたる研究により応用への目途がつきつつある。しかし変形には最低でも数十MeV以上のエネルギーが必要であり、この高すぎるエネルギーが本技術の実用化への障壁となっている。本研究では、単原子重イオンの代わりにC60のようなクラスターイオンを用いることにより、加速エネルギー数MeV（つまり2桁小さいエネルギー）でもナノ構造に同様の変形を誘起できることを実証した。「加速エネルギー・ダウンサイジング」とでも呼ぶべき技術の提案である。
新規性・独創性
● 超高エネルギー100 MeV級重イオンビーム照射によるナノ構造変形技術の優位性は知られていたが、このエネルギーを発生できる加速器施設は、国内でも数ヶ所の大型加速器施設に限られており、産業応用への展開は難しかった。
● 本研究ではC60イオンを用いることにより、1 MeV級のエネルギーで、100 MeV級の単原子重イオンと同様なナノ構造の変形を実現した。
● 1 MeV級の加速器は国内だけでも数十ヶ所存在し、産業応用への障壁がだいぶ低くなった。
内容
図左上は100 MeV級の重イオンビーム加速器の例を示す。この例では7階建ての建物が一つの加速器を構成する。100 MeV級ビームの発生にはこのような大型加速器が必要であり、国内でもこのような施設は数ヶ所に限られる。100 MeV級ビームをガラス中に分散させた金属ナノ粒子に照射した結果を左下図に示す。球形だったナノ粒子がビーム方向に伸び、ナノロッド（ナノ棒）に変形する。
図右上に1 MeV級のタンデム加速器の例を示す。このレベルの加速器は国内だけでも数十台以上が存在し、産業応用にも用いられている。本研究でC60イオンを用いれば1 MeV級加速器でもナノ粒子の楕円変形を引き起こすことが可能なこと（右下図）を示したため、産業応用への障壁が大幅に低くなった。
まとめ
極めて希少な100 MeV級のイオン加速器が必要だったナノ構造の変形を、C60イオンを用いることにより国内に多数存在する1 MeV級加速器で実現した。ただし、現時点では両者のイオン照射は同等ではなく、C60イオン照射はスパッタリング率が高く、条件によってはナノ構造を破壊する。これを避けるためにも数MeVのC60イオンと固体の相互作用の更なる解明を進めていく。
