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2014 年度 実績報告書

電子回折によるナノ構造体3D原子イメージング

計画研究

研究領域3D活性サイト科学
研究課題/領域番号 26105009
研究機関北海道大学

研究代表者

郷原 一寿  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40153746)

研究分担者 山崎 順  大阪大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (40335071)
塩谷 浩之  室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90271642)
研究期間 (年度) 2014-06-27 – 2019-03-31
キーワードナノイメージング / 電子回折イメージング
研究実績の概要

本研究では、ナノ構造体に対して3次元で原子分解能を実現する電子回折イメージングの方法論を確立することを目的としている。具体的な3つの課題に対して、年次研究計画に掲げた6つのサブテーマを設けて進めている。平成26年度は、1.装置改良、2.アルゴリズム構築、3.ターゲット試料生成の3つのサブテーマについて研究を行った。装置改良およびアルゴリズム構築については計画班内で進めた。ターゲット試料生成については、試料を担持するナノサポートとしてのFree-standingなグラフェンの作成に関する研究を計画班内で行い、ターゲット試料の調整および理論モデルは、試料班および理論班と連携して研究を進めた。
装置改良:これまでに開発した低加速電子回折顕微鏡装置の高度化を進めた。また、当初予定通り最新のTEM(ダブル収差補正器付透過型電子顕微鏡)が学内設備として11月より稼働し始め、このマシンを用いた実験を進めた。グラフェンの6員環を直接原子分解能でイメージングできることを確認した。
アルゴリズム構築:3次元電子回折イメージング用アルゴリズムについては、本研究目的に合わせて再構築を行い、マルチスライス計算環境を整え、具体的なターゲット試料に対してポテンシャル散乱を考慮する手法について解析を進めた。
ターゲット試料生成:本研究目的に合わせた、CVDによるグラフェンの作成とグリッド上へ転写する手法について検討を行った。さらに、ターゲット試料の調整および理論モデルの研究を進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

平成26年度は、1.装置改良、2.アルゴリズム構築、3.ターゲット試料生成の3つのサブテーマについて研究を行った。装置改良およびアルゴリズム構築が具体的な研究計画に挙げた項目であり、初年度であることから、いずれも計画班内で進めるものに絞っていた。これらは、計画通り順調に進めることができ、目標は当初計画に沿ってほぼ達成された。ターゲット試料生成については、試料を担持するナノサポートとしてのFree-standingなグラフェンの作成に関する研究を計画班内で行った。ターゲット試料の調整および理論モデルは、試料班および理論班と連携して研究を進めることができ、次年度以降の計画を前倒しで進めることが出来た。

今後の研究の推進方策

当初研究計画に沿って、今年度に進めた、1.装置改良、2.アルゴリズム構築、3.ターゲット試料生成の3つに加えて、4.回折イメージング、5.実験結果の解析に着手し、予定通り実施して行く。平成26年度後半に、試料班および理論班と連携して研究を進めることができており、他計画班との連携をさらに積極的に進める。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Three-dimensional imaging of biological cells with picosecond ultrasonics2015

    • 著者名/発表者名
      S. Danworaphong, M. Tomoda, Y. Matsumoto, O. Matsuda, T. Ohashi, H. Watanabe, M. Nagayama, K. Gohara, P. H. Otsuka, and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 106 ページ: 163701-5

    • DOI

      10.1063/1.4918275

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Depth-resolution imaging of crystalline nanoclusters attached on and embedded in amorphous films using aberration-corrected TEM2015

    • 著者名/発表者名
      J. Yamasaki, M. Mori, A. Hirata, Y. Hirotsu, and N. Tanaka
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 151 ページ: 224-231

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2014.11.005

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sintering Process Observations on Gas Hydrates under Hydrate-Stable and Self-Preservation Conditions2015

    • 著者名/発表者名
      T. Uchida, D. Kishi T. Shiga, M. Nagayama, and K. Gohara
    • 雑誌名

      J. Chem. Eng. Data

      巻: 60 ページ: 284-292

    • DOI

      10.1021/je500578d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNA/Ag Nanoparticles as Antibacterial Agents against Gram-Negative Bacteria2015

    • 著者名/発表者名
      T. Takeshima, Y. Tada, N. Sakaguchi, F. Watari, B. Fugetsu
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 5 ページ: 284-297

    • DOI

      10.3390/nano5010284

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Reinforcement Learning System to Dynamic Movement and Multi-layer Environments2014

    • 著者名/発表者名
      U. Phommasak, D. Kitakoshi, H. Shioya, J. Maeda
    • 雑誌名

      Journal of Intelligent Learning Systems and Applications

      巻: 6 ページ: 176-185

    • DOI

      10.4236/jilsa.2014.64014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protein adsorption to graphene surfaces controlled by chemical modification of the substrate surfaces2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kamiya, K. Yamazaki, and T. Ogino
    • 雑誌名

      J. Colloid Interface Sci.

      巻: 431 ページ: 77-81

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2014.06.023

    • 査読あり
  • [学会発表] ナノ構造体可視化における電子回折イメージングの可能性2015

    • 著者名/発表者名
      郷原 一寿
    • 学会等名
      放射光連携研究ワークショップ「次世代放射光が拓く可視光物質科学」
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-03-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Characterization of Multi-Layer Graphene by Using Low-Voltage Electron Diffraction Microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      T. Dobashi, O. Kamimura, Y. Maehara, R. Kitaura, H. Shinohara,and K. Gohara
    • 学会等名
      2014 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Boston
    • 年月日
      2014-12-03
  • [学会発表] Electron diffractive imaging for 3D atomic resolution2014

    • 著者名/発表者名
      K. Gohara
    • 学会等名
      10th Japanese-Polish Joint Seminar on Micro and Nano Analysis
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2014-10-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Low-votage electron diffraction microscopy of multi-layer graphene2014

    • 著者名/発表者名
      O. Kamimura, T. Dobashi, Y. Maehara, R. Kitaura, H. Shinohara, and K. Gohara
    • 学会等名
      18th International Microscopy Congress (IMC 18)
    • 発表場所
      Prague
    • 年月日
      2014-09-09
  • [学会発表] Observation of electric field using electron diffractive imaging2014

    • 著者名/発表者名
      J. Yamasaki, K. Ohta, H. Sasaki, and N. Tanaka
    • 学会等名
      18th International Microscopy Congress (IMC 18)
    • 発表場所
      Prague
    • 年月日
      2014-09-09
  • [学会発表] Electron Diffractive Imaging of Crystalline Structures and Electric Fields of Nano Materials2014

    • 著者名/発表者名
      J. Yamasaki
    • 学会等名
      The 15th International Union of Materials Research Society – International Conference in Asia (IUMRS-ICA)
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-30
  • [学会発表] X線・電子線領域の回折と原子分解能イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      郷原 一寿
    • 学会等名
      日本放射光学会若手研究会「コヒーレントX線が拓く構造可視化の新しい世界」
    • 発表場所
      理研播磨SPring-8
    • 年月日
      2014-08-22
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of related molecules to synchronized bursts of rat cultured neuronal networks2014

    • 著者名/発表者名
      D. Ito,K. Gohara
    • 学会等名
      MEA Meeting 2014
    • 発表場所
      Reutlingen (Germany)
    • 年月日
      2014-07-02
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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