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2017 年度 実績報告書

液体の原子分解能解析技術の確立と機能設計

研究課題

研究課題/領域番号 15J11146
研究機関東京大学

研究代表者

宮田 智衆  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
キーワードイオン液体 / 単原子 / 原子分解能電子顕微鏡法 / 不均一ナノドメイン構造 / イオンダイナミクス / ドメインダイナミクス
研究実績の概要

液体は物質輸送や分離・抽出・反応の場として広く利用されているが、その内部でイオンや分子がどのような液体構造を形成し、どのように溶媒和され、どのように運動しているのか等の理解は未だ不十分なままである。この原因としては、液体内部を原子・分子レベルの空間分解能で観測できる実験手法が存在しないことが挙げられる。そこで本研究では、液体試料作製法を工夫し、従来固体材料観察に用いられてきた原子分解能を有する走査透過型電子顕微鏡法(STEM)を液体観察に適用することで、液体を原子・分子レベルで観察できる手法を確立すること、さらに液体内部のナノ構造やイオン・分子の挙動を時間的・空間的な不均一性と合わせて解明することを目的としてきた。
3年目である昨年度は、次の内容について研究を行なった。1. イオン液体中のイオン分布を直接観察し、そこからナノドメイン構造を抽出した。さらに、イオン液体中における自由エネルギー分布を可視化した。これによりイオン液体中のナノドメイン構造の起源を実験的に初めて明らかにした。2. 電子線によるイオン液体試料へのダメージを理論的・実験的に見積もった。ここから、電子線照射によるナノ構造およびイオンのダイナミクスへの影響は比較的小さいことを明らかにした。3. 電子顕微鏡中で試料に印加される磁場による、イオン液体ダイナミクスへの影響を実験的に検証した。ここから、磁場による影響は検出できないことを明らかにした。4. 観察試料が薄膜(~10nm)であることによるイオン液体ダイナミクスおよびナノ構造への影響を実験的に検証した。ここから、液体膜が薄くなるほどイオン液体のダイナミクスが遅くなる可能性が示唆された。
1、2年度目に行った研究内容を学術論文として発表した。また、国内学会3件、国際会議1件の発表を行った。さらに、招待講演を1件行い、発表論文2報に関してプレスリリースを行った。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Linkoping University(Sweden)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      Linkoping University
  • [雑誌論文] High-resolution mapping of molecules in an ionic liquid by scanning transmission electron microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      T. Miyata and T. Mizoguchi
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 67 ページ: i162,i167

    • DOI

      10.1093/JMICRO/DFX119

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strong excitonic interactions in the oxygen K-edge of perovskite oxides2017

    • 著者名/発表者名
      K. Tomita, T. Miyata, W. Olovsson and T. Mizoguchi
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 178 ページ: 105,111

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2016.04.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of the van der Waals interaction on the electron energy-loss near edge structure theoretical calculation2017

    • 著者名/発表者名
      H. Katsukura, T. Miyata, K. Tomita and T. Mizoguchi
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 178 ページ: 88,95

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2016.07.012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Thin TEM Sample of Ionic Liquid for High-Resolution ELNES Measurements2017

    • 著者名/発表者名
      T. Miyata and T. Mizoguchi
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 178 ページ: 81,87

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2016.10.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Excitonic, vibrational, and van der Waals interactions in electron energy loss spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      T. Mizoguchi, T. Miyata and W. Olovsson
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 180 ページ: 93,103

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2017.03.003

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Atomic-Scale Analysis of Diffusion Behaviors of Individual Monatomic Ions and Estimation of the Activation Energy in an Ionic Liquid using Scanning Transmission Electron microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      T. Miyata, F. Uesugi and T. Mizoguchi
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 3 ページ: pe1701546

    • DOI

      10.1126/sciadv.1701546

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of the molecular vibration of gases using electron microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      H. Katsukura, T. Miyata, M. Shirai, H. Matsumoto and T. Mizoguchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 16434

    • DOI

      10.1038/s41598-017-16423-0

    • 査読あり
  • [学会発表] イオン液体を構成するイオンの原子分解能動的挙動解析2017

    • 著者名/発表者名
      宮田智衆、溝口照康
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第73回学術講演会
  • [学会発表] 原子分解能電子顕微鏡によるC8mimBr中におけるBr-イオンの動的挙動直接観察2017

    • 著者名/発表者名
      宮田智衆、溝口照康
    • 学会等名
      第8回イオン液体討論会
  • [学会発表] 電子顕微鏡でイオン液体中の原子を観る2017

    • 著者名/発表者名
      宮田智衆
    • 学会等名
      第2回イオン液体討論会若手の会
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct Imaging of Single Atoms in Ionic Liquids and Observation of Their Dynamics2017

    • 著者名/発表者名
      T. Miyata and T. Mizoguchi
    • 学会等名
      EDGE 2017: Enhanced Data Generated by Electrons
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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