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2020 年度 実績報告書

高時間分解能STEM法に基づく複合点欠陥構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 18H01823
研究機関東京大学

研究代表者

石川 亮  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20734156)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード高時間分解能 / 原子分解能電子顕微鏡 / 酸化物表面
研究実績の概要

本研究では,従来の高い空間分解能(原子分解能)を保持しつつ,時間分解能を高めることにより,表面原子構造を明らかにすることを目的とする.昨年度までに,(1)原子レベルで平坦な酸化物基板表面を得るための熱処理条件,(2)電子顕微鏡中で安定的した観察が可能な加熱条件を探索した.貴金属原子の表面拡散を追跡すべく,25 fps(fps: frame per second)での原子分解能観察を行った.極めて高速に像取得を行うため,電子ドーズが低く,得られる像には多くの量子ノイズが含まれていた.そこで,本年度は,これらのノイズを除去するための,様々なノイズフィルターの開発を行った.電子顕微鏡像のノイズ除去には,フーリエ空間でのフィルター処理が一般に利用されてきたが,本研究では,時間方向の情報を利用したノイズフィルターの開発を行った.時間方向へのフィルター処理は,時間分解能の低下に直結しているため,パラメータの適正化を図った.単原子の追跡に特化したフィルター法の開発により,比較的容易に単原子の追跡が可能となった.一見するとランダムな拡散現象(ブラウン運動)のように見えるが,詳細に追跡を行い,その分布を見ると,特定のサイトでの滞在時間が長いことが分かる.また,単原子に加え,これらがいくつか結合したダイマーやトリマーなどの小さなクラスターが形成される過程やそのダイナミクスの観察にも成功した.得られた結果を取りまとめ,論文および国内外の学会にて発表を行う.

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Discovery of Ternary Silicon Titanium Nitride with Spinel-Type Structure2020

    • 著者名/発表者名
      Bhat Shrikant Lale Abhijeet Bernard Samuel Zhang Wei Ishikawa Ryo Haseen Shariq Kroll Peter Wiehl Leonore Farla Robert Katsura Tomoo Ikuhara Yuichi Riedel Ralf
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 7372

    • DOI

      10.1038/s41598-020-64101-5

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] First-principles calculations of group IIA and group IV impurities in α?Al2O32020

    • 著者名/発表者名
      T Futazuka, R. Ishikawa, N. Shibata, Y. Ikuhara
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 4 ページ: 073602

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.4.073602

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reversible Electrochemical Insertion/Extraction of Magnesium Ion into/from Robust NASICON-Type Crystal Lattice in a Mg(BF4)2-Based Electrolyte2020

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa George Akiyama Yuto Tanaka Moeko Ishikawa Ryo Akamatsu Hirofumi Ikuhara Yuichi Hayashi Katsuro
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 3 ページ: 6824-6833

    • DOI

      10.1021/acsaem.0c00943

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic structures of Ti-doped ホア-Al2O3 ホ」13 grain boundary with a small amount of Si impurity2020

    • 著者名/発表者名
      S. Ishihara E. Tochigi R. Ishikawa N. Shibata Y. Ikuhara
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramic Society

      巻: 103 ページ: 6659-6665

    • DOI

      10.1111/jace.17441

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High spatiotemporal-resolution imaging in the scanning transmission electron microscope2020

    • 著者名/発表者名
      R. Ishikawa Y. Jimbo M. Terao M. Nishikawa Y. Ueno S. Morishita M. Mukai N. Shibata Y. Ikuhara
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 69 ページ: 240-247

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfaa017

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Imaging of a Single Dopant in a Crystal2020

    • 著者名/発表者名
      R. Ishikawa N. Shibata T. Taniguchi Y. Ikuhara
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 13 ページ: 034064

    • DOI

      10.1103/PhysRevApplied.13.034064

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metastable oxysulfide surface formation on LiNi0.5Mn1.5O4 single crystal particles by carbothermal reaction with sulfur-doped heterocarbon nanoparticles: new insight into their structural and electrochemical characteristics and their potential applications2020

    • 著者名/発表者名
      D.-W. Kim N. Zettsu H. Shiiba G. Sanchez-Santolino R. Ishikawa Y. Ikuhara K. Teshima
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 8 ページ: 22302-22314

    • DOI

      10.1039/D0TA07622H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dislocation and oxygen-release driven delithiation in Li2MnO32020

    • 著者名/発表者名
      K. Nakayama R. Ishikawa S. Kobayashi N. Shibata Y. Ikuhara
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 4452

    • DOI

      10.1038/s41467-020-18285-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of Novel Melilite-Type Iron/Cobalt Oxides and Their Oxygen Evolution Reaction Electrocatalytic Activity2020

    • 著者名/発表者名
      S. Ogawa Y. Ogino M. Yonemura T. Fukunaga H. Kiuchi K. Nakayama R. Ishikawa Y. Ikuhara Y. Doi K. Suzuki M. Saito T. Motohashi
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 32 ページ: 6847-6854

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.0c01010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Measurement of Electronic Band Structures at Oxide Grain Boundaries2020

    • 著者名/発表者名
      J. Wei T. Ogawa B. Feng T. Yokoi R. Ishikawa A. Kuwabara K. Matsunaga N. Shibata Y. Ikuhara
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 20 ページ: 2536

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.9b05298

    • 査読あり
  • [学会発表] TV-rate atomic-resolution STEM imaging2020

    • 著者名/発表者名
      R. Ishikawa Y. Jimbo M. Terao M. Nishikawa Y. Ueno S. Morishita M. Mukai N. Shibata Y. Ikuhara
    • 学会等名
      Microscopy & Microanalysis 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] High spatiotemporal-resolution imaging in the scanning transmission electron microscope2020

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Ryo
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第63回シンポジウム
  • [学会発表] α-Al2O3における2族・14族不純物点欠陥の第一原理計算2020

    • 著者名/発表者名
      二塚 俊洋 石川 亮 柴田 直哉 幾原 雄一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第33回秋季シンポジウム
  • [学会発表] α-Al2O3における2族不純物点欠陥の第一原理計算2020

    • 著者名/発表者名
      二塚 俊洋 石川 亮 柴田 直哉 幾原 雄一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2020年 年会
  • [学会発表] Li過剰系正極材料Li2MnO3におけるLi脱離界面の走査透過型電子顕微鏡解析2020

    • 著者名/発表者名
      仲山 啓 石川 亮 小林 俊介 柴田 直哉 幾原 雄一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第33回秋季シンポジウム
  • [学会発表] (Li, La)TiO3対称傾角粒界における原子・電子構造とリチウムイオン伝導物性2020

    • 著者名/発表者名
      佐々野 駿 石川 亮 太田 裕道 柴田 直哉 幾原 雄一
    • 学会等名
      第14回物性科学領域横断研究会
  • [学会発表] フルオロアンチモン酸カリウム(KSbxF1+3x)のフッ化物イオン伝導2020

    • 著者名/発表者名
      川原 一晃 石川 亮 仲山 啓 柴田 直哉 幾原 雄一
    • 学会等名
      第61回 電池討論会
  • [学会発表] 3次元電子顕微鏡法の開発と機能コア構造解析への応用2020

    • 著者名/発表者名
      石川 亮 幾原 雄一 柴田 直哉
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第33回秋季シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 原子分解能表面高さイメージング2020

    • 著者名/発表者名
      石川 亮 田中 利空 川原 一晃 柴田 直哉 幾原 雄一
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第76回学術講演会

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公開日: 2021-12-27  

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