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シリコンウェハ酸化膜上で原子分解能で観察に成功

カーボンナノチューブなど、大きさが数ナノメートルの小さなナノ材料の合成や物性評価は、そのままでは取り扱うことが困難なため、ICチップの材料になるシリコンウェハやセラミックス等の基板上で行われます。生成したナノ材料は電子顕微鏡で確認する必要がありますが、透過型電子顕微鏡法(TEM)や走査型透過電子顕微鏡法(STEM) で観察するためには、基板からこさぎ取って試料に加工を施す必要があり、観察したい元の形状と構造がこの前処理によって変化してしまう可能性がありました。

東京大学の研究チームはカーボンナノチューブが成長する興味深いナノ材料に着目し、大きさが10 nm以下のCo-W-C(コバルト-タングステン-炭素)三元系触媒ナノ粒子について、合成から構造解析までの一貫した研究調査を実施しました。今回、本研究グループらはシリコンウェハに形成した絶縁体の二酸化ケイ素(SiO2)膜上にこの触媒ナノ粒子を作製することで、観察のための試料加工を施すことなく反応前後の触媒を原子スケールで構造解析することに成功しました。

これは、電子顕微鏡観察に使用する、グリッドと呼ばれる部品について従来の金属製メッシュに薄い導電性カーボン膜を貼ったグリッドを、新たに開発した、シリコンウェハ酸化膜をベースにしたものと交換したことにより達成しました。

これによって、単層カーボンナノチューブの成長が起こる高温反応の前後を逐次観察する手法が確立されました。本実験により、単層カーボンナノチューブが生成し始める反応過程において、触媒が炭化物Co6W6Cから金属Coへと相変化していることを明らかにできました。

シリコンウェハ酸化膜上で原子分解能で観察に成功
触媒ナノ粒子の電子顕微鏡写真、原子の1個1個が見えています。


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2019-06-29 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :
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