アプリケーション

最近、2025年のノーベル化学賞が「金属有機構造体（MOF）の開発」により北川進、リチャード・ロブソン、オマール・ヤギの3氏に授与されました。 3人の受賞者は、ガスやその他の化学種が通過できる巨大な内部空間を持つ分子構造を創製しました。金属有機構造体（MOF）として知られるこれらの構造は、砂漠の大気からの水分抽出や二酸化炭素の捕捉から、有毒ガスの貯蔵や化学反応の触媒まで、幅広い用途に応用されています。 金属有機構造体（MOF）は、金属イオンまたはクラスターが有機リガンドを介して結合した結晶性多孔質材料の一種です（図1）。その構造は「金属ノード＋有機リンカー」の三次元ネットワークとして考えられ、無機材料の安定性と有機化学の設計柔軟性を兼ね備えています。この汎用性の高い構造により、MOFは周期表上のほぼすべての金属と、カルボキシレート、イミダゾレート、ホスホネートなどの多様なリガンドから構成することができ、細孔サイズ、極性、化学環境を精密に制御することが可能です。 図1. 金属有機構造体の模式図 1990年代に最初の永久多孔性MOFが登場して以来、HKUST-1やMIL-101といった代表的な例を含め、数千種類の構造フレームワークが開発されてきました。これらのMOFは極めて高い比表面積と細孔容積を有し、ガス吸着、水素貯蔵、分離、触媒、さらには薬物送達といった独自の特性を備えています。一部の柔軟なMOFは、吸着や温度に応じて可逆的な構造変化を起こし、「呼吸効果」などの動的挙動を示します。MOFは、その多様性、調整可能性、そして機能化により、多孔質材料研究の中心的なテーマとなり、吸着性能と特性評価手法の研究のための確固たる科学的基盤を提供しています。 MOFの特性評価 MOF の基本的な特性評価には、通常、結晶度と相純度を決定するための粉末 X 線回折 (PXRD) パターンと、細孔構造を検証して見かけの表面積を計算するための窒素 (N₂) の吸着/脱着等温線が含まれます。 他によく使用される補完的な手法としては、次のようなものがあります。 熱重量分析（TGA） : 熱安定性を評価し、場合によっては細孔容積を推定できます。 水安定性試験 : 水中およびさまざまな pH 条件における構造の安定性を評価します。 走査型電子顕微鏡（SEM） : 結晶のサイズと形態を測定し、エネルギー分散型 X 線分光法 (EDS) と組み合わせて元素の組成と分布を調べることができます。 核磁気共鳴（NMR）分光法 : サンプル全体の純度を分析し、混合リガンド MOF 内のリガンド比を定量化できます。 誘導結合プラズマ発光分光法（ICP-OES） : サンプルの純度と元素比を決定します。 拡散反射赤外フーリエ変換分光法（DRIFTS） : フレームワーク内の IR 活性官能基の有無を確認します。 単結晶X線回折（SCXRD） : 正確な構造情報を提供します。 以下は、各特性評価方法のサンプル準備と主要なデータ分析ポイントの簡単な概要です。 1. 粉末X線回折（PXRD） PXRDは結晶構造と相純度を決定します。実験的な回折パターンを単結晶XRDデータから得られたシミュレーションパターンと比較することで、相純度を確認します。試料は通常、粉末をペレット状に圧縮するか、キャピラリーに装填した状態で測定され、測定中は優先配向効果を避けるため回転が加えられます。ピークの広がりは通常、結晶性が低いのではなく、結晶子サイズが小さいことを示しています。 2. 窒素吸着・脱着等温線 77 Kで測定されたN₂吸着／脱着等温線は、細孔構造の確認、表面積と細孔容積の計算、および細孔径分布の評価に用いられます。信頼性の高い測定を行うためには、サンプルを完全に活性化して溶媒を除去する必要があり、サンプルの質量は非常に重要です。サンプル質量（g）と比表面積（m²/g）の積は、通常100 m²を超える必要があります。 表面積はBETモデルを用いて計算されます。正確なBET結果を得るには、ルケロールの基準に従って等温線の線形領域を適切に選択する必要があります。誤った選択は、表面積に数倍の誤差をもたらす可能性があります（図2、表1）。 CIQTEK Climberシリーズ機器 特徴 自動BETポイント選択 人的エラーを排除し、MOF でも信頼性の高い結果を提供します。 図2. (a) 正しいデータ点（破線の左側）を示すルーケロールプロット。(b) BETプロットc（緑）およびd（ピンク）に使用された区間を示すN₂吸着／脱着等温線。(c、d) p/p₀範囲がそれぞれ0.17～0.27および0.004～0.05のBETプロット。実線はp/p₀（ルーケロール基準iii）におけるn(m)に対応し、破線は1/√C + 1（基準iv）に対応する。 表1. 図2のプロットcとdのBET面積、傾き、切片、C定数、単層容量n(m)、R²、1/√C + 1、および対応するp/p₀値。 3. 熱重量分析（TGA） TGAは熱安定性を評価し、溶媒損失に基づいて細孔容積を概算できます。分解挙動はキャリアガス（N₂、空気、O₂）に大きく依存するため、報告書にはその旨を記載する必要があります。TGAを温度可変PXRDまたは吸着実験と組み合わせることで、熱処理後の構造安定性を検証できます。 4. 走査型電子顕微鏡（SEM） SEMは結晶の形態とサイズを観察し、EDSと組み合わせて元素分析を行うことができます。MOFは絶縁体であることが多いため、帯電アーティファクトが発生する可能性がありますが、通常は導電層（AuやOsなど）でコーティングすることで軽減されます。加速電圧は解像度と表面の詳細に影響を与えます。加速電圧を高くすると結晶の輪郭は鮮明になりますが、表面の特徴が損傷する可能性があります。EDSによる定量分析では、対象金属との信号の重なりを避けるため、コーティング元素を考慮する必要があります。 図3. PCN-222(Fe)のSEM像：オスミウムコーティングあり（a, c）およびコーティングなし（b, d）、2 kV（a, b）および15 kV（c, d）。スケールバー：5 μm。 5. その他の補完的なテクニック ICP-OES/MS : 金属比率を定量化し、不純物や浸出を検出します。サンプルは酸分解によって完全に溶解する必要があります。 NMR分光法 溶解 NMR はリガンド比、残留モジュレーター、溶媒除去を測定します。固体 NMR はリガンド環境と分子相互作用を調べます。 ドリフト : フレームワーク内の特徴的な官能基を確認し、ガス流または可変温度下での吸着を研究します。 複数の特性評価方法を組み合わせることで、MOF の構造、多孔性、組成を包括的に把握でき、パフォーマンス分析やメカニズム研究に信頼性の高いサポートを提供できます。 参考文献: ルーケロール、F. 他、 粉体および多孔質固体による吸着：原理、方法論および応用 、第14章、Academic Press、2015年。 ハワース、AJ 他、 化学。材料。 2017、29、26–39。 DOI: 10.1021/acs....

最近、中国科学院上海マイクロシステム情報技術研究所の王浩民率いる研究チームは、ジグザググラフェンナノリボン（zGNR）の磁性を、 CIQTEK 走査型窒素空孔顕微鏡 （SNVM） 。 研究チームはこれまでの研究を基に、六方晶窒化ホウ素（hBN）に金属粒子をあらかじめエッチングして配向した原子溝を形成し、気相触媒化学蒸着（CVD）法を用いて溝内にキラルグラフェンナノリボンを制御的に作製し、hBN格子に埋め込まれた約9nm幅のzGNRサンプルを得た。SNVMと磁気伝導測定を組み合わせることで、研究チームは実験においてその固有磁性を直接確認した。この画期的な発見は、グラフェンベースのスピンエレクトロニクスデバイス開発の確固たる基盤を築くものである。「六方晶窒化ホウ素格子に埋め込まれたジグザググラフェンナノリボンの磁性の兆候」と題された関連研究成果は、権威ある学術誌に掲載されている。 「自然素材」。 グラフェンは、ユニークな二次元材料として、従来の磁性材料におけるd/f軌道電子の局在磁気特性とは根本的に異なるp軌道電子の磁気特性を示し、純粋炭素系磁性の探究に向けた新たな研究方向を切り開きます。ジグザググラフェンナノリボン（zGNR）は、フェルミ準位付近に特異な磁気電子状態を有する可能性があり、スピンエレクトロニクスデバイスの分野で大きな可能性を秘めていると考えられています。しかし、zGNRの磁性を電気輸送法で検出するには、多くの課題があります。例えば、下から組み立てたナノリボンは、デバイスを安定的に製造するには長さが短すぎることがよくあります。さらに、zGNRエッジの化学反応性が高いため、不安定性やドーピングの不均一性が生じる可能性があります。さらに、より細いzGNRでは、エッジ状態の強い反強磁性結合により、磁気信号を電気的に検出することが困難になる場合があります。これらの要因が、zGNRの磁性を直接検出することを妨げています。 hBN格子に埋め込まれたZGNRは、高いエッジ安定性と固有の電場特性を示し、zGNRの磁性を検出するのに理想的な条件を作り出します。この研究では、研究チームは CIQTEK 室温SNVM zGNR の磁気信号を室温で直接観察します。 図1: 六方晶窒化ホウ素格子に埋め込まれたzGNRの磁気測定 走査 窒素空孔顕微鏡 作製した約9ナノメートル幅のzGNRトランジスタは、電気伝導測定において高い導電性と弾道伝導特性を示した。磁場の影響下では、デバイスは顕著な異方性磁気抵抗を示し、4Kで約175Ωの磁気抵�

に基づいて d ual-beam e レクトロン m icroscope DB550 独立して制御されています Ciqtek 、 t ransmission e レクトロン m icroscope（TEM） 28nmプロセスノードチップのナノスケールサンプル準備が正常に達成されました。 TEM検証は、各構造の重要な次元を明確に分析し、半導体プロセスの欠陥分析と収量の改善のための国内の精密検出ソリューションを提供します。 

金属材料は、現代の産業で不可欠な役割を果たしており、そのパフォーマンスは製品の品​​質とサービス生活に直接影響します。 材料科学の継続的な開発により、金属材料の顕微鏡構造と組成分析には、より高い要件が提案されています。 高度な特性化ツールとして、走査型電子顕微鏡（SEM） 高解像度の表面形態情報を提供し、元素組成決定のための分光分析技術と組み合わせることができ、金属材料研究の重要なツールになります。 この記事は、金属材料の特性評価におけるSEMテクノロジーの適用について議論し、関連する研究の参照とガイダンスを提供することを目的としています。 電子顕微鏡の基本原理（SEM）走査型電子顕微鏡の動作原理は、電子ビームとサンプル表面との間の相互作用に基づいています。 高エネルギー電子ビームがサンプル表面をスキャンすると、二次電子、後方散乱電子、特性X線などを含むさまざまな信号が生成されます。これらの信号は、対応する検出器によって収集され、サンプルの表面形態画像または元素分布マップを形成するために処理されます。 金属材料のSEMサンプル調製微細構造分析： Ciqtek EMは、研究者が観察するのに役立つ高解像度の画像を提供します 金属の微細構造と、穀物のサイズ、形状、位相などの複合材料の微細構造を分析する 分布、および欠陥（たとえば、亀裂、および包含）。 これは、関係を理解するために重要です 材料特性と処理技術の間。 αβチタン合金熱の影響を受けたゾーンは、溶接接合部で最も脆弱な領域です。 微細構造の変化を研究します 溶接領域の特性は、溶接の問題を解決し、溶接品質を改善するために非常に重要です。 構成分析：EDSまたはWDSシステムが装備されている、 ciqtek sem 定性的と 定量的元素組成分析。 これは、分布を研究するために非常に重要です 合金要素のパターンと材料特性への影響。 edsによるエレメンタルライン分析SEMとEDS分析を組み合わせることにより、 組成の変化と 不純物の要素分布溶接領域を観察できます。 障害分析： 骨折、腐食、その他の形態の損傷などの故障後、金属で発生します 複合材料Ciqtek SEMは、メカニズム障害を分析するための重要なツールです。 調べることによって 骨折表面、腐食生成物など、故障の根本原因を識別し、提供することができます 材料の信頼性と寿命を改善するための洞察。 2A12アルミニウム合金成分の故障2A12アルミニウム合金はさまざまな降水段階を示します。 形態学�

CIQTEK FIB-SEM 実践デモンストレーション 集束イオンビーム走査型電子顕微鏡 (FIB-SEM)は、欠陥診断、修復、イオン注入、その場処理、マスク修復、エッチング、集積回路設計の修正、チップデバイス製造などのさまざまな用途に不可欠です。 、マスクレス処理、ナノ構造作製、複雑なナノパターニング、材料の三次元イメージングと分析、超高感度表面分析、表面改質、透過型電子顕微鏡による試料作製。 CIQTEK は、独立して制御可能な

CIQTEK FIB-SEM 実践デモンストレーション 集束イオンビーム走査型電子顕微鏡 (FIB-SEM)は、欠陥診断、修復、イオン注入、その場処理、マスク修復、エッチング、集積回路設計の変更、チップデバイスの製造、マスクレス処理、ナノ構造の製造、複雑なナノパターニング、材料の三次元イメージングと分析、超高感度表面分析、表面改質、透過型電子顕微鏡による試料作製。 CIQTEK は、FIB-SEMDB550を導入しました。これは、独立して制御可能な集束機能を備えた電界放射型走査電子顕微鏡 (FE-SEM) を備えています。イオン ビーム (FIB) カラム.これは、エレガントで汎用性の高いナノスケール分析および試料調製ツールであり、「スーパートンネル」電子光学技術、低収差、非透過性を採用しています。ナノスケール分析を保証する低電圧および高分解能機能を備えた磁気対物レンズ設計。 イオンカラムは、非常に安定した高品質のイオンビームを備えた Ga+ 液体金属イオン源を促進し、ナノ加工能力を保証します。 DB550 には、ナノマニピュレーター、ガス注入システム、対物レンズ用の電気的汚染防止機構、およびユーザーフレンドリーな GUIソフトウェアが統合されており、オールインワンのナノスケール分析および製造ワークステーション。 DB550 の卓越したパフォーマンスを紹介するために、CIQTEK は 「CIQTEK FIB-SEM 実践デモンストレーション」と呼ばれる特別イベントを計画しました。 このプログラムでは、この最先端の装置の広範なアプリケーションをデモンストレーションするビデオを提示します。材料科学、半導体産業、生物医学研究などの分野。視聴者は、DB550 の動作原理を理解し、その見事なマイクロスケール画像を鑑賞し、科学研究と産業開発に対するこの技術の重要な意味を探究します。 フェライト・マルテンサイト鋼の透過試験片の作製 FIB-SEM DB550 CIQTEK

金属骨折とは? 金属が外力を受けて破壊すると、「破面」または「破面」と呼ばれる 2 つの一致する面が残ります。これらの表面の形状と外観には、破壊プロセスに関する重要な情報が含まれています。 ⑥破断面の形態を観察・研究することで、破壊の原因、性状、様式、メカニズムを解析することができます。また、破壊時の応力状態と亀裂の伝播速度についての洞察も得られます。 「現場」調査と同様に、破面には破壊の全過程が保存されます。したがって、破面の検査と分析は、金属破壊を研究する上で重要なステップおよび方法です。 走査型電子顕微鏡は、被写界深度が深く分解能が高いため、破壊解析の分野で広く使用されています。 金属破壊解析における走査電子顕微鏡pe の応用 金属の破壊はさまざまな故障モードで発生する可能性があります。破壊前の変形レベルに基づいて、脆性破壊、延性破壊、または両方の混合に分類できます。さまざまな破壊モードは特徴的な顕微鏡形態を示し、CIQTEK走査電子顕微鏡の特性評価は、研究者が破面を迅速に分析するのに役立ちます。 延性破壊 延性破壊とは、部品が大幅に変形した後に発生する破壊を指し、その主な特徴は、明らかな巨視的な塑性変形が発生することです。巨視的な外観は、ディンプルを特徴とする繊維状の破面を備えたカップコーンまたはせん断状です。図 1 に示すように、マイクロスケールでは、破面はディンプルと呼ばれる小さなカップ状の微細孔で構成されます。ディンプルは、材料内の局所的な塑性変形によって形成される微小空洞です。それらは核形成、成長、合体を繰り返し、最終的には破壊に至り、破壊面に痕跡を残します [32]。 図 1: 金属の延性破断面 / 10kV / インレンズ 脆性破壊 脆性破壊とは、コンポーネントに大きな塑性変形を伴わずに発生する破壊を指します。材料は破断する前に塑性変形をほとんどまたはまったく受けません。巨視的には結晶質に見えますが、微視的には粒界破壊、へき開破壊、または準へき開破壊を示すことがあります。図2に示すように、金属の脆性と延性が混合した破面です。延性破壊領域では、顕著なディンプルが観察されます。脆性破壊領域では、異なる結晶方位に沿って粒界脆性破壊が発生します。マイクロスケールでは、破断面は明確な粒界と 3 次元の外観を持つ、粒子の複数のファセットを示します。滑らかで特徴のない形態が粒界で観察されることがよくあります。結晶粒が粗大な場�

要約: チタンホワイトとして広く知られている二酸化チタンは、塗料、プラスチック、ゴム、製紙、インク、繊維などのさまざまな産業で広く使用されている重要な白色無機顔料です。研究によると、物理的性質は、また、光触媒性能、隠蔽力、分散性などの二酸化チタンの化学的特性は、その比表面積や細孔構造と密接に関係しています。 二酸化チタンの比表面積や細孔径分布などのパラメーターを正確に特徴付けるために静的ガス吸着技術を使用すると、その品質を評価し、特定の用途での性能を最適化することができ、それによってさまざまな分野での有効性をさらに高めることができます。 二酸化チタンについて: 二酸化チタンは、主に二酸化チタンから構成される重要な白色無機顔料です。色、粒径、比表面積、分散性、耐候性などのパラメータがさまざまな用途における二酸化チタンの性能を決定しますが、比表面積は重要なパラメータの 1 つです。比表面積と細孔サイズの特性評価は、二酸化チタンの分散性を理解するのに役立ち、それによってコーティングやプラスチックなどの用途での性能を最適化できます。高い比表面積を有する二酸化チタンは、通常、より強い隠蔽力と着色力を示します[15]。 さらに、研究では、二酸化チタンを触媒担体として使用する場合、細孔径が大きいほど活性成分の分散が向上し、全体的な触媒活性が向上する一方、細孔径が小さいほど活性部位の密度が増加し、触媒活性が向上することが示されています。反応効率の向上につながります。したがって、二酸化チタンの細孔構造を調節することにより、触媒担体としての性能を向上させることができる [19] 。 要約すると、比表面積と細孔径分布の特性評価は、さまざまな用途における二酸化チタンの性能の評価と最適化に役立つだけでなく、製造プロセスにおける品質管理の重要な手段としても機能します。 チタンの正確な特性評価二酸化物を使用すると、その独特の特性をより深く理解し、利用して、さまざまな応用分野の要件を満たすことができます。 二酸化チタンの特性評価におけるガス吸着技術の応用例: 1.脱硝触媒用二酸化チタンの比表面積と細孔径分布の特性評価 選択接触還元 (SCR) は、一般的に適用され研究されている排ガス脱窒技術の 1 つです。触媒は、その性能が窒素酸化物の除去効率に直接影響するため、SCR 技術において重要な役割を果たします。二酸化チタンは脱硝触媒の担体材料として機能し、