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物質・材料研究の『使える!メールマガジン』
vol.110
 
2021.2.10
シリコンナノワイヤの写真
今月の一枚
シリコンナノワイヤの氷柱

真冬の風物詩・氷柱のようなこの物体は「シリコンナノワイヤ」。アルミニウムを溶媒とした液体にシリコンを含むガスを吹き付けると、固体となったシリコンが徐々に成長して針のようにとがった形状を作り出す。このVSL法と呼ばれる成長技術を使って、NIMSでは様々なナノワイヤや薄膜の作製を行っている。

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NIMS装置図鑑
NAP-XPS心臓部の写真1
Vol.5
NAP-XPS
~実環境下での電子状態を突き止める準大気圧X線光電子分光装置~

思わず目をつむってしまうほどまばゆい光——まるで闇に浮かび上がる宇宙船のようなそれは、昨年NIMSに導入されたNAP-XPS(準大気圧X線光電子分光装置)の心臓部だ。

X線光電子分光(XPS)とは、物質にX線を照射した際に試料表面から放出される電子のエネルギーを測定することで、物質表面における原子・分子の結合状態を知る方法。金属や半導体、ガラス、セラミックス、有機材料など、あらゆる材料の計測において大きな役割を担っている。

XPS装置は物質からの電子の放出を高感度・高精度で捉えるために、超高真空下での測定が不可欠だ。一方、NAP-XPSでは最大0.1気圧という大気圧に近い状態で測定できるため、材料が実際に動作する環境においてどのような反応を生じるのか、実環境に即した分析を実現。
さらに、XPSにセットする試料は清浄な固体に限られるが、NAP-XPSでは液体も計測できる。これにより、例えば、電池の電解液と電極の界面で多様な元素がどのような働きをしているかを見極めるといった、測定・分析がラボレベルで可能となった。

NAP-XPSの全体写真

全高は約2.5m。装置右側の光るバーは装置の状態(正常運転=白、エラー=赤など)によって色が変化する。

NAP-XPSの試料ステージの写真
試料台に加熱用ステージを取り付けたところ。
600℃まで加熱しながらの分析が可能。

他にも、触媒材料にガスを導入して触媒表面の電子状態を見たり、試料の温度を制御しながら電子状態の変化を追ったりなど、用途はユーザー次第で大きく広がる。
新たな武器を携え、NIMSは材料開発をより加速していく。

もっと知りたい! XPS装置のウラのウラ

★NIMS蓄電池基盤プラットフォーム
関連施設・装置を詳しくご紹介!
★まてりある’s eye(NIMS公式YouTube動画)
【材料開発に世界初の技術 固体-液体海面にXPSを使う】

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あらすじ

日本古来の出汁文化や四季の味覚を、マグマ学者である著者が綴ったグルメエッセイ。食材と科学を融合させた一風変わった切り口で、日本の食文化をより深く理解できる。

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