| 研究課題/領域番号 |
22K04930
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
鈴木 哲 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 教授 (00393744)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | サーフェスバブル / ナノバブル / マイクロバブル / X線吸収分光 / X線発光分光 / 光電子顕微鏡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
物質による吸収が大きい軟X線では、水中に埋もれたマイクロバブル、ナノバブルの観測自体が容易ではないため、手法に応じた適切な液体セルを開発する。吸収分光、発光分光などの軟X線分光によりマイクロバブル、ナノバブルのガス成分の観測を試みる。光電子顕微鏡や顕微X線吸収分光では、個々のマイクロバブルの観測に挑戦する。電子顕微鏡中でその場作製したバブルはその組成も未だ明らかではないためその組成分析を行う。更にバブルと水との界面の電子状態の観測にも挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
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。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
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。
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| 今後の研究の推進方策 |
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。
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