高分子基礎理論の構築を目指した高分子単一分子鎖の原子スケール観察手法の確立

建立聚合物单分子链的原子尺度观察方法，旨在建立聚合物基础理论

• 批准号: 18J00354
• 负责人: 宮田 智衆
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J00354/
• 关键词: 高分子; 単一分子鎖; 走査透過型電子顕微鏡; 直接観察

高分子材料は産業的に広く利用されているが、材料の微細化や複雑化に伴いその物性発現メカニズムの微視的な解析が求められている。しかしながら、高分子材料内部を原子分解能で観察できる手法が欠如していることから、物性の起源である高分子鎖の形態や挙動の解明は大きく遅れている。このような背景から、本研究では原子分解能電子顕微鏡を用いて高分子の単一分子鎖の形態を直接観察する手法を確立すること、さらには加熱や応力印加下における動的挙動を解明することを目的に据えた。１年目である本年度は、まず高分子鎖の原子分解能直接観察手法を確立することを目標とした。まず、高分子材料は導電性が小さくかつ軽元素から構成されていることから電子線に弱く、また像コントラストもつきにくいため電子顕微鏡による高分解能観察が困難という問題を抱えている。そこで、像コントラストの増強、および試料への導電性の付与、の２点を考慮し試料作製を行った。前者の対策としては、重元素であるヨウ素原子で各モノマー単位を修飾したポリスチレンpoly(4-iodostyrene)を観察対象とし、重元素の位置を選択的に明るく観察することができる環状暗視野走査透過型電子顕微鏡法（ADF-STEM）を使用した。後者については、様々な導電性支持膜について比較・検討を行い、結果として高配向性グラファイトから剥離したグラフェンが不純物が少なく最適であることがわかった。さらにこの支持膜上にpoly(4-iodostyrene)を微量に散布し、原子分解能ADF-STEMで観察することで、poly(4-iodostyrene)に含まれるヨウ素原子の分布を原子空間分解能で可視化することに成功した。また、そのヨウ素原子分布から、高分子鎖の形態を把握できることも確かめられた。以上から、本年度の目標である「高分子鎖の原子分解能直接観察手法の確立」は大方達成できたと言える。

Utilization of polymer materials industry, miniaturization of materials, and restoration The analysis of the microscopic view of the physical properties of the material has changed.しかしながら、The atomic decomposition energy inside the polymer material can be inspected and the techniques are not as good as していることから、The origin of physical properties であるPolymer lock のmorphology や挙动の解明は大きく遅れている. The background of this study is that the atomic decomposition energy electron microscopy was used to directly observe the morphology of the single molecule lock of the polymer.する Technique をEstablish the すること, さらにはheating や応力INSuga the におけるkinetic 猙动を Explain the することをpurpose にAccording to えた. The first-year goal is to directly observe the method of atomic decomposition of polymer locks and establish the goals and objectives for this year.まず、polymer material は conductive が small さくかつ軽 element から composed of されていることからelectron wire に weak く、またLike the コントラストもつきにくいためelectronic micromirror, which has high resolution and can observe difficult and difficult problems, it also has a えている.そこで, like コントラストのincrease, および sample への conductivity の grant, の2 points を consider し sample production を line った. The former の対としては, heavy element であるヨウelement atom でeach モノマー単bit をmodification したポリスチレンpoly(4-iodostyrene)を観The annular dark field scanning transmission electron microscopy (ADF-STEM) was used to detect the location of heavy elements and the location of heavy elements. The latter is a comparison of the conductive support film and the results of the conductive support film. High alignment The nature of グラファイトから peeling off したグラフェンが impure matter がless なく the most suitable であることがわかった.さらにこのPoly(4-iodostyrene)をMicro amount dispersed on the support film, atomic decomposition energy ADF-STEM することで、poly(4-iodostyrene)にまれるヨウelement atoms distribution and atomic spatial decomposition can be visualized successfully.また, そのヨウelement atomic distribution から, polymer lock のmorphology を grasp できることも正かめられた. As mentioned above, this year's goal of "establishing a method for direct observation of atomic decomposition of polymer locks" has been successfully achieved.

项目成果

イオン液体中におけるイオンおよびナノドメイン構造のin-situ観察

离子液体中离子和纳米域结构的原位观察

• 发表时间: 2018
• 作者: 宮田智衆;溝口照康
• 通讯作者: 溝口照康

Direct Imaging of Ions and Nano Domain Structures in Ionic Liquids using Scanning Transmission Electron Microscopy

使用扫描透射电子显微镜对离子液体中的离子和纳米域结构进行直接成像

• 发表时间: 2018
• 作者: 松田素二;松浦雄介;阿部利洋;井戸聡;大野哲也;野村明宏（編）;T. Miyata and T. Mizoguchi
• 通讯作者: T. Miyata and T. Mizoguchi

イオン液体中の微細構造解析

离子液体的精细结构分析

• 发表时间: 2020
• 期刊: Nanotech Japan Bulletin
• 作者: 宮田智衆;上杉文彦
• 通讯作者: 上杉文彦

原子分解能電子顕微鏡によるイオン液体中のナノドメイン観察およびそのエネルギー的考察

使用原子分辨率电子显微镜观察离子液体中的纳米域及其能量考虑

• 发表时间: 2018
• 作者: 宮田智衆;溝口照康
• 通讯作者: 溝口照康

研究室ホームページ

实验室主页