走査透過型電子顕微鏡の新規軽元素結像法開発とリチウムイオン電池材料の局所構造解析

使用扫描透射电子显微镜开发新的轻元素成像方法以及锂离子电池材料的局部结构分析

基本信息

批准号：
19J23138
负责人：
大江耕介
金额：
$ 1.98万
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：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

走査透過電子顕微鏡法（STEM）は、原子スケールの大きさに収束した電子線を走査し、試料を透過した電子を検出することで結像する顕微鏡法である。STEMは物質中の原子配列を直接観察することが可能であり、表面や界面といった局所的な格子欠陥の構造解析に有力な手法として用いられてきた。しかし、近年のSTEM解析技術において大きな問題とされているのが、電子線照射への耐性が低い電子線敏感材料の観察である。電子線敏感材料にはリチウムイオン電池材料や多孔質材料などがあり、従来これらの材料の原子構造を詳細にSTEM観察することは困難だった。本研究では、こうした電子線敏感材料の観察を可能にする超高感度STEMイメージング手法の開発と、リチウムイオン電池材料をはじめとする電子線敏感材料の原子構造解析を進めている。本年度は、本研究において開発した超高感度観察手法である最適明視野（OBF）STEM法を活用した電子線敏感材料のさらなる原子構造直接観察に取り組んだ。昨年度は、本研究課題に設定されていたリチウムイオン電池材料に加えて、多孔質材料であるゼオライトの原子構造観察に取り組んだ。本年度では、さらにゼオライトの材料機能に重要なイオン吸着型試料の観察も行い、ゼオライト骨格の原子構造だけでなく吸着サイトの直接観察も達成した。また、ゼオライトと同じ多孔質材料であり、さらに電子線への耐性が低い金属有機構造体（MOF）の観察も行い、その原子構造の観察に成功した。以上の結果から、従来では観察の困難だった種々の電子線敏感材料の原子構造解析を達成したといえる。

扫描透射电子显微镜（Stem）是一个显微镜，其中扫描了将电子束收敛到原子尺度，并检测到通过样品传输的电子形成图像。 STEM允许直接观察材料中的原子布置，并已用作对局部晶格缺陷（例如表面和界面）结构分析的强大方法。但是，最近的茎分析技术中的一个主要问题是观察到对电子束照射的电阻较低的电子束敏感材料。电子光束敏感的材料包括锂离子电池材料和多孔材料，并且很难通过STEM详细观察这些材料的原子结构。这项研究正在开发一种超高的灵敏度茎成像技术，该技术可以观察到这种电子束敏感材料，目前正在对电子束敏感材料（包括锂离子电池材料）进行原子结构分析。今年，我们使用本研究中开发的超高灵敏度观察方法进一步直接直接观察电子束敏感材料的原子结构。去年，除了该研究主题中设定的锂离子电池材料外，我们还致力于观察多孔材料沸石的原子结构。今年，我们还观察到了离子吸附样品，这对于沸石的材料功能很重要，可以直接观察吸附位点以及沸石骨架的原子结构。此外，我们还观察到金属有机结构（MOF），它们与沸石是相同的多孔材料，并且对电子束的耐药性较低，并成功地观察到了它们的原子结构。从上述结果可以说，各种电子束敏感材料的原子结构分析，这是以前难以观察的。

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

OBF STEM法の開発による電子線敏感材料の原子構造直接観察

开发OBF STEM方法直接观察电子束敏感材料的原子结构

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
大江耕介;関岳人;河野祐二;幾原雄一;柴田直哉
通讯作者：
柴田直哉

低電子線損傷条件におけるLIB材料中リチウム原子直接観察法の開発

低电子束损伤条件下LIB材料中锂原子直接观测方法的发展

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ooe Kousuke;Seki Takehito;Kohno Yuji;Ikuhara Yuichi;Shibata Naoya;大江耕介，関岳人，幾原雄一，柴田直哉;大江耕介，関岳人，幾原雄一，柴田直哉;大江耕介，関岳人，幾原雄一，柴田直哉;大江耕介，関岳人，幾原雄一，柴田直哉
通讯作者：
大江耕介，関岳人，幾原雄一，柴田直哉

軽元素原子の低ドーズ実時間STEM観察法の開発

轻元素原子低剂量实时STEM观测方法开发