国立大学法人東海国立大学機構 黑料网未来材料?システム研究所の桒原 真人 准教授、水野 りら 博士前期課程学生らの研究グループは、日立製作所の森下 英郎 主任研究員、東邦大学理学部の桒原 彰太 准教授、株式会社日立ハイテクの揚村 寿英 本部長との共同研究で、100 kV時間分解電子顕微鏡を開発し、ナノ粒子における表面プラズモンの光励起缓和过程をピコ秒オーダーで観察することに成功しました。ピコ秒パルス电子をプローブとした电子エネルギー损失分光において、エネルギー损失强度、ピーク位置とその幅の缓和过程を计测することにより、光励起したナノ粒子の缓和时间の测定や温度変化の见积りに成功しました。プラズモニクス注4）材料へ适応を介して、パルス电子线を用いたエネルギー损失分光法による物质への応用を実现しました。
本研究では、产学连携による新しい时间分解ナノ计测装置の実现を示しました。また、プラズモニクス材料を用いた光エネルギー変换过程、热电変换材料の局所的な热缓和ナノ计测への展开が期待されます。
本研究成果は、2022年10月6日付学術雑誌「Applied Physics Letters」に掲載されました。
?100办痴レーザー駆动型フォトカソード电子銃注1）を活用した时间分解电子顕微镜を実现。
?パルス电子をプローブとした电子エネルギー损失分光法を用いて、金ナノ粒子上の表面プラズモン注2）の光励起缓和过程注3）をピコ秒时间分解能で测定。
?光励起したナノ粒子の缓和时间の计测に成功した。
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注1）レーザー駆动型フォトカソード※电子銃：
フォトカソードを用いた电子线発生装置であり、その电子线発生にレーザーを用いる。照射レーザーの时间、空间、偏光を制御することで発生电子を制御する。
※フォトカソード：光电効果を用いた电子発生源（光阴极）であり、光が照射されると电子线発生が可能になる。応答速度、辉度などの电子ビーム特性は、材料とその表面状态、励起波长に依存する。
注2）表面プラズモン：
金属表面の自由电子が集団振动することにより生成される量子。
マイクロメートル：1尘の106分の1
マイクロ秒：1秒の106分の1
ナノメートル：1尘の109分の1
ピコ秒：1秒の1012分の1
フェムト秒：1秒の1015分の1
注3）光励起缓和过程：
物质に光を照射した瞬间、物质内では基底状态からある励起状态へと迁移が起きる。その励起状态は様々な散乱を介して缓和していき、基底状态へと戻る一连の过程のこと。
注4）プラズモニクス：
プラズモンの励起波长や电场増强効果などを、构成材料や构造、媒质などによる适切に制御する技术分野をプラズモニクスという。例えば、金属ナノ构造を用いた尝贰顿や太阳电池の量子効率向上への応用などがある。
雑誌名：Applied Physics Letters
論文タイトル：Transient electron energy-loss spectroscopy of optically stimulated gold nanoparticles using picosecond pulsed electron beam
著者：Makoto Kuwahara（黑料网）, Lira Mizuno（黑料网）, Rina Yokoi（黑料网）, Hideo Morishita（日立製作所）, Takafumi Ishida（黑料网）, Koh Saitoh（黑料网）, Nobuo Tanaka（黑料网）, Shota Kuwahara（東邦大学）, and Toshihide Agemura（日立ハイテク）
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