低加速電子線が誘起するナノ物質の局所構造変化の実験的検証

• 研究課題/領域番号: 16K05948
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 佐藤 雄太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (90392620)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 透過電子顕微鏡 / 電子分光 / ナノ材料 / カーボンナノチューブ / グラフェン / ナノ粒子 / 電子顕微鏡 / ナノチューブ・フラーレン

研究成果の概要

本研究では、低加速電圧条件下での透過電子顕微鏡観察において、電子線照射によりナノ物質に生じる局所的な構造変化のメカニズムの検証を目的として、ナノカーボンや金属ナノ粒子などを対象に原子レベル構造観察を実施した。ナノチューブやグラフェンの原子空孔の拡大の過程や、それらの物質に担持されたポリチオフェン分子の元素分布や金属ナノ粒子の構造変化などの直接観察に成功するとともに、これらの低加速電子線の照射下で生じる現象のメカニズムを検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で対象とした低加速電子顕微鏡は、ナノ材料分野を中心に近年急速に普及が進みつつあるが、観察試料の電子線ダメージの低減効果に関しては検討の余地が残されている。本研究ではナノチューブやグラフェンに担持された分子や金属ナノ粒子などに注目し、低加速電子線照射下における挙動を明らかにしたが、これらの成果は、今後より広範な物質へ低加速電子顕微鏡観察を応用する上で大きな意義を持つことが見込まれる。

研究成果

• [雑誌論文] Fermi level shift in carbon nanotubes by dye confinement (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Almadori, G. Delport, R. Chambard, L. Orcin-Chaix, A.C. Selvati, N. Izard, A. Belhboub, R. Aznar, B. Jousselme, S. Campidelli, P. Hermet, R. Le Parc, T. Saito, Y. SATO, K. Suenaga, P. Puech, J.S. Lauret, G. Cassabois, J.-L. Bantignies, L. Alvarez
  • 雑誌名: Carbon 巻: in press ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2019.04.041
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Lithium fluoride/iron difluoride composite prepared by a fluorolytic sol-gel method: Its electrochemical behavior and charge-discharge mechanism as a positive electrode material for lithium secondary batteries (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Tawa, Y. SATO, Y. Orikasa, K. Matsumoto, R. Hagiwara
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 412 ページ: 180-188
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2018.11.046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiral vector and metal catalyst-dependent growth kinetics of single-wall carbon nanotubes (2018)
  • 著者名/発表者名: Kharlamova Marianna V.、Kramberger Christian、Sato Yuta、Saito Takeshi、Suenaga Kazu、Pichler Thomas、Shiozawa Hidetsugu
  • 雑誌名: Carbon 巻: 133 ページ: 283-292
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2018.03.046
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High Rate Capability and Cyclability of CuP2/C Composite Negative Electrode for Sodium Secondary Battery Operating at Room to Intermediate Temperatures Using Ionic Liquid (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Kaushik, J. Hwang, K. Matsumoto, Y. SATO, R. Hagiwara
  • 雑誌名: ChemElectroChem 巻: 5 号: 10 ページ: 1340-1344
  • DOI: 10.1002/celc.201800206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polymeric acid-doped transparent carbon nanotube electrodes for organic solar cells with the longest doping durability (2018)
  • 著者名/発表者名: Jeon Il、Delacou Clement、Okada Hiroshi、Morse Graham E.、Han Tae-Hee、Sato Yuta、Anisimov Anton、Suenaga Kazu、Kauppinen Esko I.、Maruyama Shigeo、Matsuo Yutaka
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 6 号: 30 ページ: 14553-14559
  • DOI: 10.1039/c8ta03383h
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sulfur-doped graphene-supported nickel-core palladium-shell nanoparticles as efficient oxygen reduction and methanol oxidation electrocatalyst (2018)
  • 著者名/発表者名: D. K. Perivoliotis, Y. SATO, K. Suenaga, N. Tagmatarchis
  • 雑誌名: ACS Applied Energy Materials 巻: 1 号: 8 ページ: 3869-3880
  • DOI: 10.1021/acsaem.8b00631
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Perovskite Solar Cells Using Carbon Nanotubes Both as Cathode and as Anode (2017)
  • 著者名/発表者名: Jeon Il、Seo Seungju、Sato Yuta、Delacou Clement、Anisimov Anton、Suenaga Kazu、Kauppinen Esko I.、Maruyama Shigeo、Matsuo Yutaka
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 121 号: 46 ページ: 25743-25749
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b10334
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mechanistic insights into the photocatalytic properties of metal nanocluster/graphene ensembles. Examining the role of visible light in the reduction of 4-nitrophenol (2017)
  • 著者名/発表者名: Koklioti Malamatenia A.、Skaltsas Theodosis、Sato Yuta、Suenaga Kazu、Stergiou Anastasios、Tagmatarchis Nikos
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 9 号: 27 ページ: 9685-9692
  • DOI: 10.1039/c7nr02944f
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chirality-dependent growth of single-wall carbon nanotubes as revealed inside nano-test tubes (2017)
  • 著者名/発表者名: Kharlamova Marianna V.、Kramberger Christian、Saito Takeshi、Sato Yuta、Suenaga Kazu、Pichler Thomas、Shiozawa Hidetsugu
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 9 号: 23 ページ: 7998-8006
  • DOI: 10.1039/c7nr01846k
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Enhancing the Infrared Response of Carbon Nanotubes from Oligo-Quaterthiophene Interactions (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Belhboub, P. Hermet, L. Alvarez, R. Le Parc, S. Rols, A. C. Lopes Selvati, B. Jousselme, Y. SATO, K. Suenaga, A. Rahmani, J.-L. Bantignies
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 120 号: 50 ページ: 28802-28807
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b09329
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Distributions of hafnia and titania cores in EUV metal resists evaluated by scanning transmission electron microscopy and electron energy loss spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Toriumi, Y. SATO, M. Koshino, K. Suenaga, T. Itani
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 9 号: 11 ページ: 111801-111801
  • DOI: 10.7567/apex.9.111801
  • NAID: 210000138089
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 透過電子顕微鏡による炭素ナノ構造の原子レベル観察の現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤雄太
  • 学会等名: 溶融塩技術事業化研究会
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都（京都府・京都市）
  • 招待講演