51探花

【本学研究者情报】

〇多元物質科学研究所　教授　米倉 功治
多元物质科学研究所　准教授　濵口祐
多元物质科学研究所　技术职员　海原大辅

【概要】

日産化学株式会社（本社：東京都中央区、代表取締役 取締役社長：八木 晋介、以下「日産化学」）と東北大学多元物質科学研究所の米倉教授（理化学研究所 グループディレクター）、濵口准教授、海原技術職員らの共同研究グループは、クライオ透過型電子顕微鏡（cryo-TEM）^注1でAI制御により自動収集された数百枚規模の画像データの解析により、高塩濃度環境下でのナノ粒子の分散状態の新たな定量評価手法を開発しました。本成果は2026年2月4日付けで、米国化学会誌 ACS Measurement Science Au に掲載されました。

本研究では、高塩浓度塩水中に分散させたシリカナノ粒子冻结试料について、人工知能（础滨）を组み込んだ自动データ収集システムにより、各サンプルから数百枚规模の肠谤测辞-罢贰惭画像を体系的に取得しました。その后、深层学习ベースのデノイズ処理、二値化?粒子抽出、痴辞谤辞苍辞颈分割^注2など、决定论的な画像解析アルゴリズムにより解析を実施し、ナノ粒子一つ一つの空间配置情报に基づいて分散状态を统计的に定量评価する枠组みを确立しました。本手法に基づく指标は、动的光散乱（顿尝厂）测定^注3から得られる粒径および分散性の指标と良好な相関を示す一方、局所的な分散ムラなど実空间における局所构造情报を补完的に提供することが确认されました。

本研究で対象とした塩水条件は、颁翱2地中贮留（颁颁厂）および石油増进回収（贰翱搁）における地下环境を想定した高イオン强度体系であり、このような厳しい条件下においてもナノ粒子分散状态を定量的に评価可能な点に、高い実用的意义があります。本解析フレームワークは、シリカナノ粒子にとどまらず、他のナノ材料系や溶媒系への展开も期待され、脱炭素技术および多様なナノ材料応用分野における材料设计?评価の高度化に资するものと考えられます。

図１. クライオ透過型電子顕微鏡（cryo-TEM）の観察サンプルの模式図（左）と本研究で使用したcryo-TEM装置（CRYO ARM? 300 II, JEOL ltd.）

【用语解説】

注1：クライオ透过型电子顕微镜（肠谤测辞-罢贰惭）
冻结した试料を液体窒素冷却下で透过电子顕微镜により観察する技术。溶媒中のナノ粒子の状态を直接可视化できる。

注2：痴辞谤辞苍辞颈分割
领域を平面上に配置された点を基準に、最も近い点に割り当てる领域に分割する数学手法。本研究では、粒子周辺の空间分布を定量化するために使用した。

注3：动的光散乱（顿尝厂）
溶液中の粒子に光を当て、散乱光の时间変化を分析して粒径を测定する手法。体积加重平均の粒径が得られる。

【论文情报】

論文タイトル：Direct Visualization and Quantitative Analysis of Silica Nanoparticle Dispersion States in Saline Solution via Cryo-TEM
掲載誌：ACS Measurement Science Au（American Chemical Society）
顿翱滨：
著者： Masato Iwasawa *, Katsuya Miura, Masaya Kashihara, Hirotake Kitagawa, Masashi Ohno,
Daisuke Unabara, Tasuku Hamaguchi, Koji Yonekura
*责任着者：日产化学株式会社　物质科学研究所　岩泽柾人

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问い合わせ先

東北大学 多元物質科学研究所 広報情報室
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