微分位相顕微法を用いた触媒反応過程の原子分解能観察
【研究分野】材料工学およびその関連分野
【研究キーワード】
微分位相コントラスト法 / グラフェン / 原子電場 / 原子分解能電子顕微鏡法 / ドーパント / 化学結合 / 原子分解能電子顕微鏡 / 原子分解能 / 触媒反応 / 微分位相コントラスト
【研究成果の概要】
走査透過型電子顕微鏡と分割型検出器を用いることにより，単層グラフェン中の炭素原子一つから成る原子電場の空間分布の観察に成功した．また，不純物原子であるシリコン単原子が形成する原子電場は，配位環境の対称性を反映することが直接観察より明らかとなった．さらに，グラフェン端ではダングリングボンドの形成により，真空側に向かう強い電場が形成されるために，カチオンがトラップされることが明らかとなった．以上より，ナノスケールでの欠陥が触媒活性に重要な役割を果たしていることが明らかとなった．
【研究の社会的意義】
触媒に代表される化学反応においては，材料中の局所的な原子配列に加え，電場あるいは電子密度分布の空間的な分布を観察する必要がある．平均情報として観察する手法は多く存在しているが，原子スケールでの電場・電荷密度分布を得る手法は確立されていないのが現状である．本研究により，グラフェン中の不純物原子や欠陥構造における電場構造の直接観察が可能となったことから，多岐に渡るナノテクノロジーの分野において様々な応用が期待される．
【研究代表者】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31
【配分額】6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)