Micro-structural origin of elongation in swift heavy ion irradiated Ni nanoparticles: A combined EXAFS and DFT study

Sarker, Debalaya; Bhattacharya, Saswata; Ghosh, Santanu; Srivastava, Pankaj

doi:10.1016/j.actamat.2016.09.002

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“…Different from the spherical NPs with isotropic properties, embedded shape‐anisotropic NPs (such as nanorods and nanoellipsoids) bring out corresponding changes of optical properties in the nanocomposite system, e.g., polarization‐dependent absorption and giant enhancement of near‐field distribution. [ 65–73 ] Since the elongation of embedded Co NPs was first achieved by 200 MeV 127 I ions in 2003, swift heavy ion irradiation has been proved to be an efficient ion beam technology to reshape the morphology of NPs for nanocomposite modification in photonic applications. [ 74 ] As shown in Figure , the elongated embedded NPs are perfectly aligned along the controllable beam direction and well protected by the dielectrics, which overcomes the limitation of unstability and weak anisotropy by integrated effects of randomly arranged NPs.…”

Section: Ion Beam Synthesis Of Nanoparticlesmentioning

confidence: 99%

Plasmonic Nanoparticles in Dielectrics Synthesized by Ion Beams: Optical Properties and Photonic Applications

Pang

et al. 2020

Advanced Optical Materials

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The zero‐dimensional metallic nanoparticles (NPs) have attracted tremendous attention in various areas owing to the collective oscillation of electron gas that couples with electromagnetic field, known as localized surface plasmon resonance (LSPR). In practical applications, the tailoring of LSPR effect is of significant importance for promising photonic devices with designed nanocomposite systems and enhanced optical properties. Ion beam technology has been demonstrated to be an efficient method to fabricate NPs embedded in dielectrics for LSPR tailoring and material modification. By manipulating the parameters of ion beams, the shape, size, and structure of NPs can be well controlled, which enables the dielectrics to possess novel linear and nonlinear optical properties. In this review, the latest research progress on the ion beam synthesis of various NPs is systematically summarized. The tailoring of linear and nonlinear optical properties of dielectrics by NPs is discussed in detail. Selected applications are presented to indicate the development of the plasmonic NPs in dielectric systems for photonic applications.

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Section: Ion Beam Synthesis Of Nanoparticlesmentioning

confidence: 99%

Plasmonic Nanoparticles in Dielectrics Synthesized by Ion Beams: Optical Properties and Photonic Applications

Pang

et al. 2020

Advanced Optical Materials

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“…We have found that SHI mediated thermal spike induced high temperatures (≈4000–6000 K) modify various metal clusters viz. FeCo 23 , 24 or Ni 25 , 26 differently. The spin-spin interaction controls the local structural parameters in these ferromagnetic nanoclusters 26 , 27 .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…FeCo 23 , 24 or Ni 25 , 26 differently. The spin-spin interaction controls the local structural parameters in these ferromagnetic nanoclusters 26 , 27 . As a result of these local structural modifications, we have observed (i) triggering of the spin-flipping modulated exchange bias effect at high irradiation dose in FeCo NPs, (ii) reduction in Fe-Co nearest-neighbour distances (i.e.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Evidence of local structural influence on the shape driven magnetic anisotropy in electronically excited Ni nanoparticles embedded in SiO2 matrix

Sarker

Bhattacharya

Kumar

et al. 2018

Sci Rep

Self Cite

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The reliance of modern electronic era on ultrafast data recording has made the search for novel tools to tune nano-scale magnetic-anisotropy (MA) never-ending. We demonstrate a strong correlation between the spin-spin interactions, local atomic structure and the MA of Ni nanoparticles (NPs) embedded inside SiO2 matrix under swift heavy ion (SHI) irradiation. In contrast to traditional understandings, MA in Ni NPs along with their aspect ratio, first increases upto 5 × 1013 ions/cm2 SHI fluence (5e13) and gets reduced at highest fluence. Using angle dependent Extented-Xray-Absorption-Fine-Structure (EXAFS) and ab initio molecular dynamics (MD) simulations, we show that the anisotropy induced in local atomic structure upon irradiation is dependent on atomic spin-spin interactions, which gets reduced at highest fluence. The chosen model cluster (Ni38) used in our MD simulations is duly validated by comparing the pair-correlation-function of the structure with the EXAFS-Fourier-Transform. The lattice temperatures for the films irradiated at different fluences, as calculated from thermal-spike-model, are used for the respective MD runs. We conclude that the enhanced disorder in both the local atomic environment and spin alignment destroys the MA at the highest fluence in SHI irradiated Ni NPs. The findings therefore provide rich conceptual insights for designing magnetic devices using SHI-induced phenomena.

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“…58 Recientemente, hay bastantes trabajos que reportan el uso de iones pesados de alta energía para elongar nanopartículas de plata, 59,60 oro, [61][62][63][64] zinc, 65,66 y níquel. 67 Desafortunadamente, la física que explica la transformación de esfera a rodillo no ha sido completamente entendida, incluso si ha sido ampliamente estudiada 68,69,226 y se han propuesto algunos modelos fenomenológicos. 70,71 Una de las principales causas de este desconocimiento es la falta de información durante los estados intermedios de deformación.…”

Section: Introductionunclassified

“…[55][56][57][58][59][60][61][62][63][64][65][66][67] Este proceso, aparte de las implicaciones en aplicaciones en presencia de irradiación, p.ej. plantas de fusión, es el origen de un método de síntesis de nanopartículas elipsoidales alineadas.…”

unclassified

Estudios atomísticos de la respuesta a la irradiación de materiales ópticos con aplicación en plantas de fusión nuclear

Valverde¹

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Estudios atomísticos de la respuesta a la irradiación de materiales ópticos con aplicación en plantas de fusión nuclear Suplente: TESIS DOCTORALOpta a la mención de "Doctor Internacional".Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día ___ de ___________ de 2017 en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. CALIFICACIÓN: EL PRESIDENTE LOS VOCALES EL SECRETARIO AgradecimientosEn primer lugar, me gustaría agradecer al Instituto de Fusión Nuclear (UPM), al proyecto Techno-Fusion y a la Comunidad de Madrid por confiar en mí y contratarme para llevar a cabo esta tesis doctoral. Mención especial al Profesor y director del Instituto de Fusión Nuclear José Manuel Perlado por haber hecho posible esta contratación y por su ánimo y apoyo incondicionales.Quisiera agradecerle especialmente a los doctores Antonio Rivera y Ovidio Peña, director y co-director de esta tesis, sin los cuales no podría haberse llevado a cabo. Gracias por la confianza depositada en mí, por las numerosas enseñanzas que me habéis dado, por haber aguantado mi torpe forma de escribir y por haberme abierto las puertas al mundo de la investigación.Darle las gracias a la doctora María José Caturla quien nos dio acceso al código MDCASK, con el que empezó este trabajo y sin el cual no podría haberse terminado. Gracias por tu apoyo en la mejora y desarrollo del código.Quisiera agradecerle al profesor Eduardo Bringa de la Facultad de Ciencias Básicas de la Universidad Nacional de Cuyo. Gracias por permitirme realizar la estancia de doctorado en tu Departamento, por tu inestimable ayuda, por las numerosas enseñanzas y por tu gran hospitalidad. Darle las gracias al conjunto de estudiantes con los que compartí problemas de investigación y curso de formación durante la estancia, en especial a Pablo, Jesús, Joaquín, Emmanuel y Diego.En la elaboración de esta tesis tuvieron lugar importantes colaboraciones para la realización de los experimentos que han permitido validar adecuadamente los resultados simulados. Por ello, quisiera agradecer al Centro de Micro-Análisis de Materiales de la Universidad Autónoma de Madrid y al Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de Mexico.Darle las gracias al profesor Eduardo Gallego y la Unidad Docente de Ingeniería Nuclear, sin olvidarme de toda la gente del Instituto de Fusión Nuclear, en especial Elena y Nuria.Quisiera mostrar mi aprecio y especial agradecimiento a los estudiantes del Instituto de Fusión Nuclear y el Departamento de Ingeniería Nuclear porque hemos compartido tantos momentos buenos y malos durante estos años y por su apoyo inconmensurable.Finalmente, quisiera darle las gracias a mi familia y amigos que me han apoyado y aguantado durante toda esta travesía sin pedirme nada a cambio, sin los cuales hoy no sería quien soy. Muchísimas gracias.i RESUMEN Esta tesis presenta un modelo atomístico basado en dinámica molecular clásica validado con datos experimentales que permite explicar los efectos de la irradiación iónica en régimen de frenado electrónico sobre diversos materiales: s...

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Micro-structural origin of elongation in swift heavy ion irradiated Ni nanoparticles: A combined EXAFS and DFT study

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Plasmonic Nanoparticles in Dielectrics Synthesized by Ion Beams: Optical Properties and Photonic Applications

Plasmonic Nanoparticles in Dielectrics Synthesized by Ion Beams: Optical Properties and Photonic Applications

Evidence of local structural influence on the shape driven magnetic anisotropy in electronically excited Ni nanoparticles embedded in SiO2 matrix

Estudios atomísticos de la respuesta a la irradiación de materiales ópticos con aplicación en plantas de fusión nuclear

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