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京都大学 化学研究所 先端ビームナノ科学センター
複合ナノ解析化学研究領域
(大学院 理学研究科 化学専攻 結晶化学分科)
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研究紹介 (はじめに)

近年の電子デバイスの発展に伴って微細加工技術はナノスケールに及んでおり、その評価技術もさらに重要性を高めています。材料、特に結晶といったものの構造を解析するにはX線回折法が広く用いられています。 しかし回折法においては結晶等の周期性を利用しており、欠陥や界面での構造といったイレギュラーな構造は平均化されたデータに埋もれてしまい、それらを解析するのが困難となります。
それに対して顕微鏡学的手法は構造の情報を実像で得ようとするもので、構造評価技術として非常に有用なものとして利用されてきています。本研究室では、様々な電子顕微鏡を使って分子・原子スケールでの直接観察を行い、様々な材料の構造および物性解析をおこなっております。 また電子エネルギー損失分光法(EELS) などといった分光学的手法を顕微鏡に組み合わせた場合、構造のみならずナノスケール領域での物性についても知る事ができます。
以上の様な観点から我々は顕微鏡における新たな分析・解析手法の確立、そしてそれらを利用した材料評価を目指して研究を行っております。


これまでの研究経緯

京都大学化学研究所には半世紀に及ぶ電子顕微鏡の開発と応用研究の歴史が有り、とりわけ高電圧超高分解能電子顕微鏡の開発により、初めて分子構造を示す原子像の撮影に成功しました。この実績に基づき、現在では一層性能の高い「電子線分光型超高分解能電子顕微鏡」を用いて、試料内の静電ポテンシャルの解析に基づく分子構造・結晶構造の直接解析を行っています。 更に最近では、高速電子線のエネルギー損失分光法による元素分析・電子状態分析とそれらの二次元マッピング法の開発、電子線回折法による結晶構造解析を行う電子線結晶学の確立へむけて努力を行っています。 また、近年基礎化学的な研究手法として定着してきた走査プローブ顕微鏡による表面構造の研究も行い、有機分子吸着状態の解析を分子相互作用の観点から研究を進めています。


具体的にはこんなことをやっています

  1. 高分解能電子顕微鏡法
  2. 電子エネルギー損失分光法による材料解析手法の確立
  3. ナノティップ電子銃の実用化開発 (電子顕微鏡による分析に適した高輝度光源の開発)
  4. 電子線損傷の定量的解析
  5. 極低温透過型電子顕微鏡 (低温での構造は? 溶液中の反応は?)
  6. 有機/無機および有機/有機界面におけるエピタキシャル成長機構の解明
  7. 走査プローブ顕微鏡を用いた界面構造の解析
  8. 電子線結晶学による構造解析法の確立
  9. 有機電界効果トランジスタ(OFET)の特性評価

1. レンズで拡大像を得る顕微鏡 2. プローブでスキャン(走査)する顕微鏡
Microscope with Lens Scanning Microscope
  • 光学顕微鏡 (OM)
  • 透過型電子顕微鏡 (TEM)
  • 走査プローブ顕微鏡 (AFM, STM etc.)
  • 走査型電子顕微鏡 (SEM)
  • 走査型透過電子顕微鏡 (STEM)