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高精度位置分解EELS法の開発と界面電子状態の解析

研究課題

研究課題/領域番号 17H02739
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ナノ材料化学
研究機関京都大学

研究代表者

倉田 博基  京都大学, 化学研究所, 教授 (50186491)

研究分担者 治田 充貴  京都大学, 化学研究所, 助教 (00711574)
根本 隆  京都大学, 化学研究所, 助教 (20293946)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワード電子エネルギー損失分光法 / 電子顕微鏡 / 状態分析 / マッピング / 走査型透過電子顕微鏡 / 電子構造 / 界面状態分析
研究成果の概要

原子分解能で電子構造情報を2次元にマッピングする新しい手法を開発した。これは、多数のスペクトラムイメージデータを積算するマルチフレーム方式に立脚している。新規手法を用いて、高温超伝導体の酸素ホールの原子分解能マッピングに初めて成功した。また、界面などの異方的な電子構造の方向性を探索するのに適した運動量選択高空間分解能STEM-EELS法を開発し、SrTiO3における酸素の結合方向に依存した内殻電子励起スペクトルの微細構造を原子レベルで計測することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

元素分布だけでなく物質の電子構造情報を原子分解能で2次元マッピングが可能になったことは、局所領域の化学を探索するうえで強力なツールが開発されたものとして意義がある。さらに、異方的な電子構造を原子レベルで解析できる手法の開発は、これまで犠牲にされていた空間情報が明らかにされ、その有用性が広がった。このような分析手法の開発は、社会的に有用な様々な機能性材料を分析する基盤技術の進歩として意義がある。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件、 招待講演 12件)

  • [雑誌論文] Understanding ordered structure in hematite nanowhiskers synthesized via thermal oxidation of iron-based substrates2020

    • 著者名/発表者名
      Ming-Wei Lai and Hiroki Kurata
    • 雑誌名

      Materials and Design

      巻: 191 ページ: 108596-108596

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2020.108596

    • NAID

      120006898052

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extremely low count detection for EELS spectrum imaging by reducing CCD read-out noise2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsutaka Haruta, Yoshifumi Fujiyoshi, Takashi Nemoto, Akimitsu Ishizuka, Kazuo Ishizuka, Hiroki Kurata
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 207 ページ: 112827-112827

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2019.112827

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local quantification of coordination number for perovskite-related oxides using atomic resolution EELS maps2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsutaka Haruta, Hiroki Higuchi, Takashi Nemoto, and Hiroki Kurata
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 113 号: 8

    • DOI

      10.1063/1.5041063

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing directionality of local electronic structure by momentum-selected STEM-EELS2018

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi, M. Haruta, T. Nemoto, and H. Kurata
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 113 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.5040312

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic resolution two-dimensional mapping of hole in cuprate superconductor La2-xSrxCu4±δ2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsutaka Haruta, Yoshifumi Fujiyoshi, Takashi Nemoto, Akimitsu Ishizuka, Kazuo Ishizuka, Hiroki Kurata
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Extraction of Local Coordination Structure and Crystal Field Splitting Using Crystal Field Multiplet Calculation2020

    • 著者名/発表者名
      M. Haruta
    • 学会等名
      12th Asia-Pacific Microscopy Conference (APMC-2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 局所電子構造の精密計測2020

    • 著者名/発表者名
      治田 充貴
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 超高分解能顕微鏡法分科会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High Spatial Resolution Electronic State Analysis of Transition Metal Oxides2019

    • 著者名/発表者名
      M. Haruta, and H. Kurata
    • 学会等名
      International Conference of the Microscopy Society of Thailand (MST36)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High Energy Resolution Analysis by Monochromated STEM-EELS2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kurata
    • 学会等名
      International Conference of the Microscopy Society of Thailand (MST36)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 結晶場多重項計算を用いた局所配位構造の導出2019

    • 著者名/発表者名
      治田 充貴,新居 あおい,倉田 博基
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] CCDノイズ低減によるEELSスペクトルのSN比の改善2019

    • 著者名/発表者名
      治田 充貴,藤吉 好史,根本 隆,石塚 顕在,石塚 和夫,倉田 博基
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 内殻励起スペクトルの基礎と応用2019

    • 著者名/発表者名
      治田 充貴
    • 学会等名
      第35回分析電子顕微鏡討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子顕微鏡:無機結晶からソフトマテリアルの観察2019

    • 著者名/発表者名
      倉田博基
    • 学会等名
      2019年度新材料・新技術利用研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] STEM-EELSによる局所電子構造解析・電子状態マッピング2019

    • 著者名/発表者名
      治田 充貴
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第62回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High resolution quantitative analysis of elemental ratio using STEM-EELS2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsutaka Haruta and Hiroki Kurata
    • 学会等名
      International conference on Microscopy & XXXIX Annual Meeting of Electron Microscope Society of India (EMSI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] EELS mapping of chemical information2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsutaka Haruta, Hiroki Higuchi, Takashi Nemoto and Hiroki Kurata
    • 学会等名
      12th Japanese-Polish Joint Seminar on Micro and Nano Analysis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Direct observation of hole in caprate superconductor using STEM-EELS2018

    • 著者名/発表者名
      M. Haruta, Y. Fujiyoshi, T. Nemoto, A. Ishizuka, K. Ishizuka, and H. Kurata
    • 学会等名
      19th International Microscopy Congress (IMC19)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] モノクロメータ搭載STEM-EELS法によるCa2Fe1.07Mn0.93O5の局所電子構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      新居あおい, 治田充貴, 倉田博基
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト関連酸化物における配位数の高分解能評価に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      樋口弘樹, 治田充貴, 根本隆, 倉田博基
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [学会発表] 分析電子顕微鏡による局所状態分析2018

    • 著者名/発表者名
      倉田博基
    • 学会等名
      第3回 固体化学フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct observation of hole in caprate superconductor using STEM-EELS2018

    • 著者名/発表者名
      M. Haruta, Y. Fujiyoshi, T. Nemoto, A. Ishizuka, K. Ishizuka, and H. Kurata
    • 学会等名
      18th Internationa Microscopy Congress
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distribution of electron hole in La2-xSrxCuO42017

    • 著者名/発表者名
      M. Haruta, Y. Fujiyoshi, T. Nemoto, A. Ishizuka, K. Ishizuka, and H. Kurata
    • 学会等名
      8th International Workshop on Electron Energy Loss Spectroscopy and Related Techniques (EDGE 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Studying Ordered Defect Structures in α-Fe2O3 Nanowhiskers by Negative Spherical Aberration TEM and Monochromated STEM-EELS2017

    • 著者名/発表者名
      Ming-Wei Lai, Mitsutaka Haruta, Takashi Nemoto and Hiroki Kurata
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第73回学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] La2-xSrxCuO4におけるホール分布2017

    • 著者名/発表者名
      治田充貴、藤吉好史、根本隆、石塚顕在、石塚和夫、倉田博基
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第73回学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 精密構造観察と状態分析2017

    • 著者名/発表者名
      倉田博基
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第60回記念シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高エネルギー分解能STEM-EELSによる電子状態分析2017

    • 著者名/発表者名
      倉田博基
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会北海道支部講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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