Amorphization of Cu nanoparticles: effects on surface plasmon resonance

Crystalline copper nanoparticles (NPs) were formed in silica by multi-energy MeV ion implantations and then transformed to amorphous NPs by irradiation with 5 MeV Sn3+ ions. Optical absorptionspectra of both the phases were evaluated in the ultra-violet to near-infrared regions. Compared with corresponding crystalline NPs of the same mean diameter, the amorphous NPs showed a low-energy shift of the surface plasmon resonance around 2.2 eV and less prominent absorptionstructure around 4 eV. These differences are explained by a strongly reduced electron mean-free-path in the amorphous NPs due to the loss of lattice periodicity

On the mechanism of the shape elongation of embedded nanoparticles

The mechanism of the shape elongation of metal nanoparticles (NPs) in silica, which is induced under swift heavy ion irradiation, is discussed with comparing the two candidates: (i) the synergy between the ion hammering and the transient melting of NPs by the inelastic thermal spike and (ii) the thermal pressure and flow model. We show that three experimental results are inconsistent with (i). The latter is supported by two-temperature molecular dynamics simulations, which simulate not only the atomic motions but also the local electron temperatures. A remarkable correlation was observed between the temporal evolution of the silica density around the ion trajectory and that of the aspect ratio of the NP later than similar to 1 ps after the ion impact, while no correlation was observed earlier than similar to 1 ps, even under the assumption of the instantaneous energy deposition.Peer reviewe

Room-temperature single-photon emission from zinc oxide nanoparticle defects and their in vitro photostable intrinsic fluorescence

published_or_final_versio

Структурные особенности и физико-механические свойства аморфоподобных покрытий AlN–TiB₂–TiSi₂

Методом магнетронного распыления мишени получено покрытие системы AlN–TiB₂–TiSi₂. При высокотемпературном (900 и 1300 °C) воздействии на покрытие наблюдается его кристаллизация с образованием кристаллитов размером 11−25 нм. Аморфоподобная структура является перспективной при использовании таких покрытий в качестве диффузионных барьеров как самостоятельных элементов, так и контактирующего слоя в многослойных износостойких покрытиях. Использование полученного композита как эффективного защитного покрытия для режущего инструмента позволит повысить его износостойкость на более 30 % при температуре в зоне резания до 1300 °C.Методом магнетронного розпилення мішені отримано покриття системи AlN–TiB₂–TiSi₂. При високотемпературному (900 і 1300 °C) впливі на покриття спостерігається його кристалізація з утворенням кристалітів розміром 11–25 нм. Аморфоподібна структура є перспективною у використанні таких покриттів в якості дифузійних бар’єрів як самостійних елементів, так і контактуючого шару в багатошарових зносостійких покриттях. Використання покриття для ефективного захисту різального інструменту дозволить підвищити його зносостійкість на понад 30 % при температурі в зоні різання до 1300 °С.Using magnetron sputtering method, obtained coatings of AlN–TiB₂–TiSi₂ system. When exposed of a high temperature on coating (900 and 1300 °C) is observed crystallize to form a crystallites with size of 11–25 nm. Amorphous-like structure is promising in the use of such coatings as diffusion barriers, in the form as independent elements, and as a contacting layer in multilayer wear resistant coatings. Use of an effective protective coating for cutting tools will improve the tool life to 1.32 times at a temperature in the cutting zone to 1300 °C

The microstructure of a multielement nanostructured (TiZrHfVNbTa)N coating and its resistance to irradiation with Au– ions

The formation of a phase with a FCC lattice of the NaCl structure type is observed following the deposition of a multielement nanostructured (TiZrHfVNbTa)N coating. An increase in pressure results in a change in the preferred orientation of crystallite growth from the [100] axis perpendicular to the growth plane to [111]. The implantation of negative Au– ions with a dose of 1 × 1017 cm–2 and a concentration of 2.1 at % leads to the formation of a disordered polycrystalline structure with no preferred orientation of the FCC phase, reduces the size of nanocrystallites from 8 to 1–3 nm in a layer with a depth of up to 30–35 nm, and increases the nanohardness to 33.0 GPa. The large difference in atomic radii of refractory metals and the reduction in the size of nanograins in the coating contribute to an increase in hardness (51 GPa)

The microstructure of a multielement nanostructured (TiZrHfVNbTa)N coating and its resistance to irradiation with Au– ions

The formation of a phase with a FCC lattice of the NaCl structure type is observed following the deposition of a multielement nanostructured (TiZrHfVNbTa)N coating. An increase in pressure results in a change in the preferred orientation of crystallite growth from the [100] axis perpendicular to the growth plane to [111]. The implantation of negative Au– ions with a dose of 1 × 1017 cm–2 and a concentration of 2.1 at % leads to the formation of a disordered polycrystalline structure with no preferred orientation of the FCC phase, reduces the size of nanocrystallites from 8 to 1–3 nm in a layer with a depth of up to 30–35 nm, and increases the nanohardness to 33.0 GPa. The large difference in atomic radii of refractory metals and the reduction in the size of nanograins in the coating contribute to an increase in hardness (51 GPa)

Structural features and physico-mechanical properties of AlN-TiB2-TiSi2 amorphous-like coatings

The coating of the AlN–TiB2–TiSi2 system has been produced by the magnetron sputtering of a target. At the hightemperature (900 and 1300°C) actions the coating crystallization to form crystallites of sizes 11–25 nm has been observed. It has been defined that the amorphouslike structure is promising for the use of these coatings as diffusion barriers both as the independent elements and a contacting layer in multilayer wearresistant coatings. It has been shown that the use of the resultant composite as an effec tive protective coating for cutting tools will make it possible to increase the tools wear resistance by more than 30% at the temperature up to 1300°C in the cutting zone

Irradiation resistance, microstructure and mechanical properties of nanostructured (TiZrHfVNbTa)N coatings

Nitrides of high-entropy alloys (TiHfZrNbVTa)N were fabricated using cathodic-vacuum-arc-vapor deposition method. Morphology and topology of the surface of the coatings, roughness, elemental and phase composition, microstructure and mechanical properties were investigated. Dependence of deposition parameters on surface morphology and elemental composition was demonstrated. Influence of the heavy negative charged Au ions implantation on phase structure, microstructure and hardness of nitride (TiHfZrNbVTa)N coatings was investigated

Structural features and physico-mechanical properties of AlN-TiB2-TiSi2 amorphous-like coatings

The coating of the AlN–TiB2–TiSi2 system has been produced by the magnetron sputtering of a target. At the hightemperature (900 and 1300°C) actions the coating crystallization to form crystallites of sizes 11–25 nm has been observed. It has been defined that the amorphouslike structure is promising for the use of these coatings as diffusion barriers both as the independent elements and a contacting layer in multilayer wearresistant coatings. It has been shown that the use of the resultant composite as an effec tive protective coating for cutting tools will make it possible to increase the tools wear resistance by more than 30% at the temperature up to 1300°C in the cutting zone

ПРОЦЕССЫ ОБРАЗОВАНИЯ СФЕРОИДНЫХ ЧАСТИЦ ЗОЛОТА И ФОРМИРОВАНИЕ НАНОФАЗ В ПОКРЫТИИ ALN-TIB2-TISI2 ПОСЛЕ ОТЖИГА С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ИМПЛАНТАЦИЕЙ

В работе использовали пучок отрицательных ионов Au- и высокотемпературный отжиг для рекристализации структуры рентгеноаморфного AlN-TiB2-TiSi2, имеющего характерные размеры областей ближнего упорядочения 0.8-1 нм. В результате высокотемпературного отжига и последующей ионной имплантации близко к поверхностному слою образуется три характерных зоны. Первая с ионнолегированным слоем золота Au, на глубине 0-40 нм, с межплоскостным расстоянием 0.244 нм, 0.210 нм соответствует некоторому увеличенному межплоскостному расстоянию плоскостей решеток золота (111) и (200) соответственно. Вторая с аморфноподобным структурным состоянием, с характерным галообразным типом микродифракции, на глубине 40-100 нм от поверхности. Третья с кристаллическим структурным состоя-нием, в этой зоне обнаружена неоднородная фаза на глубине 100-130 нм. Прямые измерения TEM, HRTEM, XRD и SEM с миикроанализом показали, что термический отжиг при 1300ºС на воздухе приводит к образованию наноразмерных фаз 10-15 нм из AlN, AlB2, Al2O3 и TiO2, а ионная имплантация отрицательных ионов Au- приводит к фрагментации (уменьшению) размеров нанозерен до 2-5 нм с образованием нанокристаллитов из Au шаровой формы размером в несколько нм и формированию аморфной оксидной пленки в глубине (приповерхностном слое) покрытия за сет баллистического ионного перемешивания и каскадов столкновений