2018 Fiscal Year Annual Research Report
Nano-Structure 3D Atomic Imaging using Electron Diffraction
| Project Area | 3D Active-Site Science |
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| Project/Area Number |
26105009
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
郷原 一寿 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40153746)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 順 大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 准教授 (40335071)
塩谷 浩之 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (90271642)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ構造体 / 電子顕微鏡 / 電子回折 / 単原子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、原子分解能で活性サイトを明らかにするために、電子顕微鏡によりナノ構造体を原子分解能でイメージングする方法論の開拓と応用を行う。そのために、【課題１】では、電子回折によるイメージングの高度化と応用のための実験手法の構築を行い、【課題２】では、収差補正電顕を用いた原子分解能イメージングの実験的な検証を進め、【課題３】では、グラフェン上ナノ構造体の３次元原子分解能イメージングに関する研究を行う。
本年度は、【課題１】では、電子回折イメージングの再構成精度に影響を及ぼす重要な要素が、電子ビームの空間干渉性とレンズ収差であることを特定し、これらの擾乱要素を定量計測する手法を開発した。【課題２】では、収差補正電顕を用いた原子分解能イメージングの実験的な検証を進め、エピタキシャル酸化膜の結晶構造、極性反転界面の原子配列構造、ナノ粒子のコアシェル構造、ポルフィセン分子の構造、白金クラスタの立体構造、金ナノクラスタの構造などについて、X線回折等のデータとの関連も検討し、構造と機能に関する複数の重要な結果が得られた。【課題３】では、単原子、単分子、ナノクラスタなどのナノ構造体を、グラフェンを担持材料として、電子顕微鏡によって原子分解能イメージングする手法およびそれを応用する研究を進めた。グラフェン表面のテラスは化学的に不活性であることから、一般的には、炭素原子が抜けたボイドなどの欠陥に特定元素が吸着し、活性サイトになると考えられている。一方で、グラフェン上には炭素由来のコンタミネーションが発生しやすく、グラフェンの用途を制限している重要な問題であることは良く知られているにもかかわらず、原子構造は不明のままであった。詳細な解析の結果、その構造は３次元に積層したナノスケールのナノグラフェンであることが分かってきた。 得られた結果は複数の論文としてまとめられた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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