北大とトヨタなど、自動車排ガス浄化用触媒材料のナノレベルでの観察に成功

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三元触媒サンプルにSACLAが発生したXFELを発照射して得られたコヒーレント回折パターン
  • 三元触媒サンプルにSACLAが発生したXFELを発照射して得られたコヒーレント回折パターン
北海道大学とトヨタ自動車、高輝度光科学研究センター(JASRI)、理化学研究所(理研)は11月10日、自動車排ガス浄化用触媒材料を放射線損傷なくナノレベルで観察することに成功したと発表した。

理研とJASRIは、第3期科学技術基本計画における5つの国家基幹技術の1つとして、X線自由電子レーザー(XFEL)施設「SACLA」を建設。2014年度よりSACLA産学連携プログラムを開始した。北海道大学電子科学研究所の西野吉則教授は、トヨタ自動車と共同で「XFELを用いた自動車用ナノマテリアルの形態や状態の把握」という課題を提出し、同プログラムに採択されていた。

電子顕微鏡やX線顕微鏡では、観察に用いる放射線の照射によって試料が壊れてしまうことが課題となっていた。XFELは発光時間が10フェムト秒以下と、放射線損傷が起こる時間スケールよりも短いため、試料が放射線損傷を受ける前の一瞬の姿を捉えることができる。研究グループは、このXFELの特徴を活かして、自動車排ガス浄化用触媒材料を放射線損傷なくナノレベルで観察することに成功した。

XFELを用いたイメージングでは、研究グループが独自開発した技術により、従来手法では困難だった溶液中でのみ構造を保つことのできるナノ材料の評価もできる。今後、触媒や電池材料など、産業応用上重要な物質の実使用環境やプロセス過程でのナノレベル解析において、この新規技術が威力を発揮すると期待される。
《纐纈敏也@DAYS》

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