ナノメートル空間分解XAFSイメージング法の開発とナノ組織制御物質の構造評価

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22651040
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 高橋 幸生 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00415217)
• キーワード: コヒーレントX線光学 / X線顕微鏡 / X線構造解析 / 金属ナノ組織解析

研究概要

平成22年度に開発したX線強度モニターを使い、以下の二つの項目について研究を推進した。
1.収束イオンビーム化学気相法によって作製されたナノ構造体の電子密度分布評価
大阪大学のウルトラクリーン研究施設内の収束イオンビーム加工装置よりナノ構造体を作製した。具体的には、収束イオンビーム装置にタングステンカルボニルを導入し、SiNメンブレン上に収束イオンビーム化学気相法によって、タングステンとカーボンで構成されるナノ構造体を製作した。大型放射光施設SPring-8のBL29XULにおいてX線強度をモニターしながら、ナノ構造体のコヒーレントX線回折顕微法測定を行なった。コヒーレントX線回折パターンに位相回復計算を実行した結果、ナノ構造体の電子密度分布を24.1nmの空間分解能でイメージングすることに成功した。また、このときのコントラスト分解能は2.3×10^7電子/ピクセルであった。
2.タングステンのL3吸収端でのナノ空間分解XAFSイメージング測定
タングステンのL3吸収端近傍の複数のX線エネルギーでコヒーレントX線回折パターン測定を行った。コヒーレントX線回折パターン中のある斑点強度のエネルギー依存性を調べた結果、XAFSスペクトルと良く似たスペクトルを得ることができた。これは、試料内部のある相関長に対応する構造情報を反映したXAFSスペクトルであると解釈できた。これにより、本課題で提案したナノメートル空間分解XAFSイメージングに成功したと言える。

研究成果

• [雑誌論文] Coherent diffraction microscopy at SPring-8 : instrumentation, data acquisition and data analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Xu, S.Salha, K.Raines, H.Jiang, C-.C.Chen, Y.Takahashi, Y.Kohmura, Y.Nishino, C.Song, T.Ishikawa, J.Miao
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 巻: 18 ページ: 293-298
  • DOI: 10.1107/S0909049510051733
  • 査読あり
• [雑誌論文] Element-specific High-resolution Diffraction Microscopy using Focused Hard X-ray Beam (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, Y.Nishino, R.Tsutsumi, H.Kubo, N.Zettsu, K.Yamauchi, T.Ishikawa, E.Matsubara
  • 雑誌名: Diamond Light Source Proceedings (SRMS-7 2011) 巻: 1 ページ: e136
  • DOI: 10.1017/S2044820111000013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Coherent X-ray Diffraction Apparatus with Kirkpatrick-Baez Mirror Optics (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, R.Tsutsumi, H.Kubo, Y.Nishino, H.Mimura, S.Matsuyama, T.Ishikawa, K.Yamauchi
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (The 10th International Conference on x-ray microscopy) 巻: 1635 ページ: 231-234
  • DOI: 10.1063/1.3625346
  • 査読あり
• [雑誌論文] Towards High-Resolution Ptychographic X-ray Diffraction Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, A.Suzuki, N.Zettsu, Y.Kohmura, Y.Senba, H.Ohashi, K.Yamauchi, T.Ishikawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 83 ページ: 214109
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.83.214109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiscale element mapping of buried structures by ptychographic x-ray diffraction microscopy using anomalous scattering (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, A.Suzuki, N.Zettsu, Y.Kohmura, K.Yamauchi, T.Ishikawa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 99 ページ: 131905
  • DOI: 10.1063/1.3644396
  • 査読あり
• [学会発表] コヒーレントX線回折による構造可視化の新手法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋幸生
  • 学会等名: 多元物質科学研究所若手交流研究会
  • 発表場所: 東北大学多元物質科学研究所(仙台市)(招待講演)
  • 年月日: 2012-02-24
• [学会発表] 高分解能X線タイコグラフィーの開発と元素識別イメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木明大、高橋幸生、是津信行、香村芳樹、仙波泰得、大橋治彦、山内和人、石川哲也
  • 学会等名: 第25回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 鳥栖中央公民館(鳥栖市)
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] 高分解能コヒーレントX線回折顕微法の現状と将来展望 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋幸生
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会の電顕技術開発若手研究部会ワークショップ「様々なイメージング技術の現況と展望」
  • 発表場所: 名古屋ファインセラミックスセンター(名古屋市)(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-05
• [学会発表] 高分解能走査型コヒーレントX線回折顕微法の開発と金属材料のナノ組織解析への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木明大、高橋幸生、山内和人、是津信行、香村芳樹、石川哲也
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: ロワジールホテル那覇(那覇市)
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] Development of High-Resolution Ptychographic X-ray Diffraction Microscopy using Focused Hard X-ray Beam (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Suzuki, Y.Takahashi, N.Zettsu, Y.Kohmura, K.Yamauchi, T.Ishikawa
  • 学会等名: International Global COE Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology 2011
  • 発表場所: Osaka University Nakanoshima Center, Osaka, Japan
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] Element-Specific Ptychographic X-ray Diffraction Microscopy using Anomalous Scattering (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, A.Suzuki, N.Zettsu, Y.Kohmura, K.Yamauchi, T.Ishikawa
  • 学会等名: International Global COE Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology 2011
  • 発表場所: Osaka University Nakanoshima Center, Osaka, Japan
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] High-resolution coherent diffraction imaging using focused hard x-ray beam at SPring-8 (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, A.Suzuki, Y.Kohmura, Y.Nishino, K.Yamauchi, T.Ishikawa
  • 学会等名: CXS Annual Workshop 2011
  • 発表場所: Bio21 Institute, Melbourne, Victoria, Australia(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] Development and application of high-resolution diffraction microscopy using focused hard x-ray beam (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi
  • 学会等名: The 4th International Workshop on FEL Science
  • 発表場所: Cairns, Queensland, Australia(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] Development of high-resolution coherent X-ray diffraction microscopy and its application in materials science (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi
  • 学会等名: International conference on processing & manufacturing of advanced materials
  • 発表場所: Quebec city convention centre, Quebec, Canada(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-03
• [学会発表] X線集光ビームを利用したコヒーレント回折技術の開発と応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋幸生
  • 学会等名: アモルファス・ナノ材料第147委員会第112回研究会
  • 発表場所: 弘済会館(東京都)(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-27
• [図書] SPring-8 Research Frontiers 2010 (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, N.Zettsu
  • 総ページ数: 66-67
  • 出版者: SPring-8
• [備考]
  • URL: http://www-up.prec.eng.osaka-u.ac.jp/takahashi/