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（例如碳纳米管和Calbin）由于其结构而有望表现出独特的电气，机械和光学性能。一维碳纳米材料的物理特性，其结构在纳米级控制的结构根据每种材料结构的差异而敏感地改变，因此，旨在阐明其性质本质的研究不仅需要使用材料集合，还需要与每种材料的结构和物理性质的评估相对应的统计评估。但是，由于每个一维碳纳米材料的尺寸在纳米的顺序上非常小，因此实验研究仅限于直接阐明每种一维碳纳米材料结构的独特特性。因此，在这项研究中，我们旨在建立使用原位传输电子显微镜为结构和物理性质研究建立基础，这使我们能够观察具有原子分辨率的一维碳纳米材料的结构，这使我们能够同时衡量当前，电压和诸如现场和实验性的物质范围，并逐步衡量诸如当前的物理量的变化。随着今年中期涉及的研究机构的变化，我们着重于重新定位传输电子显微镜和相关设备，这是执行该研究主题所必需的主要设备，以创建一个实验环境。搬迁后，我们验证了使用高分辨率透射电子显微镜在原子空间分辨率上观察到纳米材料，并检查了使用原位透射电子显微镜建立观察和测量技术的结果。将来，在开发研究环境的同时，我们将迅速建立一项技术，用于使用原位传输电子显微镜观察和测量一维碳纳米材料，并执行此研究主题。