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J-GLOBAL ID：201902236523670512   整理番号：19A1887968

液体中のバルク金属ターゲットとの短パルスレーザ相互作用における表面下ボイド,インキュベーション効果およびナノ粒子形成の生成:分子動力学研究【JST・京大機械翻訳】

Generation of Subsurface Voids, Incubation Effect, and Formation of Nanoparticles in Short Pulse Laser Interactions with Bulk Metal Targets in Liquid: Molecular Dynamics Study

著者 (4件)： Shih Cheng-Yu (Department of Materials Science and Engineering, University of Virginia, Virginia, United States) ,  Shugaev Maxim V. (Department of Materials Science and Engineering, University of Virginia, Virginia, United States) ,  Wu Chengping (Department of Materials Science and Engineering, University of Virginia, Virginia, United States) ,  Zhigilei Leonid V. (Department of Materials Science and Engineering, University of Virginia, Virginia, United States)
資料名： Journal of Physical Chemistry C  (Journal of Physical Chemistry C)
巻： 121  号： 30  ページ： 16549-16567  発行年： 2017年 
JST資料番号： W1877A  ISSN： 1932-7447  CODEN： JPCCCK  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： クリーンなコロイド状ナノ粒子と異常な表面形態を生成するための液体中の短パルスレーザアブレーションの能力を広範囲の実用的応用に用いた。本論文では,液体中のパルスレーザアブレーションにより表面形態とナノ粒子サイズ分布を制御する重要な過程を明らかにすることを目的とした大規模分子動力学シミュレーションの結果を報告する。水中で照射されたバルクAgターゲットのシミュレーションを,液体環境の粗粒表現と金属ターゲットとのレーザ相互作用の原子論的記述を組み合わせた先進的な計算モデルを用いて行った。真空中の破砕領域に対応する照射条件に対して,シミュレーションは,水環境がターゲットから剥離層の完全分離を防ぐことができ,急速冷却と凝固により安定化された大きな表面下ボイドの形成をもたらすことを予測した。レーザ改質表面のその後の照射は,より効率的なアブレーションとナノ粒子生成をもたらすことが分かり,液体中のマルチパルスレーザアブレーションにおけるインキュベーション効果の可能性を示唆した。真空中の相爆発領域に対応するより高いレーザフルエンスで行ったシミュレーションは,水環境との界面でのアブレーションプルームの蓄積と高温金属層の形成を明らかにした。金属層と接触する水は超臨界状態になり,高温金属層から放出される金属原子からの小金属ナノ粒子の核形成と成長に適した環境を提供する。金属層自体は限られた安定性を有し,大きな(数十ナノメートル)ナノ粒子に容易に分解できる。層崩壊は,より軽い超臨界水からの圧力により減速された高密度金属層間の界面のRayleigh-Taylor不安定性により促進される。層崩壊から出現するナノ粒子は急速に冷却され,水環境との相互作用により凝固し,シミュレーションで観察された約2×10~12K/sの冷却速度を持つ。異なる特性サイズを有するナノ粒子を生成するナノ粒子形成の2つの異なる機構の計算予測は,液体中のレーザアブレーションにおける二モードのナノ粒子サイズ分布の実験的観察に対する妥当な説明を提供する。超高冷却と凝固速度は,準安定相と高度に非平衡な構造を特徴とするナノ粒子の生成の可能性を示唆する。Copyright 2019 American Chemical Society All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： *相互作用 ,  高温 ,  *ナノ粒子 ,  界面 ,  銀 ,  レーザアブレーション ,  非平衡状態 ,  *レーザ ,  プルーム ,  予測 ,  *インキュベート ,  *分子動力学 ,  アブレーション ,  高速度 ,  コロイド

分類 (2件)： コロイド化学一般  (CB11010C) ,  レーザの応用  (BD04100V)

タイトルに関連する用語 (10件)： 液体中 ,  バルク ,  金属ターゲット ,  短パルスレーザ ,  相互作用 ,  ボイド ,  インキュベーション ,  粒子形成 ,  分子動力学 ,  研究