Ｘ線自由電子レーザーを用いた時分割ナノ材料合成その場観察法の開発

X射线自由电子激光时间分辨纳米材料合成原位观察方法的发展

• 批准号: 21J12479
• 负责人: 藤田 知樹
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12479/
• 关键词: ナノ粒子合成; 放射光その場観察; 解析法の開発

本年度は、ナノ粒子合成の放射光時分割実験とナノ粒子の粉末回折データの解析法の開発を精力的に進めた。超臨界反応場におけるナノ粒子合成の放射光その場観察測定が、大型放射光施設SPring-8の大学院生提案型課題として採択された。獲得したビームタイムでは、液相、気相および超臨界水に対応する9点の温度と圧力の組み合わせにおいて、大きな問題なく合成中のナノ粒子から粉末回折データを測定できた。予備実験の効率化を目的として、測定装置の改良を行った。放射光その場観察実験で測定したナノ粒子の粉末回折データの解析法を開発した。バルク結晶を想定したリートベルト法による解析では、非等方なサイズや構造欠陥を持つナノ粒子の粉末回折データを表現できないことがわかった。本研究では、任意のサイズ・形状・構造欠陥を持つナノ粒子の構造モデルを作成した。デバイの散乱公式によりモデルから計算した粉末回折データを使用して、実験データをフィッティングした。GPUを使用した計算プラットフォームにより、数十万原子のモデルからでも30分程度で粉末回折データを計算できた。銀およびジルコニアナノ粒子の粉末回折データについて、ナノ粒子のサイズ・形状および原子配列を決定した。この解析手法を、放射光その場観察実験で測定した粉末回折データに対して適用した。合成の開始から60分の反応時間におけるジルコニアナノ粒子の構造変化を決定することに成功した。

This year, we have made progress in the development of analytical methods for the synthesis of radioactive particles and the separation of radioactive particles. Supercritical reflection field measurement of particle synthesis and luminescence field measurement, large-scale luminescence project SPring-8 The composition of temperature and pressure at 9 o'clock in the reaction of supercritical water, liquid phase, gas phase and supercritical water was determined. An improved measuring device for the purpose of measuring the efficiency of the equipment The analytical method for the determination of particle size by field observation of radioactive particles was developed. For example, if the crystal structure is not stable, the powder will be reflected in the crystal structure. In this study, the structure of particles is not perfect. The formula for the scattering of particles is used to calculate the particle size of particles. GPU is used to calculate the number of atoms in the powder, and hundreds of thousands of atoms in the powder are used to calculate the number of particles in the powder. Silver particles are divided into two parts: powder folding, particle shape and atomic arrangement. This analytical method is applicable to the determination of powder reflectance by radiation and field observation. 60 minutes from the start of the synthesis, the reaction time is determined.

项目成果

Critical Length for Lattice Expansion of SnO₂ Nanorods and Nanosheets: Implications for Lithium-Ion Batteries

SnO₂ 纳米棒和纳米片晶格膨胀的临界长度：对锂离子电池的影响

• DOI: 10.1021/acsanm.1c02615
• 发表时间: 2021
• 期刊: ACS Applied Nano Materials
• 影响因子: 5.9
• 作者: Nakamura Ryunosuke;Kasai Hidetaka;Fujita Tomoki;Akamine Hiroshi;Hata Satoshi;Nishibori Eiji
• 通讯作者: Nishibori Eiji

SnO2ナノロッドとナノシートの格子定数のサイズ依存性

SnO2 纳米棒和纳米片晶格参数的尺寸依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: 笠井秀隆;中村隆之介;藤田知樹;赤嶺大志;波多聰;西堀英治
• 通讯作者: 西堀英治