研究設備一覧

マテリアルサイエンス系には200台を超える共用実験装置が整備されており、学生は、所属研究室の実験装置に加え、これら共用設備の最先端研究装置を日常的に用いて研究活動を行っております。ここでは、それらの実験装置の一部を紹介します。

構造解析装置

原子分解能走査透過型電子顕微鏡・STEM(日本電子 JEM-ARM200F)

原子分解能走査透過型電子顕微鏡・STEM

照射系収差補正装置を搭載し、機械的・電気的安定度を極限まで高めることで、STEM (HAADF) 分解能 0.08 nm が実現された、走査透過電子顕微鏡です。収差補正された電子プローブは、通常の透過電子顕微鏡に比べて、1桁以上高い電流密度を得ることが可能です。この鋭く細い、大電流密度の電子プローブを用いることで、原子レベルの分析が可能になっています。また、エネルギー分散型X線分析装置が装備されており、元素分析を行うことができます。

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高分解能透過型電子顕微鏡・HR-TEM(日立 H-9000NAR)

透過型電子顕微鏡群・TEM

透過電子顕微鏡は、波長が約 0.002 nm - 0.004 nm の電子線を用いて、材料の微細な構造の観察や分析を行うために用いられる装置です。JAISTの透過電子顕微鏡は、これからの材料の研究開発において、無くてはならない基盤的教育研究設備として位置づけられ、ナノマテリアルテクノロジーセンターで集中管理されています。観察対象となる材料や観察・分析の目的などに応じて、各種の透過電子顕微鏡が設置されており、多くの研究室が利用しています。

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走査型電子顕微鏡・SEM (日立 S-4100、S-4500、S-5200)

走査型電子顕微鏡群・SEM

走査型電子顕微鏡は、試料の表面構造の観察や組成分析を行うために用いられる装置です。観察対象となる材料や観察・分析の目的などに応じて、各種の走査型電子顕微鏡が設置されており、多くの研究室が利用しています。

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核磁気共鳴スペクトル測定装置・NMR 800MHz (Bruker BopSpin Inc., AVANCE Ⅲ)

核磁気共鳴スペクトル測定装置群・NMR

プロトン(1H)共鳴周波数が800MHzに相当する磁場強度18.8テスラの大変強力な超電導磁石を持つNMR装置です。1H、15N、13Cを検出できる極低温高感度検出器が接続されています。この検出器は信号の検出系を低温に冷やすことで熱によるノイズを減らしてシグナルとノイズの比を従来の4~5倍に向上させています。

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電子スピン共鳴装置・ESR(日本電子 JES-RE3X)

電子スピン共鳴装置・ESR

電子スピン共鳴(Electron Spin Resonance)、別名電子常磁性共鳴(Electron Paramagnetic Resonance)は、物質中に存在する不対電子にに連続的に強度を変えた静磁場を印加してそのエネルギー準位をZeeman分裂させた上で、一定の周波数のマイクロ波の共鳴吸収スペクトルを観測する方法である。不対電子を有する材料、例えば磁性材料、触媒材料および非晶質シリコンなどの解析に広く利用されている。

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薄膜材料結晶性解析・XRD(PANalytical X'Pert PRO MRD)

X線回折装置・XRD

本装置は、あらゆる薄膜材料の統合的な解析が可能な高性能X線回折装置です。非破壊で薄膜と基板の同時解析が可能であり、様々な薄膜材料の構造情報を簡便かつ精密に得ることができます。

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元素・質量分析装置

フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計・FT-ICR MS (Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry) (ブルカーダルトニクス社 Solarix-JA)

フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計・FT-ICR MS

FT-ICR MSは、イオンを高磁場のかかったセルに導入し、イオンサイクロトロン運動の周回周期を検出します。それにより得られたFIDデータをフーリエ変換することでイオンの質量電荷比に応じたスペクトルを得ることができます。またFT-ICR MSは、極めて高分解能であるためミリマス測定が可能です。

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ラザフォード後方散乱分析装置(日新ハイボルテージ(株)社製、NT-1700H型)

ラザフォード後方散乱分析装置・RBS

本装置によって、試料元素の「種類、数、及びそれらの深さ分布情報」が分かります。密度がわかる薄膜の場合は、これを元にして膜厚が分かり、逆に膜厚が分かるとその膜の密-度が分かります。Fe,Wなどの重元素の絶対量測定が得意です。C(炭素)より軽い元素の定量測定は難しくなりますが、軽元素でも、例えば、SiO2やSi3N4のO/SiやN/Siの組成比は、誤差10%程度での測定が可能です。

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X線光電子分光装置・XPS(島津製作所 Kratos AXIS-ULTRA DLD)

X線光電子分光装置・XPS

XPSは、試料の表面近傍に存在する構成元素と電子状態を精密に分析する装置です。本装置は、微小領域の観察と微量元素の高感度測定が可能な世界最高水準の高性能XPSです。

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電子プローブマイクロアナライザー・EPMA(日本電子/JXA-8900L)

電子プローブマイクロアナライザー・EPMA

電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)は、試料に電子線を照射して含有元素の定性・定量分析を行う装置であり、ナノマテリアルテクノロジーセンターで集中管理されています。

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物性解析・その他装置

ラマン散乱分析装置(HORIBA-JY T64000)

ラマン散乱分析装置

固体や液体の試料にレーザー光を照射し、放射されるラマン散乱光を観測することにより、物質の化学組成の同定や分子構造の解析を行います。トリプルモノクロメーター装備のHORIBA-JY T64000は、有機化合物、ナノカーボン、半導体結晶、ナノ粒子など、様々な機能性材料の超高分解能ラマン分光測定が可能です。

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物理特性測定装置・PPMS-TTO ( Physical Property Measurement System: Thermal Transport Option )(カンタム・デザイン社)

物理特性測定装置・PPMS-TTO

カンタムデザイン社のPPMSは、9テスラの超伝導マグネットを搭載し、物質の電気伝導率、比熱、磁化率などの物理特性を、広範な温度領域で測定することができる装置です。本装置にはサーマル・トランスポート・オプションが付いており、材料の熱電能や熱伝導率の測定も可能となっています。

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超伝導量子干渉磁束計・SQUID(Quantum Design MPMS)

超伝導量子干渉磁束計・SQUID

超伝導体のリングに一つまたは二つのジョセフソン接合を含む素子を、超伝導量子干渉素子(SQUID)と呼びます。リングを貫く磁束が変化すると、ジョセフソン接合を流れるトンネル電流は磁束量子の整数倍で変化するため、SQUIDは高感度の磁束計として働きます。これらの装置はSQUIDを搭載した磁束計(5Tと7Tの2台体制)で、物質の微小な磁束の変化を検出することができる装置です。さまざまな有機・無機化合物の磁気的性質を調べるために使用されています。

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集束イオンビーム加工装置・FIB(SIIナノテク SMI3050)

集束イオンビーム加工装置・FIB

SIIナノテク社製 SMI3050は、世界最高水準の性能を持つ高性能集束イオンビーム(FIB)加工装置です。断面加工、TEM試料作製、ナノスケールの微細パターニング、3次元ナノ構造体の作製などが可能です。

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