液体の原子分解能解析技術の確立と機能設計

液体は物質輸送や分離・抽出・反応の場として広く利用されているが、その内部でイオンや分子がどのような液体構造を形成し、どのように溶媒和され、どのように運動しているのか等の理解は未だ不十分なままである。この原因としては、液体内部を原子・分子レベルの空間分解能で観測できる実験手法が存在しないことが挙げられる。そこで本研究では、液体試料作製法を工夫し、従来固体材料観察に用いられてきた原子分解能を有する走査透過型電子顕微鏡法（STEM）を液体観察に適用することで、液体を原子・分子レベルで観察できる手法を確立すること、さらに液体内部のナノ構造やイオン・分子の挙動を時間的・空間的な不均一性と合わせて解明することを目的としてきた。３年目である昨年度は、次の内容について研究を行なった。1. イオン液体中のイオン分布を直接観察し、そこからナノドメイン構造を抽出した。さらに、イオン液体中における自由エネルギー分布を可視化した。これによりイオン液体中のナノドメイン構造の起源を実験的に初めて明らかにした。2. 電子線によるイオン液体試料へのダメージを理論的・実験的に見積もった。ここから、電子線照射によるナノ構造およびイオンのダイナミクスへの影響は比較的小さいことを明らかにした。3. 電子顕微鏡中で試料に印加される磁場による、イオン液体ダイナミクスへの影響を実験的に検証した。ここから、磁場による影響は検出できないことを明らかにした。4. 観察試料が薄膜（～10nm）であることによるイオン液体ダイナミクスおよびナノ構造への影響を実験的に検証した。ここから、液体膜が薄くなるほどイオン液体のダイナミクスが遅くなる可能性が示唆された。１、２年度目に行った研究内容を学術論文として発表した。また、国内学会3件、国際会議1件の発表を行った。さらに、招待講演を1件行い、発表論文２報に関してプレスリリースを行った。

液体は物質輸送や分離・抽出・反応の場として広く利用されているが、その内部でイオンや分子がどのような液体構造を形成し、どのように溶媒和され、どのように運動しているのか等の理解は未だ不十分なままである。この原因としては、液体内部を原子・分子レベルの空間分解能で観測できる実験手法が存在しないことが挙げられる。そこで本研究では、液体試料作製法を工夫し、従来固体材料観察に用いられてきた原子分解能を有する走査透過型電子顕微鏡法（STEM）を液体観察に適用することで、液体を原子・分子レベルで観察できる手法を確立すること、さらに液体内部のナノ構造やイオン・分子の挙動を時間的・空間的な不均一性と合わせて解明することを目的としてきた。３年目である昨年度は、次の内容について研究を行なった。1. イオン液体中のイオン分布を直接観察し、そこからナノドメイン構造を抽出した。さらに、イオン液体中における自由エネルギー分布を可視化した。これによりイオン液体中のナノドメイン構造の起源を実験的に初めて明らかにした。2. 電子線によるイオン液体試料へのダメージを理論的・実験的に見積もった。ここから、電子線照射によるナノ構造およびイオンのダイナミクスへの影響は比較的小さいことを明らかにした。3. 電子顕微鏡中で試料に印加される磁場による、イオン液体ダイナミクスへの影響を実験的に検証した。ここから、磁場による影響は検出できないことを明らかにした。4. 観察試料が薄膜（～10nm）であることによるイオン液体ダイナミクスおよびナノ構造への影響を実験的に検証した。ここから、液体膜が薄くなるほどイオン液体のダイナミクスが遅くなる可能性が示唆された。１、２年度目に行った研究内容を学術論文として発表した。また、国内学会3件、国際会議1件の発表を行った。さらに、招待講演を1件行い、発表論文２報に関してプレスリリースを行った。