| 研究課題/領域番号 |
20H04466
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
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| 研究機関 | 公益財団法人高輝度光科学研究センター |
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研究代表者 |
河口 彰吾 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (10749972)
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| 研究分担者 |
河口 沙織 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (00773011)
久保田 佳基 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (50254371)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 放射光粉末X線回折 / 試料環境制御 / 時間分解計測 / その場構造計測 / ガス雰囲気下 / 放射光 / X線回折・散乱 / ガス圧力制御下 / 複合試料環境下 / 時間分解測定 / その場計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ナノ機能空間をターゲットとした複合環境下（精密温度制御、圧力変化）でのガス吸着/脱着構造、および高エネルギーＸ線を利用した複数の最先端のＸ線検出器の同時利用による吸着・脱着プロセスのミリ秒の時間分解能を持つリアルタイム構造計測を構築する。実験的にマルチデータ計測による時間分解回折データの統計精度の向上を目指し、ミリ秒での数千～数万にも及ぶ粉末回折データにおいて自動処理・解析を実行するためのソフトウェアを開発する。本研究は上記システム構築によるナノ空間細孔内での導入ガス分子の拡散・圧力平衡における構造可視化のための手法確立を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、複合環境下かつ高エネルギーX線を利用したリアルタイム粉末構造計測システムの開発を目的としている。ガス雰囲気制御下での精密温度制御装置を開発し、5～473 K 、1Paから1MPaまでの温度圧力条件下での計測が可能となった。また、本開発により、ガス圧力制御装、スピナーセルおよび最先端のX線検出器との同期を可能とし、サブ秒～ミリ秒でのリアルタイム粉末構造計測システムを構築した。開発したシステムを用いて、複数の多孔性金属錯体のCO2、Arガス吸着過程を明らかにし、そのダイナミックな骨格構造の変形に関して知見を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発した複合環境下での試料雰囲気制御技術、リアルタイム放射光粉末回折計測システムは、これまで観測できなかった吸着・反応プロセスを高精度に追従することが可能なシステムであり、吸着、触媒、電池材料等の研究において、吸着・反応過程における動的構造を実験的に計測することで、材料の効率や安全性の向上に寄与すると期待される。さらに、本システムの適応ガス種は様々であり、燃料貯蔵や二酸化炭素の捕捉など、エネルギーおよび環境に関する問題解決へも貢献すると期待される。
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