ミリセカンド時間分解型水素吸蔵・放出反応原子直視装置の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555172
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 田中 信夫 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 教授 (40126876)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山崎 順 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助手 (40335071) ; 渡辺 弘紀 デンソー(株)基礎研究所, 研究員 ; 室岡 義栄 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (40273263)
• Keywords: 時間分解型観察 / TEM / 水素吸蔵 / ミリセカンド / 原子直視

Research Abstract

本研究では、(1)高分解能電子顕微鏡の試料室に水素を導入したときの水素化反応を原子レベルでかつミリセカンドの時間分解能で原子直視しイメージングする装置を開発し、(2)各種の水素吸蔵実用材料の吸蔵・放出特性を決める基本物性を解明することを目的とした。(1)の目的のために、既存の200kV透過電子顕微鏡(TEM)に超高真空バルブを取り付け10^<-6>Torr以下の水素を小型ボンベから導入できるようにした。また顕微鏡の下に好感度TVカメラを取り付け、この画像信号をデジタルフレームメモゼーをもつビデオレコーダーに転送し、1/60秒の時間分解能をコマ取り写真が得られるようにした。(2)の目的のためには観察材料としてパラジウム(Pd)とニッケルランタン化合物(LaNi_5)を選び、その水素吸蔵・秒出特性とのデータと符合する映像データを符るようにした。また触媒上の水素が重要な役割を果たす、酸化チタン(Tio_2)の光触媒反応の研究も行った。
最終年度の平成15年度は、(1)実験で得られたミリセカンドの時間分解能をもつ原子直視ビデオ像の観察データをパソコン上のデジタル画像データとして整理・解析する手法を開発した。このデジタル化の試みは、日本電子顕微鏡学会で発表し、そのうち水素吸蔵.放出の直接観察に関わる成果は雑誌「金属」に発表した。
また、(2)水素導入とともに紫外光(UV)をも導入する装置を本年度付加し、水の分解による水素ヒドロキシラジカルの存在下における炭化水素の光分解反応を、酸化チタン(TiO_2)薄膜上で観察した。この成果はApplied Physics LetterおよびNanotechnology誌に発表した。

Research Products

• [Publications] K.Yoshida, J.Yamasaki, N.Tanaka: "In-situ HRTEM observation of photo-decomposition process of poly-hydrocarbon on catalytic TiO_2 films"Applied Physics Letters. (in print). 1 (2004)
• [Publications] 田中信夫(分担執筆): "ナノテクノロジーハンドブック 電子回打の項目"オーム社. 934 (2003)