高速C60イオンビームによる機能性高分子材料の三次元分子分布イメージング法の開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K18309
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分80040:量子ビーム科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
• 研究代表者: 千葉 敦也 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線高度利用施設部, 主幹研究員(定常) (40370431)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: C60イオンビーム / 分子イメージング / タンデム加速器 / マイクロビーム / TOF－SIMS

研究成果の概要

有機/無機複合材料の表面や階層界面の主要分子の分布や濃度を３次元で可視化する分析技術の開発に取り組んだ。世界最高強度の高速C60イオンビームと高精度の静電型四重極レンズを用いて、世界初の高速C60イオンマイクロビーム（1um径）の形成に成功した。表面分析の手法は2次イオン質量分析法（SIMS）とした。スパッター収率の優れた高速C60イオンをSIMSの1次イオンにすることで、従来のイオンビームでは困難であった高分子材料の主要分子に対する高精度な分析が可能になる。無機材料に対するデモ計測では、材料を構成する分子分布の2次元イメージングをミクロレベルの高分解能で取得できることを確認した。

自由記述の分野

放射線物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、世界初となるMeVエネルギーの高速C60イオンビームのマイクロビーム化に成功した。本研究成果は、機能性高分子材料等の高度分析を可能にするものであり、SIMSの発展に貢献すると同時に、高速C60イオンビームの産業利用を実現するものである。また、新規材料開発のみならず、分子生物学、創薬研究、病理診断など幅広い分野において不可欠な分子分布分析を高度化することで、様々な産業に貢献することが期待される。