東京大学生産技術研究所の溝口照康准教授、宮田智衆大学院生、物質・材料研究機構(NIMS)の上杉文彦主幹エンジニアらの研究グループは、電子顕微鏡により、液体の中にある原子1つ1つを可視化し、さらにそれらの原子が液体内部で不均一に運動している様子を観察することに世界で初めて成功した。
同研究グループは、液体でありながら真空下でも揮発しないイオン液体という特殊な液体に注目し、高い空間分解能を持つ電子顕微鏡を用いて原子の動きを観察した。
これまでに開発してきた独自の試料作製法を生かし、イオン液体に金イオンを分散させ、重元素を優先的に可視化できる環状暗視野法というイメージング手法を利用して、液体中の金イオン1つ1つを明瞭に可視化することに成功した。
さらに、連続撮影することで、金イオンが液体内部で移動 (拡散) する様子を観察した。金イオンが動く軌跡から、ある時間では大きく移動し、ある時間では小さな領域に滞在するという不均一な運動をしていることを明らかにした。
そして、その移動量から、金イオンの拡散係数と、その活性化エネルギーを見積もることにも成功した。
同研究は液体中の原子1つ1つの運動を可視化した世界初の研究成果。同研究を発展させることで、液体内部で生じるさまざまな現象の理解が深まり、高性能な電池や溶媒の開発に大きく役立つと期待される。
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