革新的な膜プラットフォームが「ほんの一握りのガス原子」まで分析を可能にする(Innovative membrane platform enables analysis ‘down to a handful of gas atoms’)

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2024-01-17 ノースウェスタン大学

◆ノースウェスタン大学の研究者は、自然のハニカム構造をヒントにした超薄セラミック膜を使用し、ガス分子のリアルタイム分析を可能にする新しい手法を開発しました。
◆この手法は高真空透過型電子顕微鏡(TEM)内で作用し、ガス原子の独自の結合を推定するだけでなく、ナノ構造のイメージングを向上させます。シリコンニトリドマイクロチップは背景散乱を最小限に抑え、最薄部分が1/5の厚さであるため、高い分解能(1.02オングストローム)を実現。このプラットフォーム技術は、広範な分野での利用が期待されています。

<関連情報>

高空間分解能と分光可視性を備えたその場顕微鏡用超薄膜窒化ケイ素マイクロチップ Ultrathin silicon nitride microchip for in situ/operando microscopy with high spatial resolution and spectral visibility

Kunmo Koo, Zhiwei Li, Yukun Liu, Stephanie M. Ri,
Science Advances  Published:17 Jan 2024 DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adj6417

Abstract

Utilization of in situ/operando methods with broad beams and localized probes has accelerated our understanding of fluid-surface interactions in recent decades. The closed-cell microchips based on silicon nitride (SiNx) are widely used as “nanoscale reactors” inside the high-vacuum electron microscopes. However, the field has been stalled by the high background scattering from encapsulation (typically ~100 nanometers) that severely limits the figures of merit for in situ performance. This adverse effect is particularly notorious for gas cell as the sealing membranes dominate the overall scattering, thereby blurring any meaningful signals and limiting the resolution. Herein, we show that by adopting the back-supporting strategy, encapsulating membrane can be reduced substantially, down to ~10 nanometers while maintaining structural resiliency. The systematic gas cell work demonstrates advantages in figures of merit for hitherto the highest spatial resolution and spectral visibility. Furthermore, this strategy can be broadly adopted into other types of microchips, thus having broader impact beyond the in situ/operando fields.

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