Development of Atomic Resolution Structural Analysis Method for the Creation of Nano-phase Diagrams

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19043
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Imaoka Takane 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80398635)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 電子顕微鏡 / ナノ粒子 / サブナノ粒子

Outline of Final Research Achievements

In this study, we utilized ADF-STEM to observe atomic arrangements in metallic materials at the nanoscale and conducted structural analysis of sub-nanoparticles. We developed an automated analysis program to track atomic movements during electron microscope observation and determine the presence of chemical bonds. Notably, we successfully observed AuAgCu triatomic molecules and Pt-Zr sub-nanoparticles, allowing detailed analysis of the bonds and interactions between different metals. This enabled structural analysis of molecules and clusters that is impossible in bulk, providing new insights into materials science.

Free Research Field

無機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電子回路の微細化はナノテクノロジーとともに進歩し、2030年にはEUVリソグラフィの登場により3nm近くになると予想されている。しかし、5 nm以下では量子サイズ効果や表面エネルギーによる格子歪、結晶性の消失による新たなクラスター構造の発現など、物質の性質が大きく変化し、従来のナノテク材料が通用しない可能性が高い。高アスペクト比回路のパターン倒壊などの問題もあり、微細化速度は年々衰えている。この状況を打破するためには、ポストナノテクノロジー、すなわちナノ-サブナノ領域の材料科学が必須であり、本提案の手法はそのキーテクノロジーとなる可能性がある。