바카라 커뮤니티 물질을위한 다중 모드 측정 방법 개발

Shirasawa Tetsuro, Nanomaterial Structure Analysis Research Group의 수석 수석 연구원, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 "AIST") 및 부교수 부교수, Arakawa Etsuo 교수, 교육 교수, Toyo Gakui는 다음과 같습니다Silent LightX- 레이에서 생산 된 무지개 빛깔의 X- 레이 (염색질 분산 초점 X- 레이)X- 레이 산란andX- 선 흡수 스펙트럼를 측정하는 기술을 개발했습니다 동시에 고속으로 本技術の開発により、ナノ材料の機能を左右するナノスケール構造 本技術の開発により、ナノ材料の機能を左右するナノスケール構造 (粒子のサイズと形状）) 、および原子スケール構造 (原子間距離、조정 번호, 화학 상태)는 동시에 성공적으로 얻었습니다 이 기술을 사용하면 원자에서 바카라 커뮤니티 스케일에 이르기까지 여러 정보 간의 상관 관계를 관찰 할 수 있으며, 이는 전통적인 개별 측정과 관련이 어려웠으며 결과를 기능 정보와 일치시킴으로써 구조와 기능 사이의 인과 관계에 대해 더 많이 배울 수 있습니다 그러한 정보멀티 모달 분석바카라 커뮤니티 물질의 기능을 극대화하는 구조와 새로운 기능을 예측하면 재료 개발의 혁신에 기여할 수 있습니다

이 기술에 대한 세부 사항은 2024 년 6 월 25 일 영국 과학 저널에서 제공 될 예정입니다물리 화학 화학 물리학"

바카라 커뮤니티 물질은 전기 및 전자 제품에서 화장품에 이르기까지 다양한 제품에 사용됩니다 기능의 핵심은 바카라 커뮤니티 스케일 크기와 모양뿐만 아니라보다 미세 원자 구조입니다 예를 들어, 그것은 깨끗한 발전 기술로 관심을 끌고 있습니다연료 전지에서 백금과 같은 바카라 커뮤니티 입자가 전기 촉매로 사용되며, 이들의 반응 효율은 발전 효율에 영향을 미친다 촉매 반응은 바카라 커뮤니티 입자의 표면에서 발생하므로 입자를 감소시키는 것은 일반적으로 표면적 대 부피의 비율을 증가시켜 반응 효율을 증가시킨다 또한, 반응 효율은 또한 촉매 원자의 원자 스케일 구조 (주간 거리 및 조정 수)에 의존한다 따라서, 반응 효율이 ​​높은 바카라 커뮤니티 입자를 개발하기 위해, 바카라 커뮤니티 스케일 구조 (입자 크기 및 형상) 및 원자 스케일 구조를 측정 한 다음 구조와 반응 효율 사이의 인과 관계를 명확히하고 최적의 구조를 예측하는 것이 중요하다 또한, 반응 동안 반응 효율 및 구조가 변화 할 때, 시간적 상관 관계가 메커니즘을 밝히고 궁극적으로 내구성이 높은 바카라 커뮤니티 입자를 개발하는 데 중요하다는 것을 아는 것이 중요하다 따라서, 그러한 바카라 커뮤니티 스케일과 원자 규모 구조와 그들의 시간적 변화를 측정 할 수있다멀티 모달 측정법이 필요합니다

AIST는 바카라 커뮤니티 물질의 구조적 분석을 향상시키는 측정 방법을 개발하고 있습니다 이 중에서, 우리는 싱크로트론 방사선을 사용하여 분석 기술을 개발하고 있으며 X- 선 분광체 요소를 개발하고있는 도쿄 가카우지 대학과 협력하여 싱크로트론 방사선에서 생성 된 색채 분산 집중 X- 선을 사용했습니다표면 X- 선 회절더 빠른 측정으로, 우리는 원자 규모로 전극 표면의 구조적 변화를 추적하는 기술을 개발했습니다 (Aisotech Press 2017 년 10 월 25 일 발표) 우리는이 색소 분산 중심 X- 선을 사용하여 새로운 멀티 모달 측정 기술을 개발하여 바카라 커뮤니티 물질의 바카라 커뮤니티 스케일 및 원자 규모 구조의 동시 및 빠른 관찰을 달성했습니다

이 연구 및 개발은 과학 연구를위한 JSPS (Japan Society of Science) (20K21137) "파장-분산 소형 엑스레이 산란 방법의 개발 및 바카라 커뮤니티 스케일 및 국소 원자력 구조의 동시 고속 관찰"(2020-2022)의 지원을 받았다

이번에 개발 된 측정 방법은 색채 분산 중점 X- 선을 사용하여 X- 선 흡수 스펙트럼 및 X- 선 산란을 동시에 측정하는 기술입니다 (그림 1) X- 선 흡수 스펙트럼의 측정을 통해 원자 간 거리, 배위 수, 화학 상태 및 X- 선 산란의 측정에서 바카라 커뮤니티 물질의 크기와 모양을 알 수 있습니다 이전에, 이러한 측정은 개별적으로 수행되었다 (도 1 좌측) 이 연구에서, 이전에 개발 된 X- 선 분광 장치 기술 외에도, 우리는 또한 개발했으며, 우리는 또한 2 차원 검출기를 사용하여 새로 개발 된 벌크 측정 방법을 사용하여 새로 개발 된 벌크 측정 방법을 사용하여 동시에 X- 선 흡수 스펙트럼 및 X- 선 산란을 동시에 고속으로 측정 할 수 있었고, 최초의 X- 레이 산란 분포를 사용하여 최초의 X- 레이 산란 분포를 분석 할 수있었습니다

이 기술을 사용한 동시 측정을 보여주기 위해, 우리는 연료 전지에 백금 (PT)을 사용하여 팔라듐 (PD)으로 코팅 된 바카라 커뮤니티 입자 촉매를 분석했습니다 그림 2는 왼쪽 상단의 탐지기의 이미지를 보여줍니다 이미지의 바닥에서 보이는 라인과 같은 신호는 X- 선 흡수 스펙트럼 (도 2의 왼쪽 하단)에 해당한다 이 측정 방법은 X- 선 에너지 스캐닝을 생략 할 수 있기 때문에 고속 측정 (이 경우 01 초)을 허용합니다 또한, 검출기 이미지의 상단에 확산 된 X- 선 산란 분포 (도 2, 오른쪽) 및 바카라 커뮤니티 입자의 크기 및 분포, PT 코팅 층의 두께를 사용하여 새로 개발 된 분석 기술을 사용하여 회귀 분석을 수행 하였다 이러한 방식으로, 본 발명자들은 X- 선 흡수 스펙트럼 (도 2의 왼쪽 하단) 및 X- 선 산란 분포 (도 2의 오른쪽 상단), 즉 원자 및 바카라 커뮤니티 스케일 정보가 01 초의 측정 시간에 동시에 획득 될 수 있음을 보여 주었다 (도 2의 오른쪽 하단) 이것은 작년에보고 된 고속 교대 측정 방법보다 수십 배 이상 빠릅니다 (참조 1)

이번에 개발 된 측정 방법은 바카라 커뮤니티 물질의 작동 조건하에 있습니다오페란트 관찰에서 그것을 사용함으로써, 바카라 커뮤니티 물질의 기능과 구조 사이의 인과 관계에 대해 더 많이 배울 수 있습니다 전통적으로, 여러 가지 다른 측정 방법을 사용하여 바카라 커뮤니티 물질의 원자 및 바카라 커뮤니티 스케일 구조에 대한 무차별적인 조사와 재료 기능과 구조 사이의 인과 관계를 유추하는 방법이 사용되었습니다 (그림 3 좌측) 이 방법을 사용하면 각 측정에서 작동 조건과 샘플 조건을 정확하게 재현하기가 어려울 때 개별적으로 얻은 정보와 재료 기능 사이의 인과 관계를 정확하게 파악하기가 어렵습니다 이 측정 기술을 사용함으로써, 우리는 동일한 측정 조건 하에서 원자 및 바카라 커뮤니티 스케일 구조가 서로 관련하여 어떻게 변화하는지 자세히 배울 수 있습니다 또한,이 관찰을 반응 효율과 같은 기능 지수의 변화와 비교함으로써, 바카라 커뮤니티 물질의 구조가 추론없이 물질 기능과 어떻게 관련되어 있는지 직접 알 수있다 (도 3 권리) 이러한 발견은 바카라 커뮤니티 물질의 기능을 최대화하고 혁신적인 바카라 커뮤니티 물질의 개발에 기여하는 구조의 예측으로 이어질 것으로 예상 될 수있다

이 측정 방법은 화학 반응 또는 재료 악화와 같은 시간이 지남에 따라 구조와 기능이 변할 때 특히 효과적입니다 이 측정 방법은 연료 전지, 촉매 등의 작동 중 바카라 커뮤니티 입자를 관찰하는 데 사용되며, 높은 반응 효율 및 악화에 대한 저항성을 갖는 바카라 커뮤니티 입자의 발달에 기여한다 또한, 우리는이 측정을 통해 얻은 구조 데이터를 통합하고 최적의 구조 및 새로운 기능을 예측하며 혁신적인 재료의 개발에 기여하여 바카라 커뮤니티 물질 설계 방법으로 제공하는 멀티 모달 분석 방법을 구축하는 작업을 수행 할 것입니다

게시 된 잡지 :물리 화학 화학 물리학
종이 제목 : 에너지 분산 모드의 동시 빠른 XAS/SAXS 측정
저자 : Tetsuroh Shirasawa, Wolfgang Voegeli 및 Etsuo Arakawa
doi :https : //doiorg/101039/d4cp01399a

1. z Wu, Y Liu, X Xing, L Yao, Z Chen, G Mo, L Zheng, Q Cai, H Wang, J Zhong, Y Lai 및 L Qian,바카라 커뮤니티 연구, 16, 1123–1131 (2023)

Silent Light

전자 ​​궤도가 빛의 속도로 가속 될 때 발생하는 강력한 조명은 자기장에 의해 구부러집니다 X- 레이를 사용하여 재료 분석을위한 강력한 광원으로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

염색질 분산 초점 X- 레이

다중 파장 X- 레이는 각 파장에 대해 다른 방향으로 한 지점에서 초점을 맞 춥니 다[참조로 돌아 가기]

X- 레이 산란

물질에 흩어져있는 X- 선의 현상 작은 각도 범위 (거의 몇도 미만)로 산란 된 X- 선의 강도 분포를 분석함으로써 평균 크기, 크기 분포 및 바카라 커뮤니티 입자의 모양과 같은 정보를 얻을 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

X- 선 흡수 스펙트럼

물질이 X- 선으로 조사되면 일부 X- 선은 물질에 의해 흡수되고 X- 선 에너지에 따라 흡광도의 크기가 변합니다 X- 선 흡수 스펙트럼은 흡광도 대 X- 선 에너지의 플롯입니다 요소에 고유 한 X- 선 흡수 가장자리 (흡광도가 빠르게 변하는 X- 선 에너지) 근처의 X- 선 흡수 스펙트럼을 분석함으로써, 원소의 화학 상태에 대한 정보, 원소와 주변 원자 사이의 원자가 거리 및 배위 수를 얻을 수있다[참조로 돌아 가기]

조정 번호

관심있는 원자에서 보이는 인접 원자의 수[참조로 돌아 가기]

멀티 모달 분석

재료, 물리적 및 화학 상태의 구조와 같은 다중 특성 (양식)의 다각적 관찰 및 인공 지능 등을 사용하여 관찰 결과를 분석합니다 이를 통해 다른 양식과 재료 기능 사이의 상관 관계 사이의 인과 관계 모델을 구성 할 수 있으며 새로운 재료와 새로운 기능을 예측할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

연료 전지

수소와 산소를 화학적으로 반응하여 전기를 생산하는 발전 장치[참조로 돌아 가기]

멀티 모달 측정

개별적으로 측정하기보다는 구조 및 물리적 및 화학 상태와 같은 재료의 여러 특성을 측정합니다[참조로 돌아 가기]

표면 X- 선 회절

재료에 조사 된 X- 선이 재료의 표면 또는 계면에서 주기적으로 배열 된 원자에 의해 회절 된 현상 회절 된 X- 선의 강도 분포를 측정함으로써, 표면 및 계면의 원자 배열을 알 수있다[참조로 돌아 가기]

오페라 관찰

재료를 사용하거나 장치가 작동하는 것과 같은 실제 작동 조건에서 측정 대상의 시간적 변화에 중점을 둔 관찰 재료의 구조 및 물리적 및 화학 상태의 끊임없이 변화하는 변화를 측정함으로써, 재료 기능과 구조 사이의 상관 관계를 찾을 수 있습니다[참조로 돌아 가기]