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[プレスリリース]
X線自由電子レーザーを用いて金属ナノ粒子の粒度分布と内部組織を複合的に分析
-世界最高クラスの効率・精度分析によりSACLAの産業利用を開拓-

研究
2013/11/26  国立大学法人 大阪大学
慶應義塾大学
独立行政法人 理化学研究所
国立大学法人 信州大学

本研究成果のポイント
・SACLAでの高効率なナノ材料粒子イメージングによる統計分析を実証
・10nmを超える世界最高の解像度で金属ナノ粒子の粒度分布と内部組織の複合分析を可能に
・ナノ材料分野におけるSACLAの産業利用に期待

国立大学法人大阪大学(平野俊夫総長)、慶應義塾大学(清家篤塾長)、独立行政法人理化学研究所(野依良治理事長)、国立大学法人信州大学(山沢清人学長)は共同で、X線自由電子レーザー施設SACLAにおいて、ナノ粒子の粒度分布と内部組織を複合的に解析する方法を開発しました。これは、大阪大学大学院工学研究科の高橋幸生准教授、慶應義塾大学理工学部物理学科の中迫雅由教授、理化学研究所放射光科学総合研究センター利用システム開発研究部門の山本雅貴部門長を中心とする共同研究グループによる成果です。

ナノ粒子は、一般的な大きさの固体(バルク)の材料にない特有の物性を示すことが知られています。その特性を決定する、形状・サイズや表面・内部組織に関して、その膨大な数の粒子から統計的な構造情報を取得する方法が希求されてきました。今回、研究グループは、X線自由電子レーザー施設SACLAにおいて、形状制御金属ナノ粒子から1万枚にもおよぶコヒーレントX線回折強度パターンを短時間で高効率に収集することで、統計的構造解析を可能とし、粒度分布を導出することに成功しました。また、コヒーレントX線回折パターンに位相回復計算を実行することで、粒子の電子密度分布の投影を10nmより優れた分解能で可視化し、粒子径と内部組織の関係を明らかにしました。

この研究により、SACLAでのコヒーレントX線回折イメージングによってナノ材料の形状・サイズおよび内部組織の統計解析が可能であることが示されました。この新しい技術は、今後、革新的なナノ材料の設計・創製に繋がると期待されており、より高速で実施可能な形態へ進化を遂げるために、測定装置や解析プログラムの改良が進められているところです。今回の実験方法は、我が国の産業が得意とする触媒材料開発などの産業基盤へのSACLAの貢献の在り方を示した点でも意義深いものです。

本研究は、文部科学省X線自由電子レーザー重点戦略研究課題と科学研究費補助金の支援を受けて実施されました。

本研究成果は、科学雑誌『Nano Letters』(12月11日号)に掲載されるに先立ち、オンライン版(11月25日付け:日本時間11月26日)に掲載されました。

プレスリリース全文は、以下をご覧ください。

プレスリリース(PDF)

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