原研ら,放射光光電子顕微鏡で絶縁物をナノスケール化学分析


日本原子力研究開発機構(原研),高輝度光科学研究センター(JASRI)及び東京大学は共同で,大型放射光施設(SPring-8)の理研軟X線ビームラインBL17SUの放射光光電子顕微鏡(SR-PEEM)を使うことによって,人工的に2wt%のCsを吸着した粘土鉱物(風化黒雲母:部分的に風化した黒雲母)のナノスケールでの化学結合状態の分析法の開発に成功した(ニュースリリース)。

福島第一原子力発電所の事故以降,粘土鉱物に吸着した放射性Csの化学結合の状態の解明が,効率的なCs除染や汚染土壌の減容化など対して重要であることが指摘されてきた。ミクロな粘土鉱物は組成や大きさが粒子毎に異なるため,それぞれの粒子を識別して分析する必要があった。

SR-PEEMは,化学結合状態の実空間分析がナノスケールで可能な魅力的な手法だが,絶縁体に対しては帯電という致命的な問題が発生する。そこで,薄い導電性膜を表面に付着させることでその問題を回避し,人工的にCsを吸着した粘土鉱物に対してナノスケールで元素分布や化学結合の情報が得られることを実証した。

今後,SR-PEEMによる化学分析は,多種多様なCsを含有した粘土鉱物や廃炉に伴う模擬燃料デブリなどの原子力分野に応用されるとともに,ナノ電子デバイスの絶縁材料,移動体通信フィルターデバイスに利用される酸化物圧電材料や酸化物表面で起きる触媒機能の解明など,次世代イノベーションを支えるさまざまな機能性材料の品質や性能向上を目指した研究開発に利用されていくことが期待できるとしている。

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