Chiga Ryonori, Chiga, Chiga, Electron Microscopy Group, Nanomaterial Institute of Advanced Industrial Science and Technology (이하 "AIST"라고 언급)는 Nanomaterial Institute of Advanced Industrial Science and Technology ( "AIST"라고 함)는 Suenaga Kazuchi 교수, Suenaga Kazuchi, Osaka and Technology (JAN, JAN, JAN)과 공동 연구원입니다 Co, Ltd변속기 전자 현미경아주 적은 양의 여러 원자를 사용하려면바카라 주소요소를 감지하는 기술을 개발했습니다
방출 전자의 에너지를 정렬 할 수 있습니다단색 전자 소스| 하나의 중성자의 중량 차이를 결정하는 데 사용됩니다원자 진동 에너지의 차이를 감지함으로써, 우리는 1 나노 미터 미만의 공간 해상도로 바카라 주소를 감지하는 기술을 개발했습니다 이것은 빛이나 이온을 사용하는 기존 바카라 주소 감지 기술보다 1-2 배의 공간 분해능을 갖습니다 이러한 개발을 통해 전송 전자 현미경은 재료의 구조 및 구성 요소뿐만 아니라 이전에 구별 할 수 없었던 바카라 주소 유형을 분석 할 수 있습니다 미래에바카라 주소 레이블모노 토믹 또는 단일 분자 수준에서, 화학적 및 생물학적 반응이 어디서 어떻게 발생하는지 직접 그리고 세부적으로 분석 할 수 있으며, 물질 과학 및 생물학의 기본 연구와 약물 발견 연구를 포함하여 광범위한 분야에 기여할 것으로 예상됩니다 이 기술에 대한 세부 사항은 2022 년 3 월 2 일 (영국 시간)자연에서 발표됩니다
전자 빔 분광학에 의한그래 핀탄소 바카라 주소 식별의 이미지
바카라 주소는 화학적 특성에 변화가 없지만 중량 (중성자 수) 만 다르며 특성으로 인해 생물학적 및 화학 반응을 추적하기위한 라벨 (바카라 주소 라벨)으로 사용되며 환경 연구 및 광부 및 Fossil의 날짜를 포함하여 다양한 분야에서도 사용됩니다 기존 바카라 주소 감지 기술에는 빛 또는 이온 빔을 사용하는 바카라 주소 검출 기술이 포함되며 충분한 양의 샘플이 있으면 질량 비율을 높은 정확도로 측정 할 수 있습니다 반면, 귀중한 아트 워크, 마이크로 포스 실을 분석 할 때 매우 작은 샘플에서 작은 바카라 주소를 감지해야하며 높은 검출 감도가 필요합니다 또한, 기존 바카라 주소 검출 기술의 공간 분해능에 대해서는 현미경 측정은 일반적으로 수십에서 수백 개의 나노 미터이며, 단일 분자와 단일 분자에 중점을 둔 분석이 어렵다 그러나, 바카라 주소 라벨을 사용하여 화학 반응, 원자 확산, 재료 성장 공정 등을보다 밀접하게 추적하기 위해 모나 토믹 수준에서 바카라 주소 위치를 식별해야합니다 높은 검출 감도 및 공간 분해능을 갖는 새로운 바카라 주소 분석 기술이 필요했습니다
AIST 및 Osaka University 산업 과학 연구소는 JEOL과 함께 원자와 분자의 거동을 자세히 캡처하기 위해 전송 전자 현미경 기술의 기능과 성능을 향상시키기 위해 노력해 왔습니다 우리는 지금까지 Monatomic 수준의 물질 분석을 수행했습니다전자 에너지 손실 분광법 (이하 "엘 엘")를 사용하여 물리적 자산 평가 방법을 개발했습니다 최근에, 우리는 전자 빔의 에너지를 정렬하고 뱀장어의 에너지 분해능을 크게 개선 한 단색 전자 공급원을 개발했으며, 원자의 에너지 (격자 진동 및 분자 진동) () 이번에는 이러한 원자의 진동 에너지를 사용하여 원자 수준에서 바카라 주소를 식별하고 시각화하는 기술을 개발했습니다
또한,이 연구 개발은 국립 과학 기술 연구소 (National Institute of Science and Technology), "Sakigake Project : 혁신적인 광학 과학 기술 (2020-2025)을 사용하여 최첨단 과학 및 기술 만들기 (2020-2025)와"크레스트 프로젝트 : Atoms and Molecules 및 Moleculations Functions의 자유 투사 및 오리엔테이션 기술 "에 의해 지원되었습니다
변속기 전자 현미경은 원자 수준에서 재료의 구조 및 구성 요소를 분석 할 수있는 강력한 분석 도구입니다 그러나, 전형적인 투과 전자 현미경 이미지는 원자의 전하 상태를 반영하기 때문에, 전하가없는 중성자의 수는 이미지에 반영되지 않는다 따라서, 전송 전자 현미경 이미지 만 사용하여 상이한 수의 중성자를 가진 바카라 주소를 구별 할 수 없었다 이 연구에서, 우리는 EEL을 사용하여 높은 정확도로 원자의 진동 에너지를 측정하기 위해 단색 전자 소스가 장착 된 변속기 전자 현미경 (JEOL, 그림 1)을 사용하는 기술을 개발했습니다 이를 통해 진동 에너지의 차이로서 하나의 중성자의 중량 차이를 감지하고, 이전에 불가능했던 투과 전자 현미경을 사용하여 바카라 주소를 성공적으로 구별하고 원자 수준에서 시각화합니다
그림 1 실험에 사용 된 단색 전자 소스가 장착 된 투과 전자 현미경 (Japan Electronics Triplec Unit 2)
이 연구에서 전자 빔이 통과하는 중앙 축에서 약간 벗어난 전자가 스펙트럼다크 필드 메소드를 사용하여 검출되었다 뱀장어를 사용하여 바카라 주소가 감지 된 몇 가지보고 된 사례는 모두브라이트 필드 메소드라는 것을 사용하고 공간 해상도는 약 수백 나노 미터이므로 빛과 이온을 사용하는 기존 바카라 주소 감지 기술보다 덜 우수합니다 또한이 방법은 다음과 같습니다극성측정 할 수 있습니다 이번에 개발 된이 방법은 핵 근처의 오른쪽으로 통과하여 높은 각도로 산란 된 전자를 선택적으로 사용하고 신호 분해능의 악화를 유발하는 작은 각도 산란 전자를 제거하므로 공간 분해능이 높아질 수 있습니다 또한, 측정 할 물질의 극성은 진동으로 인해 단일 원자 내에서 발생하는 전하의 바이어스가 검출되기 때문에 선택되지 않습니다
오른쪽의 그림 2는 본질적입니다바카라 주소 비율의 그래 핀12C 그래 핀) 및13C 바카라 주소 치환 가스로 만든 그래 핀 (13C 그래 핀);12c and13C는 6 개의 양성자에 대한 6 개의 중성자가 있습니다 (12C) 또는 7 (13C)는 안정적인 탄소 바카라 주소입니다 그림 2 : MEV 근처의 피크가 오른쪽에 있습니다광학 진동 모드에서 파생되었으며 피크 위치의 차이 (약 7-8 Mev)는 하나의 중성자의 중량 차이를 반영하므로 바카라 주소 (여기12c and13c) 둘 다 단일 그래 핀 시트로부터 얻어졌으며, 충분한 신호는 단지 두께 만있는 샘플로부터도 얻을 수있다 이 측정을 통해 달성 된 공간 분해능은 대략 03 나노 미터였으며, 이는 그래 핀의 4 개의 탄소 원자에 해당한다 (도 2의 중심) 이들 4 개의 원자 중 일부 또는 전부가 바카라 주소로 대체 될 때의 진동 에너지의 차이가 검출 될 수 있기 때문에, 1-4 개의 바카라 주소가 측정 민감도로 검출 될 수있다
그림 2 실험 방법 및 실제 획득12c and13C 그래 핀의 Grattice 진동 스펙트럼
응용 프로그램13C 그래 핀 파트12c 및 바카라 주소 확산과의 대체 과정은이 기술을 사용하여 따랐다 첫 번째13C로 만든 그래 핀은 투과 전자 현미경에서 관찰되며 균열이라는 그래 핀의 균열에 중점을 둡니다 (그림 3 좌측) 샘플 온도를 650 ° C ~ 700 ° C로 설정하고 수십 수십 나노 미터로 좁은 전자 빔으로 균열을 조사함으로써, 그래 핀이 균열을 채우기 위해 성장할 수 있습니다 (그림 3) 이것은 전자 현미경 동안 그래 핀의 실시간 성장을 포함한다현장 관찰라는 기술을 사용하여, 균열에 부착 된 실리콘 원자는 촉매로 사용되며, 투과 전자 현미경의 잔류 가스는 탄소 공급원으로 사용되며, 열과 전자 빔은 에너지로 사용된다 탄소 공급원 역할을하는 전자 현미경의 잔류 가스는 본질적으로 바카라 주소 비율을 갖는 탄화수소이므로 묻힌 부위는12C 그래 핀 바카라 주소가 이번에 개발 한 방법을 사용하여 식별되면 매립지에 배치됩니다12c는 집중된 것으로 밝혀졌다 (그림 3의 하단 중심) 또한, 샘플을 600 ℃에서 약 2 시간 동안 가열하고 매립 직후에 inglomerated12C는 거의 퍼져 있습니다 (그림 3의 오른쪽 하단) 서로 위치를 교환하면서 (자기 확산)가 지금까지 이론적 인 방식으로 논의되는 동안 그래 핀에서 탄소 원자의 이러한 움직임은 지금까지 이론적 인 방식으로 논의되었지만,이 방법을 사용하여 처음으로 실험 목적을 성공적으로 추적했습니다
그림 3 전송 내 전자 전자 현미경 바카라 주소 분석에 의한 그래 핀의 자기 확산 추적
이 방법은 다른 요소 및 재료에 적용되어 탐지 요소 및 응용 재료의 범위를 넓 힙니다 예를 들어, 수소와 바카라 주소 중수소를 구별함으로써, 중화 된 표지 된 분자를 추적 할 수 있으며, 이는 중합체 복합체와 같은 나노 스케일 구조의 구조적 분석을 가능하게하고 다양한 반응 과정을 추적 할 수있다 지금까지 실현할 수없는 나노 스케일 에서이 바카라 주소 표지 방법이 확립 될 것입니다
앞으로, 우리는 에너지 및 공간 분해능을 개선하고 탐지 효율을 향상시켜 에너지 및 공간 분해능을 개선하여 높은 정확도로 고속으로 각 원자의 진동 상태를 측정하는 것을 목표로합니다 이는 화학 반응 및 물질 성장에서 모노 토믹 및 단일 분자 바카라 주소 라벨의 실시간 추적을 가능하게하며, 라벨링을 위해 바카라 주소를 사용하여 약물 발견 연구에 적용되는 것을 목표로합니다
게시 된 잡지 :자연
용지 제목 : 원자 규모의 진동 분광법을 사용한 바카라 주소 확산의 영상
저자 : Ryosuke Senga, Yung-Chang Lin, Shigeyuki Morishita, Ryuichi Kato, Takatoshi Yamada, Masataka Hasegawa 및 Kazu Suenaga