能動変調型・環境TEMによる『純』反応ダイナミクスのオペランド観察技術の開発

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02743
• 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: 一般財団法人ファインセラミックスセンター
• 研究代表者: 川崎 忠寛 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 主任研究員 (10372533)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 電子顕微鏡 / ダイナミクス / オペランド / 環境制御 / その場観察

研究成果の概要

本研究は、電子顕微鏡その場観察において、これまで原理的に避けられなかった電子線照射の影響を除去し、反応現象そのものによって起こる純粋な変化・挙動を直接に観察できる
“能動変調型・環境電子顕微鏡”の新規開発検討を実施した。さらに、それを用いてガス雰囲気下での貴金属ナノ粒子触媒の原子レベル反応場の直視定量解析や、リチウムイオン電池、燃料電池など電解液中での電池反応の定量的な現象解析への応用を試行し、広く普及しうる革新的手法を確立を指向した。

自由記述の分野

電子顕微鏡学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で確立を指向した技術を応用することで、触媒や電池反応の挙動の観察結果を、電子線の効果を考慮することなくそのまま議論することが可能となる。それによって、例えば、単一粒子ごとの触媒活性を定量化し、構造との因果関係を明らかにしたり、電池電極表面でのデンドライト核生成や成長と電極構造との関係性を定量的に解明できる。これらの知見は各種材料の性能向上や新機能発現のための設計指針を示すものとなる。さらに本手法は様々な環境変調に応用可能であり、多岐に渡る機能性材料で『純粋』な解析が実現できるという広範な波及効果が期待される。それは学術界のみならず産業界にも大きく貢献するものと言える。