EELS分光と量子化学計算によるプロトン伝導体の状態分析とその材料設計への応用

使用 EELS 光谱和量子化学计算进行质子导体的状态分析及其在材料设计中的应用

• 批准号: 16760531
• 负责人: 巽 一厳
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760531/
• 关键词: 水素; 鉄炭化物; 電子線エネルギー損失分光; 量子化学計算; 局所原子・電子構造; 電子状態計算; 電子チャネリング; デコンボリューション; 遷移金属元素; ドーパント; 状態分析

本研究では,透過型電子顕微鏡(TEM)に付随した電子線エネルギー損失分光(EELS)と理論計算を駆使し,材料中の水素周囲の局所構造解析を行うことを目的とした.特に,特定の回折条件下での分光により得られる,特定の原子面からのエネルギー損失スペクトルの活用を試みた.このサイト選択的分光は,現時点では,定量的分析に向けた理論解析の整備段階であり,Mn_3O_4やNiAl_2O_4といったモデル的な結晶において,定性的に非経験的量子化学計算から得られたサイトごとのスペクトルと対応する成果を得ている.これは,2005年オーストリアで開かれたEELS国際ワークショップで発表し,関連する論文誌Ultramicroscopyに投稿中である.一方,通常のEELSの使用法で,鉄炭化物中の水素の分析を行った.ホワイトラインと呼ばれる鉄のL_<2,3>端EELSスペクトルは水素により大きくL_3/L_2の相対強度比が低下することを実験的に確証した.この変化を利用して,水素の間接的な高空間分解能分布をTEM-EELSより得ることを試みた.分析した鉄炭化物中に水素は濃度がほぼ均一に存在するため,鉄炭化物の厚みに比例したコントラストを得る結果となったが,濃度分布のある厚みの均一な試料で同様の分析を準備している.水素により鉄の化学結合状態がどのように変化したか調べるため,X線吸収スペクトルを測定し,非経験的量子化学計算から理論解析を行った.この結果,水素は結合欠損のある鉄原子近傍に吸着し,鉄-水素結合により鉄のd電子p電子の状態が大きく変化することが示された.以上の結果は,2006年オーストリアで開かれるTEMと密度汎関数法計算のワークショップで発表予定であり,関連論文誌に投稿中である.

In this paper, the transmission electron microscope (TEM) is used to calculate the electron beam loss spectroscopy (EELS), and the structure analysis of the water element in the material is carried out. In particular, under certain conditions of refraction, the spectral loss is obtained, and the atomic plane loss is selected and used. The quantitative analysis of Mn_3O_4 and NiAl_2O_4 and the qualitative quantum chemical calculation of Mn_3O_4 and NiAl_2O_4 are carried out. This paper is submitted to the Journal of Ultrasound in 2005. A method for the analysis of water elements in iron charring materials is proposed. L_3/L_2 ratio is lower than L_3/L_2 ratio. The indirect high spatial decomposition energy distribution of water element is obtained by TEM-EELS. Analysis of iron and carbon compounds in the presence of water element concentration is uniform, iron and carbon compounds in the thickness of the proportion of the results obtained, concentration distribution and thickness of uniform samples prepared for analysis. The chemical binding state of water and iron has changed from high to low, X-ray absorption has been determined, and non-chemical quantum chemical calculations have been performed. As a result, the iron atom is adsorbed in the vicinity of the water binding defect, and the state of the d electron and p electron of iron in the iron-water binding is changed greatly. The results above indicate that TEM and density function method are used to calculate the data of 2006.

项目成果

XANESによる触媒の状態分析(1)

使用 XANES 进行催化剂状态分析 (1)

• 发表时间: 2006
• 期刊: 触媒 48・1
• 作者: 吉田 朋子;田中 庸裕;巽 一厳;田中 功
• 通讯作者: 田中 功

Distribution of solute atoms in β-and spinel Si_<6-z>Al_zO_zN_<8-z> by Al K-edge x-ray absorption near-edge structure

Al K边X射线吸收近边结构对β-和尖晶石Si_<6-z>Al_zO_zN_<8-z>中溶质原子的分布

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physical Review B 71
• 作者: K.Tatsumi;T.Mizoguchi;S.Yoshioka;T.Yamamoto;T.Suga;T.Sekine;I.Tanaka
• 通讯作者: I.Tanaka

Novel valence state of cerium in Ce_2Zr_2O_<7.5> elucidated by electron energy-loss spectroscopy under electron channeling conditions

电子沟道条件下电子能量损失谱阐明了 Ce_2Zr_2O_<7.5> 中铈的新价态

• 发表时间: 2005
• 期刊: Solid State Communications 135
• 作者: S.Arai;S.Muto;T.Sasaki;K.Tatsumi;Y.Ukyo;K.Kuroda;H.Saka
• 通讯作者: H.Saka

Intercalated hydrogen in nanostructured graphite studied by electron energy-loss spectroscopy and molecular orbital calculationsions

通过电子能量损失谱和分子轨道计算研究纳米结构石墨中的插层氢

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Alloys and Compd. (accepted)(印刷中)
• 作者: T.Kimura;S.Muto;K.Tatsumi;T.Tanabe;T.Kiyobayashi
• 通讯作者: T.Kiyobayashi

ナノマテリアル技術大系 第1巻ニューセラミックス・ガラス編

纳米材料技术系列第一卷新陶瓷/玻璃版

• 发表时间: 2005
• 作者: T.Kimura;S.Muto;K.Tatsumi;T.Tanabe;T.Kiyobayashi;巽 一厳
• 通讯作者: 巽 一厳