Shaping of Au nanoparticles embedded in various layered structures by swift heavy ion beam irradiation

Dawi, Elmuez A.; Arnoldbik, W.M.; Ackermann, R.; Habraken, F.H.P.M.

doi:10.1016/j.nimb.2016.08.009

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“…It is believed that the realization of elongation requires several basic conditions as follows: the high enough energy (hundreds of MeV) and proper fluence (≈10 13 ions cm −2 ) of implanted ions to form the ion tracks in the dielectrics; the larger diameter of NPs than the width of tracks (usually larger than 10 nm); and the suitable dielectrics. [ 90–102 ] It should be noted that the size condition of NPs for elongation is still under debate; and some experimental and theoretical studies on smaller NPs for effective elongation have been reported. [ 81 ] In this way, the NP–dielectrics systems can be well designed with tunable physical properties by optimizing the parameters during ion beam processing.…”

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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“…Traditionally, heavy ions with ultra-high energy (such as 200 MeV Xe 14+ ) are generally used in SHI irradiation for NP elongation [5,[17][18][19][20][21][22][23][24][25][32][33][34][35]. As the next-generation ion beam for NP elongation, cluster ions shows significant potential as an efficient subsititute for hundreds of MeV heavy ions with similar elongation effect, but much lower energy.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Matrix-material dependence on the elongation of embedded gold nanoparticles induced by 4 MeV C₆₀ and 200 MeV Xe ion irradiation

Narumi

Chiba

et al. 2020

Nanotechnology

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We report the elongation of embedded Au nanoparticles (NPs) in three different matrices, i.e. amorphous carbon (a-C), crystalline indium tin oxide (InxSn1-xOz; ITO) and crystalline calcium fluoride (CaF2), under irradiations of 4 MeV C60+ cluster ions and 200 MeV Xe14+ ions. Under 4 MeV C60 cluster irradiation, strong sputtering is induced in CaF2 layer so that the whole the layer was completely lost at a fluence of 5 × 1013 ions cm−2. Au NPs were partly observed in the SiO2, probably due to the recoil implantation. Amorphous carbon (a-C) layer exhibits low sputtering loss even under 4 MeV C60 irradiation. However, the elongation in a-C layer was low. While the ITO layer showed a certain decrease in thickness under 4 MeV C60 irradiation, large elongation of Au NPs was observed under both 4 MeV C60 and 200 MeV Xe irradiation. The ITO layer preserved the crystallinity even after large elongation was induced. This is the first report of the elongation of metal NPs in a crystalline matrix.

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“…102,225 Como prueba, la elongación de nanopartículas metálicas usando SHIs ha sido estudiada para nanopartículas de cobalto implantadas en sílice e irradiadas con iodo, 55 nanopartículas de oro implantadas en capas planas de sílice e irradiadas con iones de silicio 56 y cobre 57 y nanopartículas de platino formadas por síntesis de haces de iones en sílice irradiada con iones de oro. 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.…”

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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Shaping of Au nanoparticles embedded in various layered structures by swift heavy ion beam irradiation

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