ラマン分光法により明らかになった、 チャネルロドプシンのチャネル開閉メカニズム / Research on cathodes of lithium-ion batteries by synchrotron soft X-ray spectromicroscopy
日程 :
2023年7月24日(月) 1:00 pm - 3:00 pm
場所 :
オンライン開催
講師 : （１）柴田 佳成 氏 （２）Zhang Wenxiong 氏 所属 : 物性研究所 井上研究室 原田研究室 世話人 : セミナー係：木内久雄（原田研究室）
e-mail: kiuchi@issp.u-tokyo.ac.jp講演言語 : 英語と日本語
e-mail: kiuchi@issp.u-tokyo.ac.jp講演言語 : 英語と日本語
講師（１）：柴田 桂成 氏
題目：ラマン分光法により明らかになった、チャネルロドプシンのチャネル開閉メカニズム
概要：
チャネルロドプシン(ChR)は、7本の膜貫通ヘリックスと発色団であるレチナールから構成される。ChRは光吸収に伴い光サイクル反応を示し、光受容イオンチャネルとして機能するため、光遺伝学の中心的なツールとして注目されている。しかし、チャネル開閉機構は未解明である。そこで我々は、チャネル開閉機構の解明を目的に、代表的なChRであるC1C2におけるレチナールの構造を、時間分解ラマン分光法を用いて測定した。すべての光中間体における測定を行った結果、チャネル開状態においてレチナールが高度にねじること、そしてレチナールのねじれとプロトン化が、チャネル開閉を制御していることを明らかにした。
講師（２）：Zhang Wenxiong 張 文雄 氏
題目：Research on cathodes of lithium-ion batteries by synchrotron soft X-ray spectromicroscopy
概要：
Lithium-ion batteries (LIBs) are attracting attention as a promising technology to realize a low-carbon society. The performance of LIBs was mainly determined by the active materials of the cathode and anode. To fully understand the physical properties of cathode materials, it is essential to obtain the surface and bulk information on cathode materials and a better understanding of the electronic structure based on the Li-ion intercalation/deintercalation reactions. Synchrotron radiation facilities offer advanced capabilities for studying the chemical and electronic structure of cathode materials at high spatial and energy resolutions. By combining soft X-ray microscopy with spectroscopic techniques, it becomes possible to correlate local structural changes with the electronic and chemical properties of the cathode materials.
This report will elucidate the surface electronic structure of the prototypical LiCoO2 cathode particle by surface-sensitive microscopic resonant X-ray photoemission spectroscopy using 3DnanoESCA [1]. Meanwhile, the chemical-state changes of the individual LiCoO2 particles after the charging will be explained by bulk-sensitive microscopic absorption spectroscopy using scanning transmission X-ray microscopy (STXM) [2]. In addition, the air-oxidation nature of the olivine-type LiFe0.6Mn0.4PO4 nanowires with carbon sheath will be demonstrated by STXM [3]. Overall, synchrotron soft X-ray spectromicroscopy provides a powerful toolset for understanding the Li-ion intercalation/deintercalation mechanism of cathode materials in LIBs. It allows researchers to obtain detailed elemental, chemical, and structural information with high spatial resolution, enabling the development of more efficient and durable battery materials.
[1] Z. Wenxiong et al., CrystEngComm, 25, 183-188 (2023).
[2] Z. Wenxiong et al., Sci. Rep., 13, 4639 (2023).
[3] Z. Wenxiong et al., J. Electron Spectrsc. Relat. Phenom., 266, 147338 (2023).
This report will elucidate the surface electronic structure of the prototypical LiCoO2 cathode particle by surface-sensitive microscopic resonant X-ray photoemission spectroscopy using 3DnanoESCA [1]. Meanwhile, the chemical-state changes of the individual LiCoO2 particles after the charging will be explained by bulk-sensitive microscopic absorption spectroscopy using scanning transmission X-ray microscopy (STXM) [2]. In addition, the air-oxidation nature of the olivine-type LiFe0.6Mn0.4PO4 nanowires with carbon sheath will be demonstrated by STXM [3]. Overall, synchrotron soft X-ray spectromicroscopy provides a powerful toolset for understanding the Li-ion intercalation/deintercalation mechanism of cathode materials in LIBs. It allows researchers to obtain detailed elemental, chemical, and structural information with high spatial resolution, enabling the development of more efficient and durable battery materials.
[1] Z. Wenxiong et al., CrystEngComm, 25, 183-188 (2023).
[2] Z. Wenxiong et al., Sci. Rep., 13, 4639 (2023).
[3] Z. Wenxiong et al., J. Electron Spectrsc. Relat. Phenom., 266, 147338 (2023).
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(公開日: 2023年07月14日)