原子スケールでの物質の探索 |マサチューセッツ工科大学ニュース

MIT.nano は、新しい X 線回折 (XRD) 装置を特性評価ツールセットに追加し、施設ユーザーがナノスケールで材料を分析する能力を強化しました。 MIT のキャンパスには多くの XRD システムが存在しますが、この新しい機器である Bruker D8 Discover Plus は、高輝度マイクロフォーカス銅 X 線源を備えているという点でユニークであり、大面積検出器を使用して薄膜サンプルの小さな領域を測定するのに最適です。

この新しいシステムは、Characterization.nano の X 線回折およびイメージング共有実験施設 (SEF) 内に設置されており、高度な機器により、研究者は非常に小さなスケールで材料の「内部を見る」ことができます。ここでは、科学者やエンジニアは、材料を損傷することなく表面、層、内部構造を検査し、詳細な 3D 画像を作成して組成と組織をマッピングできます。収集された情報は、エレクトロニクスやエネルギー貯蔵からヘルスケアやナノテクノロジーに至るまで、さまざまな用途の材料研究をサポートしています。

「Bruker 装置は、研究者が材料の構造と特性について効率的に洞察を得るのに役立つ MIT.nano への重要な追加機能です」と、Characterization.nano X 線回折およびイメージング SEF の研究スペシャリスト兼運用マネージャーであるチャーリー セッテンスは述べています。 「これは私たちの研究室に高性能の回折機能をもたらし、ルーチンの相同定から複雑な薄膜微細構造分析や高温研究まであらゆるものをサポートします。」

X線回折とは何ですか?

X 線について考えるとき、人々は多くの場合、軟組織とは対照的に骨などの緻密な構造が現れる医療画像処理をイメージします。 X 線回折はその概念をさらに発展させ、X 線が原子面と相互作用するときに形成される干渉パターンを測定することによって材料の結晶構造を明らかにします。これらの回折パターンは、材料の結晶相、粒子サイズ、粒子の配向、欠陥、およびその他の構造特性に関する詳細な情報を提供します。

XRD は多くの分野で不可欠です。土木技術者はこれを使用して、コンクリート混合物の成分を分析し、材料の経時的変化を監視します。材料科学者は、新しい微細構造を設計し、さまざまな元素の組み合わせによって原子配列がどのように変化するかを追跡します。電気技術者は、半導体製造に不可欠な基板上への結晶薄膜の堆積を研究しています。 MIT.nano の新しい X 線回折計は、これらすべてのアプリケーションやその他のアプリケーションをサポートします。

「もう 1 つの高解像度 XRD が追加されたことで、これらの非常に人気のあるツールを使用する時間がはるかに簡単になります」と、MIT 材料科学工学部の博士課程の学生である Fred Tutt 氏は言います。 「新しい Bruker の幅広いオプションにより、私や私のグループのメンバーは、現在の XRD ツールでは簡単にアクセスできない、より特殊な測定を行うことが容易になります。」

より近くで、より鮮明に見る

2 つの古いシステムを置き換える Bruker D8 Discover Plus は、Characterization.nano 機能のいくつかの主要なアップグレードとともに、最新の X 線回折技術を MIT.nano に導入します。重要な機能の 1 つは、高輝度マイクロフォーカス銅 X 線源で、2 mm から 200 ミクロンまでの小さなスポット サイズから強力な X 線を生成できます。

MIT.nano X 線回折およびイメージング施設の MIT.nano 研究専門家、ジョーダン コックス氏は次のように述べています。

もう 1 つのハイライトは、面内 XRD です。これは、不均一な粒子配向を持つ薄膜の表面回折研究を可能にする技術です。

「面内 XRD は、工場で開始される多くの薄膜プロジェクトとよく合います」と Settens 氏は言います。研究者がMIT.nanoのクリーンルームで薄膜コーティングを堆積した後、表面の上部100ナノメートルを選択的に測定できると同氏は説明する。

しかし、回折パターンを収集するだけではありません。新しいシステムには、高度なデータ分析のための強力なソフトウェア スイートが含まれています。コックス氏とセッテンス氏は現在、回折計の操作方法と、回折計が提供する貴重な構造データの分析および解釈方法をユーザーにトレーニングしている。

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