2022 Fiscal Year Research-status Report

Soft X-ray spectroscopy of micro- and nanobubbles

Research Project

Project/Area Number	22K04930
Research Institution	University of Hyogo
Principal Investigator	鈴木哲兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 教授 (00393744)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	サーフェスバブル / ナノバブル / マイクロバブル
Outline of Annual Research Achievements	液体セル中の水へのSEM中電子照射によって形成されたサーフェスマイクロバブル（液体セルの角に形成されたもの）の形状をSEMにより直接観察した。観察した全てのバブルで例外なくほぼ90度の接触角が観測された。この結果は、これまで液中AFM研究で非常に小さな接触角が観測されていることと非常に対照的である。本結果はオ－プンアクセスの論文誌 (e-J. Surf. Sci. Nanotechnol.)に掲載された。ただしAFMで観測されているサーフェスバブルは一面が固体に接しているのに対し、我々がSEMで観測しているサーフェスバブルは2面あるいは3面が固体に接触していることが上述の接触角の違いの要因になっているという意見があり、引き続き検討を続けている。マイクロバブルのようなマイクロスケールの物体の直接観察には光電子顕微鏡が適していると考えられる。このため、今後は光電子顕微鏡用の液体セルの作製に注力していく予定である。光電子顕微鏡用の液体セルは電子透過窓の面積は小さくて良いが、電子を透過させるためには窓の膜厚をナノメートルスケールに薄くする必要があり、もちろん内部の液体を真空中で保持する強度が求められる。観察に最適な窓の材質と窓の大きさや膜厚を探る。また、チャージアップを防ぐために導電性も求められる。必要に応じて単原子層グラフェンを担持することによって導電性を確保することを考えている。また本研究で開発している液体セルは、ナノ・マイクロバブル以外にも様々な液体試料の観察に適用できると考えられるため、水と油のエマルションの分析なども視野に入れて研究を進める予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 特に真空中において液体セルから試料の水が抜けてしまったり、電子照射中に液体セルの電子透過窓が割れてしまうなどの問題がしばしば発生したため、進捗がやや遅れている。現在液体セルの構造やその作製プロセスの改良を進めているところである。液体セル中の水へのSEM中電子照射によって形成されたマイクロバブル（液体セルの角に形成されたもの）の形状をSEMにより直接観察した。観察した全てのバブルで例外なくほぼ90度の接触角が観測された。この結果は、これまで液中AFM研究で非常に小さな接触角が観測されていることと非常に対照的である。本結果はオ－プンアクセスの論文誌 (e-J. Surf. Sci. Nanotechnol.)に掲載された。
Strategy for Future Research Activity	マイクロバブルのようなマイクロスケールの物体の直接観察には光電子顕微鏡が適していると考えられる。このため、光電子顕微鏡用の液体セルの作製に注力していく予定である。光電子顕微鏡用の液体セルは電子透過窓の面積は小さくて良いが、電子を透過させるためには窓の膜厚をナノメートルスケールに薄くする必要があり、もちろん内部の液体を真空中で保持する強度が求められる。観察に最適な窓の材質と窓の大きさや膜厚を探る。また、チャージアップを防ぐために導電性も求められる。必要に応じて単原子層グラフェンを担持することによって導電性を確保することを考えている。また本研究で開発している液体セルは、ナノ・マイクロバブル以外にも様々な液体試料の観察に適用できると考えられるため、水と油のエマルションの分析なども視野に入れて研究を進める予定である。
Causes of Carryover	企業との共同研究による収入を本研究に充てることができたため、年度初めの予定よりも少ない支出となった。本研究で作製する試料の観察に不可欠な走査電子顕微鏡が経年劣化により不調であるため、この修理を本助成金によって行うことを予定している。