アモルファス構造の三次元原子分解能観察

非晶结构的三维原子分辨率观察

基本信息

批准号：
20J10498
负责人：
中澤克昭
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10498/
关键词：
非晶質走査型透過電子顕微鏡電子回折組成計測

项目摘要

ガラスは原子がランダムに配列したアモルファス構造をとる．このランダムな原子配列が，振動数異常（ボゾンピーク）や弾性率の不均一性などのガラス特有の現象の原因であることが示唆されている．しかし，このランダムな原子配置を直接観察する手法がなく，3次元原子構造は未解明である．ガラス材料及びガラス転移現象に見られる特異な現象を，原子構造と関連づけて理解するために，アモルファスとの 3 次元原子構造の解明が望まれてきた．そこで，本研究では，まずナノメートルスケールでの組成と試料厚の計測手法の開発に取り組んだ．解析には高い空間分解能を持つ走査型透過電子顕微鏡を用いて観察を行った．従来，走査型電子顕微鏡では，回折法や分光法によって組成・試料厚を測定することが主であった．しかし，回折法は，規則的な原子構造を持たない非晶質材料への適用が難しく，分光法は多量の電子線照射が必要となるため，電子線ダメージが問題となる．そのため，走査型透過電子顕微鏡による非晶質材料の組成・試料厚計測には決定的な手法が存在しなかった．本研究では，非晶質の回折図形から組成・試料厚の決定を試みた．非晶質材料の高角度側の散乱強度分布は，組成と試料厚に依存する．この強度分布からの組成・試料厚の計測を試みた．実験で得た回折図形とシミュレーションによって作成した様々な組成・試料厚での回折図形を比較し，実験で用いた試料の組成・厚さを計測した．また，走査全点の回折図形を記録することが可能な，4D-STEM法を用いて試料の組成・試料厚分布の計測を行った．その結果，BaO-SiO2二元系ガラスに対して，組成・試料厚分布の計測をEELSの1/2000以下の電子線照射量で測定することに成功した．

玻璃具有非晶结构，其中原子随机排列。有人认为，这种随机的原子排列是玻璃特有现象的原因，例如频率异常（玻色子峰值）和弹性模量的不均匀性。然而，没有方法可以直接观察这种随机的原子排列，并且三维原子结构仍然未知。为了理解在玻璃材料中观察到的独特现象以及与原子结构相关的玻璃化转变现象，需要阐明非晶材料的三维原子结构。因此，在这项研究中，我们首先致力于开发一种在纳米尺度上测量成分和样品厚度的方法。为了进行分析，使用具有高空间分辨率的扫描透射电子显微镜进行观察。传统上，扫描电子显微镜主要利用衍射和光谱方法测量成分和样品厚度。然而，衍射方法很难应用于不具有规则原子结构的非晶材料，并且光谱学需要大量的电子束照射，导致电子束损伤。因此，没有明确的方法使用扫描透射电子显微镜测量非晶材料的成分和样品厚度。在这项研究中，我们尝试从非晶衍射图确定成分和样品厚度。非晶材料高角度侧的散射强度分布取决于成分和样品厚度。我们尝试根据该强度分布来测量成分和样品厚度。我们将实验中获得的衍射图案与通过模拟创建的各种成分和样品厚度的衍射图案进行比较，并测量了实验中使用的样品的成分和厚度。此外，我们使用4D-STEM方法测量了样品成分和样品厚度分布，该方法可以记录所有扫描点的衍射图案。结果，我们成功地用小于 EELS 1/2000 的电子束照射剂量测量了 BaO-SiO2 二元玻璃的成分和样品厚度分布。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

4D-STEMを用いた非晶質の組成・試料厚同時マッピング

使用 4D-STEM 同时绘制非晶成分和样品厚度图

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
山本壮太;鍜治怜奈;笹倉弘理，足立智;今井昭仁;中澤克昭,安間伸一,溝口照康
通讯作者：
中澤克昭,安間伸一,溝口照康

Non-spectroscopic method for simultaneous determinations of thickness and composition of amorphous materials via 4D-STEM

通过 4D-STEM 同时测定非晶材料厚度和成分的非光谱方法

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Morita Hiroki;Ogitsu Tadashi;Graziani Frank R.;Fujioka Shinsuke;K. Nakazawa,K. Mitsuishi,S. Amma,K. Shibata,T. Mizoguchi
通讯作者：
K. Nakazawa,K. Mitsuishi,S. Amma,K. Shibata,T. Mizoguchi

4D-STEMによる非晶質材料の組成・試料厚計測

使用 4D-STEM 测量非晶材料的成分和样品厚度

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yasuyuki Hamura;中澤克昭,三石和貴,安間伸一,安間伸一,溝口照康
通讯作者：
中澤克昭,三石和貴,安間伸一,安間伸一,溝口照康

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DOI：
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