水における金属薄膜の短パルスレーザアブレーションにおけるナノ粒子生成の原子論的モデリング【Powered by NICT】

Shih Cheng-Yu; Wu Chengping; Shugaev Maxim V.; Zhigilei Leonid V.

文献

J-GLOBAL ID：201702271503238500 整理番号：17A0399522

水における金属薄膜の短パルスレーザアブレーションにおけるナノ粒子生成の原子論的モデリング【Powered by NICT】

Atomistic modeling of nanoparticle generation in short pulse laser ablation of thin metal films in water

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巻： 489 ページ： 3-17 発行年： 2017年
JST資料番号： C0279A ISSN： 0021-9797 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：オランダ (NLD) 言語：英語 (EN)

液体中のレーザアブレーションはユニークな形状と機能性をもつ清浄なコロイドナノ粒子の生成に使用されるようになってきた。が,液体中でのレーザアブレーションとナノ粒子構造,組成,とサイズ分布を制御する重要なプロセスの基本的な機構はまだ完全には理解されていない。本論文では,液体環境中の金属ターゲットのレーザアブレーションの最初の原子論的シミュレーションの結果を報告した。液体環境(水のためのパラメータ化された),金属ターゲットとのレーザ相互作用の完全に原子論的記述,および音響インピーダンス整合境界条件の粗粒表示を組み合わせたモデルを開発し,シリカ基板上に蒸着した銀薄膜のレーザアブレーションのシミュレーションである。相爆発領域における二つのレーザフルエンスで行ったシミュレーションは,排出されたアブレーションプルームの急速な減速と,水プルーム界面における高密度過熱溶融層の形成を予測した。溶銑層と接触している水は超臨界状態になるとキャビテーション気泡の形成の前駆体として働くことを膨張低密度金属-水混合領域に変化した。ナノ粒子形成の二つの異なる機構をシミュレーションで予測した(1)金属-水混合領域における小さい(大部分が≦10nm)ナノ粒子の核形成と成長および(2)過熱金属層と超臨界水との間の界面のRayleigh-Taylor不安定性に起因する複雑な形態学的特徴の出現により誘発された過熱溶融金属層の崩壊による大きな(十nmの)超微粒子を形成した。第一の機構は超臨界水環境中で成長するナノ粒子の急速冷却により促進された,ナノ秒の時間スケールでの混合領域の上部に位置するナノ粒子の凝固をもたらした。異なる特性のサイズを持つナノ粒子形成生成ナノ粒子の二つの機構の計算予測は,アブレーション過程の異なる段階で現れる二つの異なったナノ粒子集団の実験的観測と一致した。Copyright 2017 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【Powered by NICT】

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コロイド化学一般 , 無機化合物一般及び元素

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