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材料科学：原子スケール振動分光法を用いた同位体拡散の画像化
Nature 603, 7899 doi: 10.1038/s41586-022-04405-w
光やイオンをプローブとして用いる最高感度の同位体分析法であっても、その空間分解能は、数百ナノメートルに制限されている。電子プローブを用いる振動分光法によって、より高い空間分解能が達成されているが、原子レベルの同位体検出はこれまで困難だった。今回我々は、原子レベルの振動分光法による、13Cグラフェンに埋め込まれた12C炭素原子の明確な同位体画像化と自己拡散モニタリングについて示す。我々はまず、13Cグラフェンの既存の亀裂の中に12C炭素原子ドメインを成長させた後、600°Cで数時間アニール処理した。そして、走査型透過電子顕微鏡–電子エネルギー損失分光法を用いて同位体マップを取得し、急速に拡散した12C原子の偏析を確認した。このマップからはまた、グラフェン層が2時間後に100 nmの範囲にわたって同位体的に均一になることも示された。今回の結果は、成長時とアニーリング時の自己拡散による炭素原子の高い可動性を実証している。今回の画像化手法はナノ同位体の操作とモニタリングの基本的な方法をもたらす可能性があり、そうした方法は、ナノスケールの同位体標識化や追跡に役立つと思われる。
