2020 Fiscal Year Annual Research Report
Is an in-situ gas environment TEM truly showing the reaction between materials and gases?
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18K04824
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
徳永 智春 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (90467332)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ガス環境TEM / 窒素 / イオン化 / 原子状窒素 / プラズマ環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は電子線が照射されたTEM内部の窒素ガス環境中に窒素イオンが発生していることを突き止め，プローブ法により空間中に存在するイオン密度，並びにイオン空間が有するエネルギー（プラズマ温度）を算出した．本年度は，イオンが存在するだけではなく，その他のイオンとは異なる活性種の存在の可能性に着目し研究を行った．窒素ガス環境の圧力を細かく変化させ，空間に存在するイオン密度を算出したところ，圧力の増加に伴って，イオン密度が頭打ちする現象が観測された．圧力の上昇は照射電子線と気体分子の衝突確立を高めるため，それに伴い発生するイオンの数も増大すると考えられたが，実際には発生したイオンが，イオン化反応に伴い同じく発生した電子や照射電子線と結合し，電荷をもたない原子状窒素が発生したためイオン密度が低下したと考えられた．空間中に存在するイオンはEELS分析からN2+であることが判明しており，N2+は電子と結合することでN2+ + e- -> 2Nの反応が起こることが知られており，このことからも電子線照射された窒素ガス環境中には，原子状窒素の存在も示唆された．ここまでの研究成果は現在（2021年4月）論文投稿中である．
これらの結果は，電子線照射された窒素ガス環境中に高い反応性を有する活性種が複数存在することを示していることから，本来は起こりえない反応がガス環境TEMでは観察されていると考えられた．そこで，Cr2O3を窒素ガス環境TEMその場観察し，観察後の試料の元素分析と高分解能STEM観察を行った．通常Cr2O3は窒素ガス環境中に保持していた場合でも窒化されることはないが，電子線照射中の窒素ガス環境中に保持したCr2O3からは，窒素原子の存在を示すシグナルが検出された．この研究結果については，現在論文執筆中である．
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Research Products
(3 results)
