Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

金属クラスター / 活性化エネルギー / 解離反応 / 赤外解離分光法 / 気相昇温脱離法 / 量子化学計算 / 大気汚染物質 / 環境浄化触媒 / 質量分析法 / 赤外分光 / 赤外分光法 / クラスター / 質量分析

本研究では、気相分散した金属クラスター上での分子（一酸化窒素など）の解離反応の活性化エネルギーを測定するための装置の開発をおこなった。活性化エネルギーを求めるためには金属クラスターを加熱する必要がある。また、分子が解離したかを調べるためには、加熱したクラスターを冷却してプローブとなるアルゴン原子を付加する必要がある。これを実現するための装置を設計して既存の装置に組み込んだ。この装置を用いて金属クラスターに分子とアルゴンが付着した会合体の質量スペクトルを測定することができた。

金属クラスターは触媒活性を持つことなどから注目されている。金属クラスター本来の活性を調べるためには気相分散させる必要があり従来の化学分析手法の適用には限界がある。そのためにクラスター上での分子の解離反応の活性化エネルギーの測定はおこなわれていなかった。本研究で開発した装置を用いることで、金属クラスター上での分子の解離反応の活性化エネルギーの測定が可能となる。活性化エネルギーがわかることで、組成を変えることなどによるクラスターの反応性の制御に対して指針が得られることが期待される。それにより、大気汚染物質である一酸化窒素などを効率よく分解できるクラスターなどが開発されることが期待される。

同位体顕微鏡 / 同位体組織学 / イオン検出器 / 二次イオン質量分析法 / 同位体 / 隕石 / 撮像素子 / 太陽系 / 局所分析 / 同位体分析 / 荷電粒子検出器 / 半導体センサー / 質量分析法 / 表面分析 / 質量分析 / 惑星科学

最近の急速な分析法の進歩により,微小な鉱物間および鉱物内の地球科学的・年代学的情報を引き出すことが可能になりつつある。それにより太陽系形成や惑星形成初期の物質科学的な進化過程が明らかになりつつある。特に,固体地球試料のミクロンサイズの局所表面分析から精密同位体情報を引き出す分析法の実用化により,鉱物の形成・進化過程についての詳細な環境情報並びに時間情報が同時に得られるようになり,従来の地球科学観はまさに一変されつつあるといっても過言ではない(圦本尚義科学67,1997)。これらの局所・表面同位体分析に対して,二次イオン質量分析法(SIMS)は主導的役割を担っている。しかしながら,太陽系形成時を遡り,太陽系を構成する原子が星間雲であった時代を読み取るためには,隕石等の地球外物質中のサブミクロンサイズの結晶から同位体情報を得る必要がある。また,地球深部を探る超高圧実験も下部マントル以深の条件では合成された結晶の大きさはミクロンサイズを下回る。この様に地球惑星科学のフロンティア領域では素部ミクロンからナノ領域における新しい分析法の確立が要請されている。
本研究は,以上の学術的要請に応えるために,我々が独自に開発してきたミクロン領域のSIMS法を発展させ,ナノ領域まで分析可能な質量分析装置(同位体ナノスコープ)の開発と実用化を目的とした。この実現のために,我々の開発した二次元半導体荷電粒子検出素子の能力を大幅に向上させ,Stacked-CMOS active sensor (SCAPS)を完成させた。今回完成した同位体ナノスコープは高分解能SIMSとSCAPSが組み合わしたシステムである。本同位体ナノスコープにより隕石中の酸素同位体分布を測定しその性能を検証した。本研究で達成した性能は100ミクロンの試料領域上で空間分解能1ミクロン,同位体精度0.1%の分解能を持つ同位体比の定量イメージを世界で初めて得ることができた

【研究分担者】
真船文隆	東京大学	大学院総合文化研究科	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
松本一哉	オリンパス光学工業(株)	複合精密技術部	グループリーダー(研究職/">(Kakenデータベース)
高柳功	フォトビットコーポレーション	主任研究員
平田岳史	東京工業大学	大学院・理工学研究科	助教授	(Kakenデータベース)