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【形態観察】ナノ構造を有する材料の3次元構造を定量的に把握できます ~3D-TEM~ (003)
新たな機能を発現させる有効な手段として、さまざまな材料中にナノメートルスケールの構造を導入することが検討されています。これらの材料開発を加速するためには、設計通りのナノ構造が形成されているかを3次元的に正確に把握し、材料物性との綿密な比較が重要となります。 その有力な手段として、“電子線トモグラフィー(3D-TEM)によるナノ材料の3次元構造解析”をご紹介いたします。
解析事例1:金属担持粒子における金属分散性評価_3D-TEM


試料を連続的に傾斜させながら撮影したTEM像をもとに、計算機トモグラフィーの原理により再構成した3次元像を図1に、解析結果を図2に示します。図1から、金属ナノ粒子がポリマービーズ表面を覆う割合が判ります。さらに、各緯度上の粒子の個数をカウントすることで、粒子の分布状態を定量的に解析することが可能となりました。




図1.担持金属微粒子の再構成像  図2.各緯度における金属粒子個数


解析事例2:ポリマーミクロ相分離構造における相界面評価

2成分系ポリマーの3D-TEM像〔図3-a〕をもとに、目的成分の情報を取り出して、3次元的に捉えることに成功しました。例えば、成分(相A,B)の界面情報だけを抽出したり〔図3-b〕 、界面の情報に1成分(ここでは相A:緑色の部分)の情報を加えたものを、抽出することが可能です〔図3-c〕 。


図3.2成分(相A, B)系ミクロ相分離構造における相界面評価シミュレーション


その他の応用

●ポリマーナノコンポジットにおけるナノ粒子分散性評価1, 2

【参考文献】
1. 川瀬昇, 加藤光郎, 陣内浩司:まてりあ45(12), 859,2006.
2. N. Kawase, M. Kato, H. Nishioka, H. Jinnai: Ultramicroscopy, 107, 8-15, 2007.

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