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Comprehensive structure determination of carbon nanotubes

碳纳米管的综合结构测定

基本信息

批准号：
21H01758
负责人：
原野幸治
金额：
$ 10.57万
依托单位：
National Institute for Materials Science (2022-2023)The University of Tokyo (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，高速動画撮影によるカーボンナノチューブの構造決定に向けた基盤技術となる，透過電子顕微鏡像における像コントラストの定量化を実施し，およびこれを発展させ，透過電子顕微鏡によるナノ材料観察で普遍的に利用可能な「透過電子顕微鏡像と分子構造をつなぐ原子番号相関分子模型」の提案を行った．近年の電子顕微鏡技術の発展により，原子や分子，さらにはその集合体の動きや反応をあたかも分子模型をみるがごとくに観察することが可能となった．しかし、実際に実験で得られた電顕像を模型で描き出そうとすると，化学者が慣れ親しんだ球棒あるいは空間充填模型から予想されるものとは大きく異なる．これは，空間充填模型は原子の電子雲の広がりを反映した模型であるのに対し，電子顕微鏡像にあらわれる原子像の濃さはその原子の原子番号(Z)に依存したものになるからである．この不一致が分子科学における原子分解能電顕の普及を妨げていた．本研究では我々は，電顕像シミュレーションを用いた検討により、電子線量に応じた画像ノイズを考慮すると，電顕像において視認される原子サイズが原子番号に強い相関を示すことを発見した．これに基づき，原子分解能透過電子顕微鏡で撮影した分子像の特徴を正しく反映する新しい分子模型として，電顕像シミュレーションを用いて決定した原子番号に依存した原子像半径を表示半径に用いた「原子番号相関模型(ZC model)」を新たに提唱した.この模型を用いる事で，ひとつひとつの有機分子像から，ゼオライトや塩化ナトリウムのような無機物の固体まで，様々な物質の電顕像を模型で再現することが可能となった．

This year, the high-speed animation imaging technology for determining the structure of the substrate, the quantification of the image by electron micro-mirror, the development of the electron micro-mirror, the observation of the material by electron micro-mirror, the common use of the possible "electron micro-mirror and molecular structure to determine the atomic number correlation molecular model" proposal was launched. In recent years, the development of electron micro-mirror technology has made it possible for atoms and molecules to move together. In fact, the electric image model is described in detail, and the chemical model is used to fill the space model. The electron cloud of the atom is reflected in the space-filling model, and the electron micro-image of the atom is reflected in the atom's symbol (Z). This is inconsistent with molecular science and the popularization of atomic decomposition energy. In this study, we found that the atomic number of electrons in the electron beam was higher than that in the electron beam. A new molecular model is proposed to determine the atomic number dependence of atomic image radius on electron micromirrors. The model is used to model organic molecular images, inorganic solids, and electrical images of substances.