その場透過電子顕微鏡法による一次元カーボンナノ材料の形成機構・新規特性解明

原位透射电子显微镜阐明一维碳纳米材料的形成机制和新性能

基本信息

批准号：
22H01772
负责人：
安坂幸師
金额：
$ 10.9万
依托单位：
Fukui University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

カーボンナノチューブやカルビンなどの一次元カーボンナノ物質は、その構造に起因して特異な電気的、力学的、光学的特性を発現することが期待されている。このようなナノスケールで構造が制御されている一次元カーボンナノ物質の物理的特性は、物質個々の構造の違いに応じて敏感に変化するため、その特性の本質を明らかにしようとする研究では、物質の集合体を用いた統計的な評価だけでなく、物質個々の構造と物性を対応させて評価を行うことが求められる。しかしながら、一次元カーボンナノ物質個々の大きさは、ナノメートルオーダーと極めて小さいことから、これまで一次元カーボンナノ物質個々の構造と対応させて特異な特性を直接解明しようとする実験的研究は限られてきた。そこで本研究では、原子レベルの分解能で一次元カーボンナノ物質の構造を観察でき、かつ電流や電圧、光などの物理量の変化をその場で同時に測定できるその場透過電子顕微鏡法による構造・物性研究の基盤を確立し、一次元カーボンナノ物質の特異な特性を実験的に解明することを目指す。本年度、年度途中での所属研究機関の変更にともない、本研究課題を遂行するために必須の主要装置である透過電子顕微鏡や関連装置を移設し、実験環境を整えることに注力した。移設後、高分解能透過電子顕微鏡法により原子レベルの空間分解能でナノ物質を観察できることを検証し、その場透過電子顕微鏡法による観察・計測技術を確立するための検討を行った。今後、研究環境を整備しつつ、その場透過電子顕微鏡法による一次元カーボンナノ物質の観察・計測技術を早急に確立し、本研究課題を遂行する。

一维碳纳米材料，如碳纳米管和卡宾枪，由于其结构而有望表现出独特的电学、机械和光学性能。这种一维碳纳米材料的结构在纳米尺度上受到控制，其物理性质会根据单个材料结构的差异而敏感地变化，因此除了统计之外，试图阐明这些性质的本质的研究是困难的。使用材料聚集体进行评估时，需要根据单个材料的结构和物理性质进行评估。然而，由于单个一维碳纳米材料的尺寸非常小，在纳米量级，迄今为止，试图直接阐明单个一维碳纳米材料与其结构相关的独特性质的实验研究还很有限。我已经接触过它。因此，在本研究中，我们将利用原位透射电子显微镜研究一维碳纳米材料的结构和物理性质，可以以原子级分辨率观察一维碳纳米材料的结构，同时测量物理性质的变化。我们的目标是为此奠定基础，并通过实验阐明一维碳纳米材料的独特性质。今年，由于年中所在研究机构发生变动，我重点准备实验环境，搬迁了透射电镜及相关设备，这是开展本研究项目所需的主要设备。搬迁后，我们验证了使用高分辨率透射电子显微镜可以以原子级空间分辨率观察纳米材料，并开展了原位透射电子显微镜观察和测量技术的研究。未来，我们将在完善研究环境的同时，快速建立一维碳纳米材料原位透射电子显微镜观察测量技术，并开展本研究项目。