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2019 年度 研究成果報告書

マルチスケール多孔性動的構造の可視化に向けた時間分解粉末回折法の確立

研究課題

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研究課題/領域番号 18K18310
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
研究機関公益財団法人高輝度光科学研究センター

研究代表者

河口 彰吾  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 研究員 (10749972)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワードその場構造計測 / 時間分解計測 / 放射光粉末X線回折 / ガス雰囲気下
研究成果の概要

本研究では、ナノ機能空間へのガス吸着・脱着過程を明らかにするために、ミリ秒の時間分解能を持つガス圧力制御システムと同期し、放射光の高エネルギーX線を利用して空間分解能を向上させた高精度粉末回折データが取得可能な時間分解構造計測システムの構築をした。ガス圧力を制御した時間分解粉末回折実験により、多孔性金属錯体におけるガス吸着脱離時の骨格構造の変化を観測し、数秒で脱離構造から吸着構造へ変化することを明らかにした。また、その変化の速度はガス導入時の圧力にも依存し、それらを系統的に調べることによりガス吸着時の速度定数の算出まで成功し、その手法を確立した。

自由記述の分野

放射光X線回折

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題の放射光を用いた時間分解粉末構造計測システムは、平衡状態以外の吸着/脱着プロセスの結晶構造の変化を観測することが可能となり、ガス吸着や脱着に関わるメカニズムの理解と、ガス貯蔵、ガス分離、触媒反応のための機能性材料の合成設計指針に重要な情報が得られる期待される。さらに、本計測装置は溶媒蒸気や水蒸気にも対応可能であるため環境科学技術への応用も可能であり、本装置を活用することにより様々な機能性材料における水処理や有害気体物質や温室効果ガスなどの分離・貯蔵技術の効率向上にも期待される。

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公開日: 2021-02-19  

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