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気候変動に対する輸送機関の脱炭素を実現する上で、リチウムバッテリーは鍵となる役割を果たします。しかしながら、性能向上を目的とした新たなバッテリーの化学反応の採用は、バッテリー中の複雑な界面と構造の理解の不足により限定されています。 これらの内、最も知られた構造は固体電解質中間相(Solid-Electrolyte interface、SEI)とバッテリー陽極に存在するパッシベーション層です。このSEIはバッテリーにおいて“最も重要でありながら最も理解が遅れていた”分野と言われてきました。それは陽極の安定性と繰り返し性能を決定するものであるものの、大気や湿度、電子線照射などに対する敏感さから透過型電子顕微鏡（TEM）のような電子光学系を利用したナノスケールでの解析に高いハードルがありました。

Light is a ubiquitous and critical resource in our daily lives. Light facilitates our ability to see, enables near-instantaneous global communications, and is the sole energy source for the photosynthetic organisms that comprise the base of the food chain on Earth. Around the world, scientists and engineers are pushing the limits of light to create the next generation of optical technologies that will enable ultrafast optical computers, self-driving cars, rapid medical diagnostics, and address the global climate crisis.

最新のCMOSを搭載したTEM用デジタルカメラは、各フレームを手動で解析するには大きすぎる量のデータを出力する能力を有しています。もし高い空間分解能と時間分解能でデータを取得した場合には、一回の観察で数百ギガバイトに達するデータを生成することは普通となっています。鍵となるチャレンジは、全てのデータセットから科学的な結論を得る上で詳細な解析を行うことが可能な、必要な情報を含む範囲の最小限のデータを見つけ抽出することです。また、試料の真の構造や変化を隠し、そして破壊してしまう試料ドリフトやノイズのようなデータ中のマイナスの影響を最小化することも重要です。

Gatan Microscopy Suite® (GMS)、あるいはDigitalMicrograph®はGatan社製カメラから得られたデータを処理し可視化するためのツールとスクリプト機能を有しています。その場観察の一連のデータに対しては、これらのツールはIS Playerを通じて利用することが出来ます。本ウェビナーでは、IS Playerに組み込まれたツールを用いたデモを2つのデータセットに対して行います。組み込まれたツールを最大限に活用するための工夫やスクリプト機能を用いた機能の拡張についてご紹介します。本ウェビナーにおけるトピックとしては：

広いアプリケーション分野に対応するK3 IS直接検出型カメラを使用することで、高い操作性と共に低電子線照射条件と高速像観察との間で制約のない条件選択が可能な材料反応のその場キャラクタリゼーションを実現します。K3 ISカメラの広い視野によって、環境TEM中での昇温中の変化、バッテリー正極のリチウム挿入反応、その場実験後のナノワイヤの4D STEMによるひずみ測定といったナノ粒子の変形やダイナミクスの観察が実現されます。加えて、低電子線照射像観察は、バッテリー電極や電解質、金属有機複合体といった電子線照射に敏感な材料のクライオ像観察と組み合わされてきました。電子線照射に敏感な材料のその場観察において、ルックバック機能により重要な現象を逃すのを防ぐ一方で、試料中で引き起こされる現象の実際のデータ取得前にリアルタイムでのフレーム平均化された像観察が可能なこの最先端のカメラにはアドバンテージがあります。

本ウェビナーでは様々な材料の反応に対するその場観察や低電子線照射観察におけるK3 ISカメラの機能にハイライト当て、広いアプリケーションへの対応力や操作性について解説します。我々の研究はその場観察に注力しており、高速電子と電子線照射に敏感な材料の研究についてより詳しくご紹介します。

講演者

DigitalMicrograph® Gatan Microscopy Suite® (GMS) は、高度なハードウェア制御、データの可視化、データ処理をオン/オフラインの両方で行うことができるため、電子顕微鏡の業界標準ソフトウェアツールとなっています。スクリプト機能は標準で含まれており、新しいデータ取得や処理方法を実行したいユーザーに高度なカスタマイズ性を提供しています。

これまでのモデルベースのEELS定量の機能に加えて、ELNESによる相マッピングにはこれまでの計算による散乱断面積モデルに加えて予め取得したリファレンススペクトラム(あるいはスタンダード)を定量計算に用いることが可能となりました。広いエネルギー範囲に対してフィッティングを行うことが可能な実際のエッジ形状を与えることで最終的な定量結果の精度を大きく向上するだけではなく、ELNES相マッピングは同一のイオン化エッジに対して複数のリファレンススペクトラムを読み込み同時に使用することで材料中の異なる相の分離と定量を実現します。本ウェビナーでは、新しいデータ処理機能に焦点を当てたアプリケーション例を示しながら新機能の概要を詳しく説明します。